饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具及其清淤方法
【专利摘要】一种饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具及其清淤方法，该机具包括吸腔主体，其通过管线与施工船吸泥泵相连接，吸腔主体两侧置有吸入口，并分别铰接活动盖板，液压缸与吸腔主体铰接，其活动杆一端铰接活动盖板，吸腔主体内底部腔体呈内高外低形式，腔内吸入口处固定置有竖向的导流板。本发明针对饮用水水库底层浮泥和流泥流动性强、泥沙粒径小易起动和扩散的特点，由施工船上吸泥泵提供真空吸力，通过轻微扇形摆动的扫吸清淤机具，左吸左开，右吸右开的单向缓慢扫吸的形式，将浮泥和流泥抽吸出来，达到清淤的目的。本发明所涉及的设备及施工工艺为水库浮泥和流泥的清除提供很好的技术和设备支撑，推广应用价值显著。
【专利说明】饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具及其清淤方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种清淤机具及其清淤方法，特别是涉及饮用水水库底层浮泥和流泥的扫吸清淤机具及其清淤方法。
【背景技术】
[0002]水库具有防洪、灌溉、供水、发电等综合利用功能，在经济发展和环境保护方面有着不可替代的重要地位。我国地域辽阔，水库众多，大都兴建于上世纪七、八十年代，多数缺乏有效的排沙设计，经过多年的运行后，现已普遍存在泥沙淤积现象，严重削弱了水库的有效库容，影响水库效益正常发挥，甚至影响水库运行，部分水库泥沙淤积相当严重已处于报废状况。由于各水库功能不同、特点不同，淤积的情况也不尽相同，因此需要采取不同的清淤设备和方法。现有技术中，部分大、中型水库多利用绞吸式挖泥、抓斗式挖泥船、气力泵和水力吸泥设备进行清淤，小型水库则结合除险加固用推土机、挖掘机等进行机械挖掘清淤，不同清淤设备的作业水深、清除杂物能力都各不相同。然而，针对饮用水水库，由于其特殊的环保和安全的要求，使得上述这些普通的清淤设备，无法直接在库区使用，特别是针对库区淤积的细颗粒泥沙，由于粒径小，起动和扩散容易，不易沉淀，在底层形成了浮泥和流泥层，这些浮泥和流泥不能大刀刮斧的进行挖掘，否则容易造成泥沙的扩散，以及水体的二次污染，因而现有技术尚缺乏针对饮用水水库底层浮泥和流泥的专用清淤机具及其施工工艺。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，即常规清淤设备无法满足饮用水水库底层浮泥和流泥清淤要求，提供一种适合饮用水水库底层浮泥和流泥的扫吸清淤机具及其清淤方法，并能应用到其他水库的清淤及库容维护中。
[0004]本发明采用了下列技术方案解决了其技术问题。
[0005]一种饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，包括吸腔主体，该吸腔主体通过船舶吸泥管线与施工船吸泥泵相连接，其特征在于:所述的吸腔主体顶部置有吸泥管，该吸泥管一端通过橡胶软管与吸泥泵相连接，吸腔主体两侧置有吸入口，该两侧吸入口外侧的分别铰接活动盖板，两液压缸主体铰接在吸腔主体的壳体上端，该两液压缸的活动杆一端分别铰接活动盖板的外则，吸腔主体内底部腔体呈内高外低形式，腔内吸入口处固定置有竖向的导流板。
[0006]应用上述的扫吸清淤机具的清淤方法，是在其作业施工工艺中按以下步骤进行:
(1)选择满足饮用水水库施工要求并能方便进出水库的环保型施工船，将扫吸清淤机具安装在施工桥架上；
(2)施工船到达施工区域，落桩抛两侧边锚，将施工桥架下放至水底并高于泥面高度，调节铰链机构和液压机构的，使扫吸清淤机具吸腔主体底部与泥面保持基本水平；
(3)采用扇形扫动吸泥，扫吸机具下放至浮泥和流泥层，机具处在船体正中间，关闭右侧活动盖板，开启左侧活动盖板，启动吸泥泵，同时在横移绞车的带动下，机具缓慢向左侧沿着扇形轨迹扫吸，当机具扫动至最左边时，横移绞车停止，然后先开启右侧活动盖板，再关闭左侧活动盖板，横移绞车再次启动，带动机具缓慢向右侧沿着扇形轨迹扫吸，当机具扫动至最右边时，横移绞车停止，然后先开启左侧活动盖板，再关闭右侧活动盖板，横移绞车再次启动后带动机具向反向扇形轨迹扫吸，如此循环往复；
(4)扫吸作业时，需时观察浓度计显示的泥浆浓度，若浓度基本保持稳定，则继续循环往复左右扫吸，
(5)若扫吸作业时观察到的泥浆浓度下降较大，则停止作业，机具停止在正中间位置，施工船向前进一个工位，然后继续重复步骤(3)进行左右扫吸作业，以及重复步骤(4)进行泥浆浓度观察；
(6)直至将预定作业区域全部扫吸完成，停止扫吸后将扫吸机具缓慢提出水面，以保持水体清洁。
[0007]本发明的突出特点是针对饮用水水库底层浮泥和流泥流动性强、泥沙粒径小易起动和扩散的特点，由施工船上吸泥泵提供真空吸力，通过轻微扇形摆动的扫吸清淤机具，左吸左开，右吸右开的单向缓慢扫吸的形式，将浮泥和流泥抽吸出来，达到清淤的目的。本发明所涉及的设备及施工工艺为水库浮泥和流泥的清除提供很好的技术和设备支撑，推广应用价值显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明中扫吸清淤机具的立体结构示意图。
[0009]图2为本发明中扫吸清淤机具的侧视图。
[0010]图3为本发明应用扫吸清淤机具在施工区域的示意图。
[0011]图4为本发明应用扫吸清淤机具作扇形扫吸浮泥和流泥的示意图。
[0012]图中各序号分别表示为:
I—吸腔主体；11—吸入口 ；12—导流板；13—绞链耳板；14—液压缸底座；
2一吸泥管；21—耳板；
3—橡胶软管；
4一活动盖板；41 一绞链耳板；42—连接耳板；
5一液压缸；51—活动杆；
6—施工桥架；
7—船舶吸泥管线；
8一吸泥栗；
9—施工船；
10—横移绞车；
100一浮泥和流泥层；
101—淤泥层；
120—施工作业区域；
α一吸腔主体I内底部在吸入口处的坡度角；β—活动盖板最大开启角度；θ—吸扫至两侧最边端之间的夹角Θ ;A—一个工位的距离。【具体实施方式】
[0013]以下结合实施例以及附图对本发明作进一步的描述。
[0014]参照图1和图2，本发明所述的一种饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，包括吸腔主体1，该吸腔主体I通过船舶吸泥管线7与施工船9吸泥泵8相连接。所述的吸腔主体I两侧置有吸入口 11，吸腔主体I内底部腔体呈内高外低形式，有利于泥沙水流的顺利进入，减少阻力。其内底部在吸入口 11处的坡度角α为20。?45，本实施例设置为最佳30°。另外，腔内吸入口 11处固定置有竖向的导流板12，该导流板12也起到了在内支撑吸腔主体I壳体的作用。
[0015]本发明所述的吸腔主体I顶部置有吸泥管2，该吸泥管2 —端通过橡胶软管3与吸泥泵8相连接。所述的吸泥管2上还固定置有能与横移绞车10相连接的耳板21。
[0016]所述的吸腔主体I固定置有铰链耳板13，活动盖板4上固定置有相对应的铰链耳板41，该两活动盖板4在两侧吸入口 11的外侧分别通过销轴及铰链耳板与吸腔主体I铰接。
[0017]本发明吸腔主体I壳体上端固定置有液压缸底座14，两液压缸5主体分别通过该两液压缸底座14与吸腔主体I的壳体上端呈转动连接状。
[0018]活动盖板4的外则还固定置有连接耳板42，该两液压缸5上的活动杆51的一端分别通过该两活动盖板4外则上的连接耳板42与活动盖板4呈铰接状。控制液压缸5就能够调节活动盖板4的启闭。所述的活动盖板4最大开启角度β为70°。
[0019]本发明所述的扫吸清淤机具安装在施工船9施工桥架6上，通过铰链机构调节好吸腔主体I与泥面的角度，使其保持与泥面成基本水平状态，吸泥管2通过橡胶软管3与桥架上的船舶吸泥管线7连接，通过施工船9中的吸泥泵8形成一定的真空度，控制液压缸5分别调节两侧活动盖板4的启闭，可进行扫吸抽吸水库底层的浮泥和流泥层100，也可以将两侧活动盖板4同时打开，定点抽吸泥浆。吸入的泥浆通过排泥管线排至指定地方进行后续处理。
[0020]参照图3和图4，本发明所述的利用上述扫吸清淤机具的清淤方法，其作业施工工艺按以下步骤进行:
(1)选择满足饮用水水库施工要求并能方便进出水库的环保型施工船9，将扫吸清淤机具安装在施工桥架6上；
(2)施工船9到达施工作业区域120，落桩抛两侧边锚，将施工桥架6下放至水底并高于泥面高度，调节铰链机构和液压机构，使扫吸清淤机具吸腔主体I底部与泥面保持基本水平；
(3)采用扇形扫动吸泥，扫吸机具下放至浮泥和流泥层100，机具处在船体正中间，关闭右侧活动盖板4，开启左侧活动盖板4，启动吸泥泵8，同时在横移绞车10的带动下，机具缓慢向左侧沿着扇形轨迹扫吸，当机具扫动至最左边时，横移绞车10停止，然后先开启右侧活动盖板4，再关闭左侧活动盖板4，横移绞车10再次启动，带动机具缓慢向右侧沿着扇形轨迹扫吸，当机具扫动至最右边时，横移绞车10停止，然后先开启左侧活动盖板4，再关闭右侧活动盖板4，横移绞车10再次启动后带动机具向反向扇形轨迹扫吸，如此循环往复；
(4)扫吸作业时，需时观察浓度计显示的泥浆浓度，若浓度基本保持稳定，则继续循环往复左右扫吸，
(5)若扫吸作业时观察到的泥浆浓度下降较大，则停止作业，机具停止在正中间位置，施工船9向前进一个工位的距离A，然后继续重复步骤(3)进行左右扫吸作业，以及重复步骤(4)进行泥浆浓度观察；
(6)直至将预定作业区域全部扫吸完成，停止扫吸后将扫吸机具缓慢提出水面，以保持水体清洁。
[0021]上述步骤(5)中所述的一个工位的距离A为I?2米。
[0022]本发明扫吸清淤机具吸扫至两侧最边端之间的夹角Θ为120度。
[0023]本发明的另一种扫吸施工方式是定点吸泥，即将扫吸清淤机具的吸腔主体I下放至浮泥和流泥层100的一定位置保持不动，两侧盖板全部打开，此时完全通过吸泥泵8形成的真空，将泥浆吸入吸腔，再通过吸管泵送出去，此施工方式，基本适应浆体流动性较强的浮泥状态。
[0024]本发明不是直接挖掘水库底的淤泥层101，而是由吸泥泵8产生真空度，通过吸腔主体I上的液压缸5调节左、右活动盖板4的启闭，配合形成真空环境，产生最佳的抽吸效果，使流动性较强的浮泥和流泥层100抽吸至水面上，从而使水体保持清洁。
【权利要求】
1.一种饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，包括吸腔主体，该吸腔主体通过船舶吸泥管线与施工船吸泥泵相连接，其特征在于:所述的吸腔主体顶部置有吸泥管，该吸泥管一端通过橡胶软管与吸泥泵相连接，吸腔主体两侧置有吸入口，该两侧吸入口外侧的分别铰接活动盖板，两液压缸主体铰接在吸腔主体的壳体上端，该两液压缸的活动杆一端分别铰接活动盖板的外则，吸腔主体内底部腔体呈内高外低形式，腔内吸入口处固定置有竖向的导流板。
2.根据权利要求1所述的饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，其特征在于:所述的吸泥管上固定置有能与横移绞车相连接的耳板。
3.根据权利要求1所述的饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，其特征在于:所述的吸腔主体与活动盖板通过各自固定连接在其上的铰链耳板进行铰接。
4.根据权利要求1所述的饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，其特征在于:所述的液压缸主体通过固定连接在吸腔主体壳体上端的液压缸底座与液压缸主体呈转动连接状。
5.根据权利要求1所述的饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，其特征在于:所述的液压缸活动杆一端通过活动盖板外则的连接耳板与活动盖板铰接。
6.根据权利要求1所述的饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，其特征在于:所述的吸腔主体内底部在吸入口处的坡度角为20°~45°。
7.根据权利要求1所述的饮用水水库浮泥和流泥的扫吸清淤机具，其特征在于:所述的活动盖板最大开启角度为70°。
8.一种应用权利要求1所述的扫吸清淤机具的清淤方法，其特征在于作业施工工艺按以下步骤进行: (1)选择满足饮用水水库施工要求并能方便进出水库的环保型施工船，将扫吸清淤机具安装在施工桥架上； (2)施工船到达施工地点，落桩抛两侧边锚，将施工桥架下放至水底并高于泥面高度，调节铰链机构和液压机构，使扫吸清淤机具吸腔主体底部与泥面保持基本水平； (3)采用扇形扫动吸泥，扫吸机具下放至浮泥和流泥层，机具处在船体正中间，关闭右侧活动盖板，开启左侧活动盖板，启动吸泥泵，同时在横移绞车的带动下，机具缓慢向左侧沿着扇形轨迹扫吸，当机具扫动至最左边时，横移绞车停止，然后先开启右侧活动盖板，再关闭左侧活动盖板，横移绞车再次启动，带动机具缓慢向右侧沿着扇形轨迹扫吸，当机具扫动至最右边时，横移绞车停止，然后先开启左侧活动盖板，再关闭右侧活动盖板，横移绞车再次启动后带动机具向反向扇形轨迹扫吸，如此循环往复； (4)扫吸作业时，需时观察浓度计显示的泥浆浓度，若浓度基本保持稳定，则继续循环往复左右扫吸， (5)若扫吸作业时观察到的泥浆浓度下降较大，则停止作业，机具停止在正中间位置，施工船向前进一个工位，然后继续重复步骤(3)进行左右扫吸作业，以及重复步骤(4)进行泥浆浓度观察； (6)直至将预定作业区域全部扫吸完成，停止扫吸后将扫吸机具缓慢提出水面，以保持水体清洁。
9.根据权利要求8所述的扫吸清淤机具的清淤方法，其特征在于:步骤(5)中所述的一个工位的距离为1~2米。
10.根据权利要求8所述的扫吸清淤机具的清淤方法，其特征在于:扫吸清淤机具吸扫至两侧最边端之间的夹角为120度。
【文档编号】E02F3/88GK103912032SQ201410173280
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】江帅, 张晴波, 顾玉亮, 楼启明, 樊祥生, 洪国军, 张坤, 陶润礼, 常防震, 朱红伟 申请人:中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司, 中交上海航道勘察设计研究院有限公司, 上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司