一种防淤积装置及防淤积方法与流程

本发明涉及在港口工程、船舶制造工程、水运工程、水利工程，以及如江河湖海、港口、码头、船坞、航槽、水闸、水库等水下易被泥沙淤积的区域中使用的设施，特别是涉及一种防止水下区域产生淤积的装置以及使用该装置防止淤积发生的方法。

背景技术：

在船舶的建造和维护工作中，需要将船舶停靠于水深足够的水域内，如码头、船坞或沉坞坑，这些水域下方的河床/海床，即水下区域，随着水流以及泥沙的流动可能因泥沙淤积而导致水深变小，从而导致这些水域无法再适合使用。

以沉坞坑为例，沉坞坑是指江河湖海中由于水深不够，而通过挖深河床或海床所形成的深坑。如图1所示为沉坞坑的断面示意图，沉坞坑主要通过对水下的河床进行挖掘而形成，包括中部的深水区和位于深水区四周的浅水过渡区，深水区的底部平坦，浅水过渡区为斜面或弧面并从深水区延伸至河床表面（即沉坞坑的顶面），其中，深水区是沉坞坑的主要工作区域。

沉坞坑从深水区采用分段缓坡形式逐渐过渡到河床而形成浅水过渡区，可以减少泥沙塌落的风险。但随着沉坞坑的使用，沉坞坑周边河床范围内的泥沙依然会在水流的带动下逐渐沉积于沉坞坑内，且沉积于沉坞坑内的泥沙很难随水流再被带离，由此造成沉坞坑因淤积而变浅，最终导致沉坞坑因水深不够而无法满足使用要求。

除了沉坞坑之外，在港口、码头的港池、停泊水域、船坞的坞首、坞门和坞室、航道的航槽、水闸闸门水域及上游和下游水道、水库的库区等水下区域都面临类似的淤积问题。为解决这些水下区域的淤积问题，需要定期或在沉坞坑或其它坑、门、室、槽、池、水道或库区产生淤积后进行清理。现有的清理办法为疏浚法，即通过重新挖掘、抽吸来清理淤积的泥沙，疏浚泥沙工时长、成本高昂且会带来水体污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够防止泥沙淤积的装置，以及使用该装置防止产生泥沙淤积的方法。

本发明所述的防淤积装置，包括若干个依次嵌套的可漂浮于水上的箱体；所述的箱体包括顶箱、底箱和若干个内箱，顶箱和所有内箱的底部均开口，所有内箱尺寸不一并通过底部的开口依次套于底箱之外，顶箱通过其底部开口套于最外层的内箱之外，相邻箱体之间可沿箱体内壁相对移动，且相邻箱体之间装有防止相互脱落的卡合结构；顶箱、内箱和底箱的顶部沿同一垂直方向设有可放入物品的顶孔，底箱的底部还设有底板。

本发明所述的防淤积方法，包括以下步骤：

a、在水下区域上方的水面处设置若干个防淤积装置，且各防淤积装置可伸展的最大长度大于水下区域的相应位置处的深度，同时，利用连接机构将相邻防淤积装置相互连接为一体；

b、将重量适当的配重物从各个防淤积装置的顶孔放入防淤积装置内，使各防淤积装置伸展且底箱的底部与水下区域的底部相接触。

本发明所述的防淤积装置及防淤积方法，顶箱、底箱和内箱均可漂浮于水面之上，箱体内部放入配重物之后也可以沉入水下；另外，防淤积装置可以仅仅设置顶箱和底箱，而不设置内箱，也可以将顶箱和底箱相互固定成为一个整体，形成单一箱体结构，还可以在顶箱与底箱之间设置一个、两个或多个内箱，其具体数量可视需要而选择，以满足工作所需的同时减小装置体积和生产、维护成本。在放入配重物之前，所有箱体均漂浮于水面之上，当需要使用该防淤积装置以防止水下区域淤积时，将重量足够的配重物通过顶箱顶部的顶孔放入顶箱内，而因内箱的顶孔与顶箱的顶孔位于同一垂直方向，放入的配重物将依次穿过顶箱和所有内箱而进入底箱内部，最后受到底箱底板的承托而停留于底箱内；此后，配重物带动底箱向水下沉，然后又通过箱体之间的卡合结构依次带动内箱、顶箱随底箱向水下沉，直至底箱的底部沉至水下区域的底部；此时，防淤积装置保持于当前状态，且装置的相邻箱体之间通过开合结构始终保持为一体。

在水下区域全部或部分闲置时，将多个防淤积装置放于水下区域上方的水面上，这些防淤积装置通过连接机构相互连接并铺满水下区域的闲置范围，然后将配重物放入各个防淤积装置内，使这些防淤积装置将水下区域的闲置部分充填，同时防淤积装置的顶箱全部或部分凸出于水下区域的顶面，从而避免水中的泥沙进入水下区域的可能淤积区域，避免水下区域变浅；当水下区域已填充部分需要重新投入使用时，将对应水域内充填的各个防淤积装置内的配重物取出，这些防淤积装置即在浮力作用下收缩并重新浮上水面，最后将这些防淤积装置移出水下区域待使用水域的水面，水下区域即可进行正常的工作状态。

通过该防淤积装置及防淤积方法，可以有效避免泥沙进入水下区域而导致水下区域泥沙淤积变浅，极大地降低了清理水下区域的需要，有效地提高了工作效率和降低生产成本；另外，防淤积装置结构极为简单，但其作用明显，同时生产成本低廉、工作稳定性和重复利用性都极高，且其收缩后形成箱式外形，无论是存放还是运输都极为方便。

附图说明

图1是沉坞坑的水下易淤积区域的断面示意图。

图2是防淤积装置的断面结构示意图。

图3是图2所示防淤积装置的伸展使用状态三维立体示意图。

图4是相邻箱体之间卡合结构的局部结构示意图。

图5是顶箱的三维立体结构示意图。

图6是其中一个实施例沉坞坑水下区域深水区上方水面投放防淤积装置放置重物后的初始状态断面示意图。

图7是其中一个实施例防淤积装置沉入沉坞坑深水区的工作状态断面示意图。

图8是其中一个实施例沉坞坑浅水过渡区最内侧投放防淤积装置的初始状态断面示意图。

图9是其中一个实施例沉坞坑浅水过渡区中段投放防淤积装置的初始状态断面示意图。

图10是其中一个实施例沉坞坑整个水下区域被防淤积装置完全充填后的工作状态断面示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种防淤积装置，包括若干个依次嵌套的可漂浮于水上的箱体；所述的箱体包括顶箱1、底箱2和若干个内箱3，顶箱和所有内箱的底部均开口，所有内箱尺寸不一并通过底部的开口依次套于底箱之外，顶箱通过其底部开口套于最外层的内箱之外，相邻箱体之间可沿箱体内壁相对移动，且相邻箱体之间装有防止相互脱落的卡合结构；顶箱、内箱和底箱的顶部沿同一垂直方向设有可放入物品的顶孔5，底箱的底部还设有底板6。

顶箱、底箱和内箱均可漂浮于水面之上，箱体内部放入配重物之后也可以沉入水下；另外，防淤积装置可以仅仅设置顶箱和底箱，而不设置内箱，也可以将顶箱和底箱相互固定成为一个整体，形成单一箱体结构，还可以在顶箱与底箱之间设置一个、两个或多个内箱，其具体数量可视需要而选择，以满足工作所需的同时减小装置体积和生产、维护成本。在放入配重物之前，所有箱体均漂浮于水面之上，当需要使用该防淤积装置以防止水下区域淤积时，将重量足够的配重物通过顶箱顶部的顶孔放入顶箱内，而因内箱的顶孔与顶箱的顶孔位于同一垂直方向，放入的配重物将依次穿过顶箱和所有内箱而进入底箱内部，最后受到底箱底板的承托而停留于底箱内；此后，配重物带动底箱向水下沉，然后又通过箱体之间的卡合结构依次带动内箱、顶箱随底箱向水下沉，直至底箱的底部沉至水下区域的底部；此时，防淤积装置保持于当前状态，且装置的相邻箱体之间通过开合结构始终保持为一体。

所述的防淤积装置，底箱2的底部形状水平或与其充填区域底壁的形状相适应。当底箱沉至水下区域深水区或浅水过渡区的底部时，底箱可对相应的底部形成覆盖，避免泥沙进入水下区域。

所述的防淤积装置，卡合结构包括从内层箱体外壁延伸而出的卡块7，和从外层箱体内壁延伸而出挡块8，且挡块至少部分位于卡块垂直方向的下方，在放入配重物前，内层箱体受到浮力作用而隐藏于外层箱体的内部，当放入配重物后，内层箱体向下移动，直至内层箱体的卡块与外层箱体的挡块相互抵紧之后，内层箱体则停止相对外层箱体向下移动，这相邻的两个箱体则处于相对的最大打开状态；该种卡合结构较为简单，结构强度高，且工作稳定、使用寿命高。另外，卡合结构也可以包括分别安装于相邻箱体之间的导轨和沿导轨移动的导轮，该种结构则具有更高的工作顺畅性；除此之外，卡合结构也可以是其它能够进行相对移动并可防止相互脱落的结构。

所述的防淤积装置，顶箱1和内箱3可以为顶部开口结构，其顶部开口即为顶孔5；或者，顶箱1和内箱3的顶部装有顶板9，顶孔5设置设置于顶板上。前一种结构的安装和配重物的放置更加容易，而后一种结构的结构强度更高且工作更稳定。除此之外，顶箱1上设有封盖或打开顶孔5的顶盖（未图示），以避免杂物落入箱体内。

所述的防淤积装置，顶箱1的顶部装有与其它防淤积装置的顶箱相互连接的连接机构，所述的连接机构可以是相互卡合的卡扣，也可以是插槽和插杆，也可以如图5所示，包括开设于顶箱1的顶部侧边处的横向设置的连接孔4，通过绳索、绑绳等穿过相邻防淤积装置的顶箱的连接孔，将两防淤积装置绑定为一体，以供水下区域防止淤积工作的使用。

在其中一个实施例中，所述的防淤积装置顶箱1的顶部水平，多个防淤积装置的顶箱通过连接机构紧密相连，下沉就位后可形成对需要防淤积设施顶部的封堵，避免泥沙进入水下区域。

一种防淤积方法，包括以下步骤：

a、在水下区域上方的水面处设置若干个防淤积装置，且各防淤积装置可伸展的最大长度大于水下区域的相应位置处的深度，同时，利用连接机构将相邻防淤积装置相互连接为一体；

b、将重量适当的配重物从各个防淤积装置的顶孔放入防淤积装置内，使各防淤积装置伸展且底箱的底部与水下区域的底部相接触。

所述的防淤积方法，先在水下区域的深水区完成步骤a、b，然后再在浅水过渡区完成步骤a、b；且在浅水过渡区操作的过程中，从深水区由内向外逐渐完成步骤a、b，具体可以将浅水过渡区由内向外划分为若干个区域，并由内向外逐渐完成步骤a、b。这可以针对水下区域不同深度的位置进行针对性操作，以提高工作的便利性和准确性。

所述的防淤积方法，在配重物上设置拉绳，拉绳的一端随配重物落入防淤积装置内，另一端留在防淤积装置之外；拉绳位于防淤积装置外的一端可以固定于防淤积装置上，也可以绑有可漂浮于水面上的浮标，以便通过拉绳将配重物重新取出。

所述的防淤积方法，打开防淤积装置上的顶盖，待配重物放入防淤积装置后，顶盖重新封闭，避免泥沙进入防淤积装置内。

在利用防淤积装置防止水下区域沉积时，先在水下区域的深水区上方放置防淤积装置，如图6所示；待深水区上方的防淤积装置沉入深水区底部后，如图7所示，再由内向外逐渐放入防淤积装置，如图8、9所示；直至整个水下区域内均填充满防淤积装置，如图10所示。

所述的防淤积方法，在需要防淤积的水域的部分区域处于工作状态时，另外部分区域处于闲置状态，也可以使用本方法防止闲置部分出现泥沙淤积。