CN1087961A - 将粒状物从水库和其它水道底部去除的设备 - Google Patents

Abstract

一种将粒状物从水库(1)或其它水道底部去除的 设备，它包括长条型主体件(7)，其一端与水和底部粒 状物的出口(14)相连。该出口(14)的水压力低于水 库的水压力。长条型主体件(7)沿纵向大部分与至少 一个漂浮/下沉部件(17)连接，该部件呈可弯曲的管 状，其内充有水和/或空气，从而可使该长条型主体 件(7)呈弯卷状态移动。长条型主体件(7)为管状，它 包括多个铰接部件(10)，当管状长条型主体件(7)沿 垂直平面弯曲时，上述铰接部件(10)在长条型主体件 (7)与底部粒状物沉淀层之间形成入口(13)，这样库 底颗粒状物便通过上述入口(13)被抽走。

Description

本发明涉及一种将状物从水库和其它水道底部去除的设备。

本发明可用来去除带有沉淀物的河流中的沉淀物，以便能对河流底部的作业产生影响或将上述沉淀用作各种目的，比如农业生产、制备沙和砾石、陆地加固工程中的填料、寻找矿物、对河中沉淀物携带量进行测定等。

本发明特别适用于水道中的水库，这种水库结合有诸如水电站、灌溉工程、普通供水设施之类的设施。

水库的作用是调节河流的自然渗流量，以便当消费者需要时可以获得。如果河中存在大量的流动沉淀物，则很难在水流速很低的时期维持有限的调节量。当河中被其所携带的沉淀物全部填满后，利用本发明便可重新恢复水调节量。

目前去除水库沉淀物的方法包括以下形式，一种是排放水，从而形成“河”，该“河”具有足够的携带能力，可对沉淀物进行冲蚀，另一种是借助各种疏浚技术对河底沉淀物抽吸、刮除或挖掘。

最大和最重的粒状物会沉落在河道通向水库的入口处。因此最大粒状物必须通过放水或冲刷才能被携带通过整个水库。当水量足够时可进行上述放水或冲刷。但是放水或冲刷的水量不会很大，因为人们不可能降低水坝后面的水位，以产生冲蚀河底沉淀物的足够流速。

相同申请的挪威专利申请第165851号中所公开的设备在很大程度上解决了上述问题。在No165851号专利申请中描述了一种设备，该设备包括冲刷水道，它沿长度方向置于沉淀池下面，并且通过纵向缝与其连通。该纵向缝在沉淀池整个长度范围以次开口和封闭，从而冲刷缝的总冲刷区域沿沉淀池底部移动，并集中于冲刷道的开口端以及纵向缝封闭端的上游侧。可采用可弯曲的漂浮部件，如柔性管束，来打开和关闭沉淀池与冲刷道之间的纵向缝。通过向漂浮部件中灌入和排出气体和/或液体使漂浮部件与纵向缝接合和分离。这样便能够沿沉淀池底移动抽吸点。

No165851号专利申请所公开的设备必须通过新建或重建的设施或排放水的方式装设于沉淀池底部。该设备为固定式的，在使用之后或洪水期之前不可折除，并且在维修时需要将水排干。

本发明的主要目的在于提供一种设备，该设备可用于旧的或新建的设施中，该设备可将沉淀的或由于其它原因而置于库盆底部的粒状物有效去除。

本发明的目的可以通过下述设备实现，该设备包括长条型主体件，其一端与水和底部粒状物的出口连通，该出口的水压力低于水库的水压力，长条型主体件沿纵向大部分与至少一个漂浮/下沉部件连接，该部件可呈弯曲的管状，其内充有水和/或空气，从而可使该长条型主体件呈弯卷状态移动，其特征在于长条型主体件呈管状，它包括多个铰接部件，当管状长条型主体件在竖直平面内弯曲时，上述铰接部件在长条型主体部件与底部颗粒沉淀层之间形成入口。

本发明的设备还包括以下特征。

上述铰接部件在竖直平面内在内部铰接。

当管状长条型主体件呈弯卷状态移动时，上述管状部件的入口打口，以便该入口形成一个带有凸形侧边的弧，该凸形侧靠在水库底部。

管状长条形漂浮/下沉部件连接，该部件通过浮体、船或类似物漂浮在上游端的水面上或水面中。

每个铰接部件设有管座，该管座最好与部件基本呈45°角，管座的横截面积小于铰接部件本身的横截面积。

管座呈弯曲状，管座的底部基本与铰接部件纵向呈垂直状态，管座的开口尺寸小于管座的横截面积。铰接部件之间设有橡胶套管。

每个铰接部件设有密封装置，该装置可将相邻的铰接部件的入口密封住。

密封装置包括橡胶档块，该档块固定于支臂上，该支臂在管座一侧从铰接部件向外延伸。

管状主体件包括管体，该管体沿径向按一定间距切割，该切口构成入口，而管体边缘未切割的剩余部分构成铰接结构。

下面参照附图借助于本发明的实施例对本发明详细描述。

图1为位于含沉淀物河流中的坝，其中包括已有技术沉淀池和本发明的设备。

图2为图1所示库盒的纵剖面图，它给出了本发明第一实施例的纵向图。

图3为图2所示其中一个漂浮部件的横截面图;

图4为图3所示部件的侧面图;

图5为图4所示漂浮部件的横截面图。

如图1所示，水库1与坝2相连。在水库1中，由河流携带进入水库中的沉淀物3与水分离而沉积于河底部。不久，上述沉淀物3就会造成使正常水调节所需要水流量减少的问题。图1中已有技术的沉淀池4已在No165851号专利申请中加以描述。从该位置砂和冲刷水流到坝下游的河道中，从这里净化的水便流向水电站、灌溉设施或用作其它目的。

如图1所示，本发明的设备包括有装置7，该装置7装设在通过坝2的通道上游，它可在水平面内旋转并覆盖水库的大部分区域。图中标号7′表示处于转动的装置。本发明设备容易移动，并且，如果需要的话，可沿坝固定于多个位置，以便该设备可覆盖整个水库区域。

图2和3表示本发明的冲刷管7的第一实施例，该冲刷管7制成管状，它包括多个管部件10。原则上冲刷管7包括按一定间距切割但又没完全切断的管，这样便形成作为两端开口的管段的部件10，每一管部件10与相邻的近部件在未切割的管截面部分相连接。连接装置可以有多种不同的形式。在下游端，冲刷管7与出口管14相连，在上游端冲刷管7则是封闭的，但在该端部没有小孔，以便将沉淀物中所产生的以及冲刷时所产生的气体排出。管部件10与二个或多个漂浮/下沉部件17相连，该部件17由柔性管制成，该柔性管可通过操作管26灌入和排出水和/或空气。漂浮部件17穿过冲刷管部件10每一侧的管道27，漂浮部件17仅仅与端部件28和29相固定。该漂浮部件17沿纵向具有一定弹性，并稍微能够拉伸，以便当没有竖直平面内的侧向荷载作用时管部件相互紧密贴合。管部件10之间相互铰接，当冲刷管7弯向沉淀物处的抽吸区域时，上述铰接点位于管部件上边，当冲刷管7弯向表面位置时，上述铰接点位于管部件下边。

管部件10还设有橡胶等材料制成的管座30，该管座30是密封的，以下保证水和沉淀物仅仅按图2中箭头及标号13所示的从下边吸入。

在上游端，漂浮部件17与浮体18或类似物相连，这样通过操作管26漂浮部件17排出或充入水，空气便会相应从该部件中流入和排出。

当使漂浮部件排水时，由于浮力的作用，冲刷管7会弯曲，上述弯曲会使两相邻部件10之间形成开口13。由于冲刷管7的出口14低于水面5，或上游坝2，或者通过泵抽吸使该冲刷管7的水头压力较低，这样便可形成一个负压力，该压力可使水及沉淀物3通过开口13吸入及通过冲刷管出口14冲出。通过慢慢充入来控制漂浮部件，随着沉淀物3被冲出，开口13移向水库内侧。于是上述抽吸区域会在冲刷管的长度范围内移动。

管部件10借助绳或类似物固定于浮体上，在冲刷管下沉过程中，上述固定绳将管部件安全地固定在需要深度。

通过使冲刷管7在水平面内绕与坝的连接点旋转，便可将图1中7′所示的水库的需要区域覆盖。

图4～6给出了本发明的优选实施例。该图中所示设备7的作用与图2和3所示的设备一样。部件10包括管体11，该管体两端开口，连接件12将相邻的两部件10连接起来，并将部件10之间的入口封闭住。朝向下边的连接近段18与管体11相通，其截面小于管体11截面，连接管段18弯曲并形成端部19，该端部19基本与管体11的纵向保持垂直，上述端部19设有孔20，最好孔20的截面相对较小。

在下游侧，管部件10设有板或类似部件21，它位于管体11的两侧，其底部设有密封装置22。该密封装置可以为橡胶板。当冲刷管7中相邻管部件10相互贴靠在一起或向水表面弯曲时，该密封装置22将下游相邻管部件上的连接管段上的开口20密封住。当相邻管部件向下弯曲时，该密封装置22使开口20处于打开状态。连接件12上连有柔性橡胶管套23。两相邻管部件相对旋转角度等于管部件两端倾角24，25之和，上述倾角24和25最好相同并且最好在5～10°的范围内。

图5中没有出漂浮/下沉部件。图6为本发明另一实施例的管部件10的横截面图，该管部件10带有漂浮/下沉部件17。该部件17由两柔性管17构成，该柔性管从冲刷管7一端延伸至另一端。图中没有示出空气和水的供给和排放装置，但它可采用图2所示的装置。

下面将通过对本发明的原理和特点的描述，描述本发明。借助冲刷管7抽吸区会在库盆中移动，从而沉淀的粒状物便可通过最小的开口被抽吸到冲刷管内。可采用浮力来改变抽吸区的位置。本发明设备不是固定式的，它在水库内无需大规模的建筑施工。对事先已建好的水库来说，上述特点也同样适用。

沉淀物的冲刷是在不排放水库中的水的情况下进行的，因而没有水和产品的损失。冲刷过程可在不缺水的季节进行，以使水的损失量最小，并且水流量为小值时（干旱）和水库蓄水量达到最大值时，水库蓄水量保持不变。在冲刷水中可以获得高的沉淀物含量。本发明设备仅仅依靠重力来维持运转，为了实现冲刷过程需要少量的能量。本发明设备操作、控制简便，冲刷过程可以反向进行，并且可在冲刷过程中的任何时候进行再重复。

上述原理给出了一种去除建于带有大量沉淀物的河中水库内的沉淀物的方式。沉淀物流动的范围，早已说明不存在自然的调节区，如水道中的湖泊。由于人工水库最终也会为沉淀物填满，因此其使用寿命很短。为此，人们一般不优先考虑采用大型水库，虽然大型水库不象小型的和稍大的水库很快被填满。采用本发明，在小型和中型水库中可以维持调节量，并且可避免水库为沉淀物填满。河流水电站按常规不与任何建在带有大量沉淀物的河中的水库建在一起，因为在一定时间后水库不可能维持水的调节量。水供给网中沉淀物携带总量越大，日调节水量的水库规模越大，因为它不可能蓄水。于是人们便在任何特定的时候受水流的支配。其结果是水电站按最小水流量确定大小并与其它能源相配合。结果仅仅利用了河流能量潜力的一部分，同时如果人们想在能源供应方面维持较大的调节量，就必须投资于附加的能源供应系统。上述方案的替代措施是采用特大型水库，该水库在工程的投资寿命期限内不会为沉淀物填满，但它会对当地人口和环境带来问题并增加开支。

目前有大量的现存水电站及灌溉设施水库需要修复，但是就人们所知，上述修复工程还没有大规模地开展，并且没有良好的解决方案。今天已建起许多所谓梯级水电站（沿一河流成系列的多级河流水电站）。目前经过人们的努力，所采用的最好办法是通过使每级水库排放水来对水库冲刷，但是其结果是人们设法要冲刷掉的泥砂却沉淀在下一级的库盆内。借助于本发明，人们能够对位于较高梯级的水库内沉淀物进行处理，同时将其作为资源加以利用。另外位于下游的梯级水库也得以保护。

本发明还可用于灌溉工程及供水设施中。关于带有大量沉淀物的河流的较低级河况，用于助于稳定河床、减少供水危险，保护旧的农田。利用本发明还可实现灌溉设施的重复使用，其中灌溉水经过足够的净化，而被冲刷的沉淀物可用来相对地下水面抬高河流充分抬高下游区域，以便能够耕种。

Claims (11)

1、一种将粒状物从水库(1)或其它水道底部去除的设备，它包括长条型主体件(7)，其一端与水和底部粒状物的出口(14)连通，该出口(14)的水压力低于水库的水压力，长条型主体件沿纵向大部分与至少一个漂浮/下沉部件(17)连接，该部件(17)呈可弯曲的管状，其内充有水和/或空气，从而可使该长条型主体件(7)呈弯卷状态移动，其特征在于长条型主体件(7)呈管状，它包括多个铰接部件(10)，当管状长条型主体件(7)在竖直平面内弯曲时，上述铰接部件(10)在长条型主体件(7)与底部颗粒沉淀层之间形成入口(13)。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于上述铰接部件（10）在竖直平面内在内部铰接。

3、根据权利要求1、2所述的设备，其特征在于当管状长条型主体件（7）呈弯卷状态移动时，上述铰接部件（10）的入口打开，以便该入口形成一个带有凸形侧边的弧，该凸形侧靠在水库底部。

4、根据权利要求1～3所述的设备，其特征在于管状长条型主体件（7）至少一个漂浮/下沉部件（17）连接，该部件（17）通过浮体（16）、船或类似物漂浮在上游端的水面上或水面中。

5、根据权利要求1～4所述的设备，其特征在于每个铰接部件（10）设有管座（18），该管座（18）最好与部件（19）基本呈45°，该管座（18）的横截面积小于铰接部件（10）本身的横截面积。

6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于管座（18）呈弯曲状，管座（18）的底部（19）基本与铰接部件纵向呈垂直状态。

7、根据权利要求5、6所述的设备，其特征在于管座（18）的开口（20）尺寸小于管座（18）的横截面积。

8、根据权利要求1～7所述的设备，其特征在于铰接部件（10）之间设有橡胶套管（23）。

9、根据权利要求1～8所述的设备，其特征在于每个铰接部件（10）设有密封装置（20），该装置可将相邻的铰接部件（10）的入口（20）密封住。

10、根据权利要求9所述的设备，其特征在于密封装置（22）包括橡胶挡块（22），该挡块固定于支臂（21）上，该支臂（21）在管座（18）一侧从铰接部件（10）向外延伸。

11、根据权利要求1～7所述的设备，其特征在于管状主体件（7）包括管体，该管体沿径向按一定间距切割，该切口构成入口（13），而管体边缘中未切割的剩下部分构成铰接结构（12）。

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