專利名稱：集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及水利領域中江河河道泥沙沉積河床逐漸上升狀況的治理，即集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置。尤其對江河大流量高流速河道泥沙沉積形成的地上河狀況，進行集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置。
背景技術(shù)：
河道常年匯集著大量地面水流的同時也帶著大量的泥沙等進入河道，隨河道水流速度的漸慢，其水流中攜帶的泥沙也逐漸沉積于河道內(nèi)，河道泥沙的沉積，使河床逐漸上升，甚至河道的河床高于地面。對江河河道沉積泥沙使河床逐漸上升狀況的治理，人們都在以各種方式或角度進行大量、深入的探索、研究和實踐。查閱相關資料表明，在治理江河河道泥沙沉積的過程中，人們采用了各種的治理方法，如人工或機械挖掘河道沉積的泥沙降低河床的治理；修筑提岸增加河道水流的流通量和引導水流流向的治理；上游修筑水庫儲水，定期放水沖刷河道泥沙，疏通河道降低河床高度的治理等。都在一定程度上起到疏通河道，降低或維持河床高度的效果。挖掘河床沉積泥沙疏通河道、修筑或增高加固江河提岸增加水流量等方法，工程與投資量都大；上游水庫儲水，定期放水沖刷河道沉積泥沙，大幅地降低河床高度的效果也有限，其原因在于定期放水沖刷的水流，對泥沙沉積平坦河床沖刷的作用力不大，水流總是向阻力小方向流去，很難較大幅度地加深對沉積河床的沖刷。一般的河道是這樣，即使黃河的調(diào)水調(diào)沙試驗，在控制一定水流量的條件下，也有同樣的問題。幾年來國家大規(guī)模的黃河調(diào)水調(diào)沙試驗，控制了泥沙逐年沉積使河床繼續(xù)上升的狀況，取得使河床不再增高的良好效果。同時卻很難使調(diào)出的水，沖刷更多的河道泥沙，使河床的高度在逐次沖刷中大幅或更顯著地降低。

發(fā)明內(nèi)容
為有效地利用河道的水流，沖刷治理河道沉積的泥沙，大幅或顯著地降河床高度， 本發(fā)明提出采用集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置，即設計集水導向沖刷構(gòu)件，通過舟船的鋼繩卷揚牽引及控制機構(gòu)牽引和控制，在舟船自身動力和船錨錨定河床的作用或與河道兩岸穩(wěn)固樁基形成強力穩(wěn)定的牽引和控制機構(gòu)，集水導向沖刷構(gòu)件沉貼在河道的河床上，在河道的水流中攔截河道的部分水流，并通過集水導向沖刷構(gòu)件的出口攔阻導向板， 引導水流改變流向，使水流出口時對著河床，沖刷河道沉積的泥沙，河道沉積的泥沙被沖刷后泛起由水流送沙至下游。不斷沖刷泥沙的同時通過強力穩(wěn)定牽引機構(gòu)的牽引和控制，不斷地向下游移動集水導向沖刷構(gòu)件沖刷河道沉積泥沙，實現(xiàn)以河道之水流沖刷河道沉積泥沙，疏通治理河道，降低河床高度的效果。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用技術(shù)方案設計的集水導向沖刷構(gòu)件為類扁平漏斗狀，集水口大于出水口，出水口設計有攔阻導向板，攔阻導向板與集水導向沖刷構(gòu)件的出口端上部采用鉸鏈式連接，并設計有機械調(diào)節(jié)機構(gòu)，可預先人工調(diào)節(jié)確定導向板的導向角度，引導出口水流的流向；集水導向沖刷構(gòu)件還安裝有河床深度探測裝置，探測河床沖刷效果并反饋牽引控制機構(gòu)，控制集水導向沖刷構(gòu)件的移動；集水口前端設計有沉貼板，沉貼板由多塊單向翻轉(zhuǎn)的小塊沉貼板鉸鏈式連接而成，沉貼板與集水導向沖刷構(gòu)件底板也采用單向翻轉(zhuǎn)的鉸鏈式連接，使沉貼板只能具有向下小于180度的夾角內(nèi)翻轉(zhuǎn)活動的沉貼結(jié)構(gòu)， 沉貼板與集水導向沖刷構(gòu)件底板連接后沉貼在河床上，并無法向上翻轉(zhuǎn)影響集水進口，保證集水導向沖刷構(gòu)件作業(yè)過程沉貼在河床上；集水導向沖刷構(gòu)件將根據(jù)河道的具體狀況 河道的沉積泥沙、橋洞、水流、沖刷效果及承受牽引力的條件設定其大小及進出口的大小比例。集水導向沖刷本體可設計固定小型的框架構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)；集水導向沖刷本體框架也可以在相對部件的連接方式上設計成活動的、較大型的組合框架式結(jié)構(gòu)，控制對角的卷揚鋼繩收放，使集水導向沖刷本體框架可對角移動形成菱形變形構(gòu)件，結(jié)合采用剛性材或與柔性且不易滲水的強韌性材料相結(jié)合制作，便于框架對角轉(zhuǎn)動變形，以適當縮小寬度，易于穿過橋洞；集水導向沖刷構(gòu)件都通過設計有強力的鋼繩卷揚牽引和控制機構(gòu)，強力穩(wěn)定地牽引著集水導向沖刷構(gòu)件并進行進退控制。對小流量江河的集水沖刷河道泥沙的治理，卷揚牽引及控制機構(gòu)安裝的舟船上，通過舟船的動力系統(tǒng)或舟船船錨構(gòu)件形成強力穩(wěn)定的牽引效果；對大江河或大流量、高流速狀況下的集水沖刷河道泥沙的治理，舟船還將設置另一套鋼繩卷揚牽引機構(gòu)，通過該鋼繩卷揚機構(gòu)與兩岸的固定樁基形成強力穩(wěn)定的牽引系統(tǒng)；相對攔截高速水流的阻力太大的狀態(tài)下，也可設計減少集水導向沖刷構(gòu)件的進出口大小比例或縮小集水導向沖刷構(gòu)件的尺度或減少構(gòu)件的組合數(shù)量，減少集水導向沖刷構(gòu)件攔截約束水流產(chǎn)生的阻力，減輕系統(tǒng)的牽引力；兩岸固定樁基根據(jù)卷揚牽引鋼繩的長度，設置相應距離穩(wěn)固的樁基，為集水沖刷系統(tǒng)治理河道移動過程，提供接續(xù)的強力穩(wěn)定牽引；集水導向沖刷構(gòu)件還設計有河床沖刷深度探測裝置，探測和控制集水導向沖刷構(gòu)件的沖刷效果；集水導向沖刷構(gòu)件還將通過其強力穩(wěn)定的鋼繩卷揚牽引系統(tǒng)，控制集水導向沖刷構(gòu)件進退和轉(zhuǎn)彎的簡單動作，適應河道的走向。達到攔截河道的水流，集中引導其不斷沖刷河道沉積的泥沙，并順水流送沙，不斷降低河床高度的效果。采用集水沖刷治理河道沉積泥沙的特點1.以疏通的方式治理河道；2.以河道之水流，沖刷河道之沉積的泥沙；3.卷揚牽引控制裝置越強力穩(wěn)定，攔截集中的水流越大，其生產(chǎn)的水流沖刷力也越大，形成對河道沉積泥沙的沖刷效果就越厲害，降低河床高度的效果就越顯著；4.與能調(diào)控水流最佳攜帶泥沙量的流速配合，可以達到快速以水沖刷疏通和輸送河道泥沙、明顯降低河床高度的效果。采用集水沖刷治理河道沉積泥沙的有益效果1.裝置構(gòu)造簡單，適應性強，相對投資小，易于見效；2.可明顯降低河床高度，改變地上河的狀況；3.通過集水沖刷治理，較方便地控制和改變主河道的流向；4.通過集水沖刷治理，也很容易地加深或加寬河道，較大限度地發(fā)揮河道的交通能力；5.沖刷的大量泥沙將為出?？诔练e大片的沿海灘涂。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。圖1為集水沖刷治理河道沉積泥沙的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為集水沖刷治理河道沉積泥沙的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖1和圖2分別為集水沖刷治理河道沉積泥沙的剖面和俯視結(jié)構(gòu)示意圖，由以下各部分組成沉貼在河床(7)上的集水導向沖刷構(gòu)件(3)，被安裝在舟船⑴上的卷揚牽引及控制機構(gòu)(2)通過鋼繩(2. 1)強力穩(wěn)定地牽引及控制。河道水面(6)上的舟船(1)強力穩(wěn)定的牽引力由舟船自身的動力系統(tǒng)和通過鋼繩(2. 1)與船錨(1. 1)錨定在河床(7)上構(gòu)成。從圖2的虛線所示，在大江河或大流量、高流速的河道中集水沖刷河道(8)泥沙的治理時，集水導向沖刷構(gòu)件⑶還可以通過舟船⑴與兩提岸(5)的固定樁基⑷由卷揚牽引及控制機構(gòu)O)的鋼繩(2. 1)形成強力穩(wěn)定地牽引。集水導向沖刷構(gòu)件(3)可設計成單體式的或組合式的或本體框架連接部位設計活動式的構(gòu)件，都通過設計的卷揚鋼繩控制機構(gòu)的鋼繩(2.2)控制。集水導向沖刷構(gòu)件(3)由本體、攔阻導向板(3. 2)、沉貼板(3.4)和河床沖刷深度探測裝置(3. 5)組成。沉貼板(3. 4)位于集水導向沖刷構(gòu)件(3)進口(3. 1)前端下部、與本體形成只能向下翻轉(zhuǎn)活動的鉸鏈式連接，使集水導向沖刷構(gòu)件(3)與沉貼板 (3. 4)沉貼在河床(7)上。攔阻導向板(3. 2)安裝在集水導向沖刷構(gòu)件(3)出口端上部，采用鉸鏈式連接，并設計有機械的調(diào)節(jié)構(gòu)件，人工預先確定調(diào)節(jié)導向角度并固定，攔阻導向板 (3.2)與集水導向沖刷構(gòu)件(3)的出口形成向下的導向口(3.3)；河道泥沙的沖刷效果由河床沖刷深度探測裝置(3. 5)探測，探測結(jié)果反饋到牽引及控制機構(gòu)。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實例說明集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置的工作狀況。集水導向沖刷構(gòu)件沉貼在將要治理河道的河床上，集水導向沖刷構(gòu)件由安裝在舟船上的卷揚牽引及控制機構(gòu)通過鋼繩連接、牽引及控制。舟船的牽引力由舟船自身的動力系統(tǒng)和舟船的船錨錨定的河床上形成，船錨輪換錨定河床，承受舟船移動過程的牽引；對大江河、大流量、高流速狀況下的集水沖刷河道泥沙的治理，舟船還將設置另一套鋼繩卷揚牽引機構(gòu)，通過該鋼繩卷揚機構(gòu)與兩岸的固定樁基形成強力穩(wěn)定的牽引系統(tǒng)；兩岸固定樁基根據(jù)卷揚鋼繩的長度，設置相應距離穩(wěn)固的樁基，為集水沖刷系統(tǒng)治理河道移動過程提供接續(xù)的強力穩(wěn)定牽引。集水導向沖刷構(gòu)件在牽引及控制系統(tǒng)強力穩(wěn)定的牽引和控制下，集水導向沖刷構(gòu)件在水流中，對河道的部分水流攔截集中約束，河道部門水流由其進口處進入集水導向沖刷構(gòu)件內(nèi)；河道水流因被攔截和集水導向沖刷構(gòu)件的進口大于出口的比例約束，集水構(gòu)件上下兩邊形成一定的水位差，促使水流加速從出口流出；由于沉貼結(jié)構(gòu)的作用，集水導向沖刷構(gòu)件沉貼于河床上，出水口的導向板迫使水流向下急速流出，向河道沉積的泥沙沖刷，被沖刷的泥沙泛起，由順水水流送到下游。河床被沖刷后形成沖刷坑道，不斷移動集水導向沖刷構(gòu)件，沖刷坑道不斷前移并加深，形成河道底部河床的沖刷坑道斷層，沖刷坑道斷層的上部被河道水流沖刷崩塌，先在河床上形成較大角度的V型沖刷斜面河床。集水導向沖刷構(gòu)件在V型斜面河床的底部繼續(xù)攔截集中約束水流、引導水流對V型河床的斜底面河床的持續(xù)不斷沖刷，其沖刷的結(jié)果將繼續(xù)形成河道底部更深的沖刷坑道斷層，河道底部沖刷的坑道斷層的存在和加深，將為河道的水流形成正面的沖刷面，河道的水流越急，其沖刷的河床泥沙斷層的效果越明顯；沖刷坑道斷層上部在河道水流的正面沖刷和集水導向水流的下部沖刷下，河床沖刷斷層不斷崩塌，其崩塌的泥沙被水流攜帶送往下游。集水導向沖刷構(gòu)件在沖刷過程中接受河床沖刷深度探測裝置的探測，其結(jié)果反饋到牽引及控制機構(gòu)，控制集水導向沖刷構(gòu)件的移動，使每次被沖刷治理的河床的沖刷深度控制在一定的范圍內(nèi)，形成集水沖刷治理后的河床高度較均衡、平坦且明顯地降低河床。在集水導向沖刷治理河道的過程中遇到橋梁，可采用減少組合構(gòu)件數(shù)量的方式或采用集水導向沖刷活動的構(gòu)件本體可通過牽引對角卷揚控制機構(gòu)的鋼繩控制收放位移量，使組合框架式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生對角轉(zhuǎn)動成菱形狀，適當縮小其寬度通過橋洞。對河道中的石塊等障礙物等，可采用加深沖刷，使障礙物落入沖刷深坑或人為處理；在集水沖刷治理彎曲河道的過程中，可通過牽引及控制機構(gòu)，控制集水導向沖刷構(gòu)件兩邊的進退移動量，達到順河道轉(zhuǎn)彎的效果；同時可根據(jù)實際情況修正位移路線，達到改變或理順、加深或加寬河道主航道的目的與效果。
權(quán)利要求
1.集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置，其特征是攔截河道部分水流，改變或引導攔截水流的流向，使之向下沖刷河道沉積泥沙，被沖刷泛起的泥沙由水流攜帶送往下游，以河道水流疏通治理河道，降低河床高度的辦法和裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置，其特征是由集水導向沖刷構(gòu)件、安裝在舟船上的鋼繩卷揚牽引及控制機構(gòu)、船錨、沿岸樁基及其連接鋼繩組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置，其特征是集水導向沖刷構(gòu)件的集水進口大于出口，出口端與攔阻導向板鉸鏈式連接，并的設計有機械調(diào)節(jié)導向角度的結(jié)構(gòu)，形成向下導向沖刷口，集水導向沖刷構(gòu)件為單體式、組合式或框架連接部位活動式的構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置，其特征是在進口前端設計有沉貼板與集水導向沖刷構(gòu)件本體底板采用單向向下翻轉(zhuǎn)活動的鉸鏈式連接， 形成集水沖刷沉貼結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置，其特征是集水導向沖刷構(gòu)件設計有河床深度探測裝置與牽引及控制機構(gòu)形成控制反饋系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明集水沖刷治理河道沉積泥沙的方法和裝置，采用集水導向沖刷構(gòu)件攔截河道部分水流，并改變或引導其流向，向下沖刷河道沉積泥沙，以河道的水流疏通治理河道的方式，降低河床高度的辦法和裝置。實現(xiàn)該方法將通過設計有強力穩(wěn)定的卷揚牽引及控制機構(gòu)，牽引及控制集水導向沖刷構(gòu)件并使之沉貼在河床上，攔截集中河道部分水流并通過其出口的攔阻導向板導向，使水流在出口時改變流向，向下沖刷河床，迫使河道沉積的泥沙泛起，并順水流將泥沙帶往下游。繼而不斷地移動集水導向沖刷構(gòu)件系統(tǒng)，不斷地沖刷河床和不斷地將泛起的泥沙順水流攜帶向下游輸送，起到集水沖刷河道沉積泥沙，水流送沙，疏通治理河道，降低河床高度的效果。
文檔編號E02B3/02GK102535388SQ20101060348
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者孫利涵 申請人:孫利涵