一种水利工程用的清理河道淤泥的系统及方法

技术领域

本发明涉及生态环保领域，具体是涉及一种水利工程用的清理河道淤泥的系统。本发明还涉及一种水利工程用的清理河道淤泥的方法

背景技术

河道中会堆积大量的淤泥，这些淤泥会导致河道的水质变差，且河道的水位上升，因此需要对其进行定期清洁，而河道水体污染物有外源污染和内源污染，外源污染有河网区域流入的污废水、地标径流面源污染、空气降尘、生活垃圾；内源污染为河泥释放污染。研究发现河泥分成三层：底泥层(原河床)、淤泥层(沙及死泥)，浮泥层(污染物主要释放层)，现有河道清淤主要采用挖机、抓斗、绞吸后采用船只运至堆场沉淀处理，挖机、抓斗主要清理出了固体垃圾(树枝杂草、建筑垃圾、石块沙子、底泥)，对疏通河道、整平河床效果极佳，但是对去除主要污染层，河道浮泥贡献极少，且现有的清除淤泥层的设备扰动极大，短期河道水质会恶化。

中国专利CN201910649543.9公开了一种快速河道清淤方法，属于河道清理技术领域，其技术方案要点是包括以下步骤：步骤S1：围堰，在需要清理河段长度两端设置有第一固定墙和第二固定墙，所述第一固定墙与水面之间的间距大于该河道内最大可通航船只的船舶满载吃水；步骤S2：铺设隔离层布，在需要清理的河道内铺设隔离层布，所述隔离层布、第一固定墙、第二固定墙和河床之间形成隔离腔；步骤S3：冲击淤泥，污泥泵对隔离腔内的淤泥进行冲击，使隔离腔内的水和淤泥搅浑；步骤S4：抽离淤泥，利用污泥泵将隔离腔内的水和污泥的混合液抽离；步骤S5：拆卸第一固定墙和第二固定墙，然后回收隔离层布。

该清淤方法能够有效避免对水质的扰动，但其在清淤前需要架设第一固定墙和第二固定墙，成本较大，且后续还要对第一固定墙和第二固定墙进行拆除，较为繁琐。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种水利工程用的清理河道淤泥的系统及方法。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水利工程用的清理河道淤泥的系统，包括移动设备和封闭式清淤装置，封闭式清淤装置包括安置框、气囊、隔离布和污泥抽冲机构，安置框水平设置，安置框和移动设备拖曳连接；气囊等间距设置在安置框的底端；隔离布水平铺设在安置框上，工作状态下，隔离布的底面、安置框的内框面以及河床形成工作腔；污泥抽冲机构设置在安置框上，污泥抽冲机构包括延伸至工作腔内的冲泥部和抽泥部。

优选地，隔离布内设置有充气腔。

优选地，封闭式清淤装置还包括固定条，安置框内框的顶面设置有阶梯沿，固定条设置在阶梯沿上，隔离布的边沿设置在阶梯沿和固定条之间。

优选地，阶梯沿上等间距设置有凸条，凸条沿阶梯沿的长度方向延伸。

优选地，封闭式清淤装置还包括橡胶条，橡胶条设置在隔离布的边沿的顶端，橡胶条沿固定条的长度方向延伸。

优选地，冲泥部为第一连通管，抽泥部为第二连通管，污泥抽冲机构还包括污泥泵、自动三通阀和汇流总管，第一连通管和第二连通管沿水平方向等间距设置在安置框的两侧，第一连通管的一端贯穿安置框的一侧并与工作腔连通，第二连通管的一端贯穿安置框的一侧并与工作腔连通；污泥泵设置在安置框上，污泥泵的抽入口通过管路与第二连通管的外端连通，污泥泵抽出口通过管路与自动三通阀的进口连通，第二连通管的外端通过管路与自动三通阀的一个出口连通；汇流总管与自动三通阀的另一个出口连通。

优选地，第一连通管和第二连通管设置在安置框的相对侧。

优选地，安置框的侧面等间设置有安置孔，安置孔沿水平方向贯穿安置框。

优选地，封闭式清淤装置还包括封堵筒，封堵筒同轴设置在未安装第一连通管或第二连通管的安置孔内。

一种水利工程用的清理河道淤泥的方法，包括以下步骤，

S1，通过两套相互独立的供排气的装置向气囊和充气腔中充气；

S2，移动设备拖曳安置框移动至清淤点上方水域；

S3，抽出充气腔中气体，抽出气囊中部分气体，安置框下沉罩设在清淤点；

S4，启动自动三通阀以连通污泥泵的抽出口和第一连通管；

S5，再启动污泥泵，对工作腔内的淤泥进行冲刷；

S6，冲刷结束后，启动自动三通阀以连通污泥泵的抽出口和汇流总管，使得工作状态的污泥泵将水和淤泥的混合物泵入污泥仓；

S7，清淤结束后，通过两套相互独立的供排气的装置向气囊和充气腔中充气，使得安置框水面，通过移动设备将安置框拖曳至下一清淤点。

本申请相比较于现有技术的有益效果是：

1.本申请的安置框通过气囊能够切换浮于水面和沉入水底两种方式，在浮于水面时，通过移动设置将安置框拖曳至清淤点；而沉入水底时，安置框与隔离布相互配合以形成能够罩设在清淤点的工作腔，以防止在污泥抽冲机构冲泥和抽泥时扰动或干扰外界水体，工作效率高，适用性强；

2.本申请通过在隔离布中设置也能够形变的充气腔，进而使其能够向安置框提供更多的浮力，使得安置框能够稳定的浮于水面；

3.本申请通过固定条将隔离布的边沿压设在阶梯沿上，使得隔离布受压时，其边沿不易脱离安置框，进而能够稳定的冲泥和抽泥；

4.本申请通过第一连通管、第二连通管、污泥泵、自动三通阀和汇流总管，能够在工作腔内自由切换冲泥或抽泥模式，且对外界水体的扰动极小，工作效率高；

5.本申请通过将第一连通管和第二连通管设置在安置框的相对侧，能够使得水流稳定流动并冲刷淤泥；

6.本申请通过在安置框的侧面等间距设置贯穿其的安置孔，使得第一连通管和第二连通管能够稳定同轴安装在安置孔中；

7.本申请通过封堵筒能够封堵多余未安装第一连通管和第二连通管的安置孔，能够防止冲泥时，工作腔内的污泥通过多余的安置孔扰动外界水体。

附图说明

图1是实施例的封闭式清淤装置在被拖曳状态下的立体图；

图2是实施例的封闭式清淤装置在被拖曳状态下的侧视图；

图3是图2的A-A方向的剖视图；

图4是图3的B处局部放大图；

图5是实施例的封闭式清淤装置在冲泥状态下沿河道宽度方向的剖视图；

图6是实施例的封闭式清淤装置冲泥时的第一种视角下的立体图；

图7是实施例的封闭式清淤装置冲泥时的第二种视角下的立体图；

图8是图7的D处局部放大图；

图9是实施例的封闭式清淤装置在抽泥状态下沿河道宽度方向的剖视图；

图10是实施例的封闭式清淤装置抽泥时的第一种视角下的立体图；

图11是实施例的封闭式清淤装置抽泥时的第二种视角下的立体图；

图12是实施例的安置框的立体图；

图13是图12的F处局部放大图；

图14是实施例的直角连接段和平行连接段嵌合状态下的立体图；

图15是实施例的直角连接段和平行连接段分解状态下的立体图。

图中标号为：

1-安置框；1a-阶梯沿；1a1-凸条；1b-安置孔；1c-直角连接段；1c1-第一嵌合槽；1c2-第一嵌合块；1d-平行连接段；1d1-第二嵌合槽；1d2-第二嵌合块；2-气囊；3-隔离布；3a-充气腔；4-污泥抽冲机构；4a-第一连通管；4b-第二连通管；4c-污泥泵；4d-自动三通阀；4e-汇流总管；5-固定条；6-橡胶条；7-封堵筒；8-波纹管。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1、图6和图10所示：

一种水利工程用的清理河道淤泥的系统，包括移动设备和封闭式清淤装置，封闭式清淤装置包括安置框1、气囊2、隔离布3和污泥抽冲机构4，安置框1水平设置，安置框1和移动设备拖曳连接；气囊2等间距设置在安置框1的底端；隔离布3水平铺设在安置框1上，工作状态下，隔离布3的底面、安置框1的内框面以及河床形成工作腔；污泥抽冲机构4设置在安置框1上，污泥抽冲机构4包括延伸至工作腔内的冲泥部和抽泥部。

基于上述实施例，移动设置包括但不局限于船或在河岸上移动的车等；

还包括用于向气囊2供排气的装置以及用于存储淤泥的淤泥仓，通过供排气的装置能够引导气囊2膨胀或者收缩，以调节气囊2的浮力，使得安置框1能够浮于水面或沉入水底，气囊2在充满气的状态下，相邻的气囊2之间具有空隙；淤泥仓设置在移动设备上，淤泥仓与淤泥抽冲机构连通，用以储存抽泥部抽出的淤泥；

安置框1浮于水面时，因安置框1与移动设备拖曳连接，即使得移动设备能够拉扯安置框1在水面上移动，进而能够带动安置框1移动至清淤点；

当安置框1移动至清淤点上方时，通过供排气的装置引导气囊2排出部分气体，即使得气囊2产生的浮力小于安置框1的重力，使得安置框1自然沉入水底，进而使得安置框1和隔离布3罩设在清淤点，因气囊2未充满气的状态，使其易在安置框1的重力作用下呈压扁状态，而气囊2等间距设置在安置框1的底端，使得相邻的气囊2之间相互抵靠，从而消除相邻的气囊2之间的空隙，且因气囊2具有形变的能力，使得安置框1的底端能够与河床紧密贴合，以使得隔离布3的底面、安置框1的内框面以及河床形成工作腔，该工作腔与外界水体相对封闭，以防止在清淤时，动作过大而扰动水体；

启动污泥抽冲机构4的冲淤部，使得冲淤部对位于工作腔内的河床进行冲洗，从而使得淤泥成浆，然后再通过抽泥部，将工作腔内的水和淤泥的混合液抽出，在此过程中，因工作腔相对外界水体封闭，使得抽泥部不易将混合液从工作腔内抽出，而通过供排气的装置向气囊2中充入一定量的气体，使得气囊2膨胀，进而使得相邻的气囊2之间的空隙增大，以使得工作腔与外界水体连通，从而便于抽泥部能够将外界水和工作腔内的淤泥抽出；

在清淤点清淤结束后，通过供排气的装置向气囊2中充满气体，使得气囊2的浮力大于安置框1的重力，进而能够使得安置框1浮于水面，以便于安置框1将封闭式清淤装置拖曳至下一个清淤点。

进一步的，本申请提供的向气囊2中充气以使得安置框1浮于水面依然具有因安置框1自重较大，即使是多个气囊2也可能无法向安置框1提供大于其重力的浮力的缺陷，为了解决这一问题，如图3所示：

隔离布3内设置有充气腔3a。

基于上述实施例，充气腔3a与另一套供排气的装置连通，在需要安置框1浮于水面时，启动与其连通的供排气的装置，使得隔离布3内气压增大，从而能够和气囊2一同向安置框1提供大于安置框1重力的浮力，以便于移动设备拖曳安置框1并在河道上移动；

当需要安置框1沉于清淤点时，启动与充气腔3a连通的供排气的装置，从而抽出充气腔3a中的气体，以减小隔离布3能够供应的浮力，使得安置框1能够自然沉入水底，从而能够在清淤点形成工作腔，以便清淤。

进一步的，为了解决隔离布3如何铺设在安置框1上的这一问题，如图4和图12所示：

封闭式清淤装置还包括固定条5，安置框1内框的顶面设置有阶梯沿1a，固定条5设置在阶梯沿1a上，隔离布3的边沿设置在阶梯沿1a和固定条5之间。

基于上述实施例，在工作腔内进行冲淤或清淤时，工作腔内部压强相对外界水体压强不一致，致使隔离布3易受到较大的压力，可能会出现隔离布3脱离安置框1的现象，而通过在安置框1内框的顶面设置阶梯沿1a，使得在将隔离布3铺设在安置框1上时，通过固定条5能够将隔离布3的边沿压设在阶梯沿1a上，从而能够防止隔离布3脱离安置框1。

进一步的，本申请提供的阶梯沿1a和固定条5的相对面光滑，依然具有隔离布3的边沿容易从阶梯沿1a和固定条5之间脱离的缺陷，为了解决这一问题，如图4和图12所示：

阶梯沿1a上等间距设置有凸条1a1，凸条1a1沿阶梯沿1a的长度方向延伸。

基于上述实施例，通过在阶梯沿1a上等间距设置凸条1a1，并使得凸条1a1沿阶梯沿1a的长度方向延伸，进而当隔离布3的边沿被压设在阶梯沿1a和固定条5之间时，凸条1a1能够增大隔离布3的边沿与阶梯沿1a的摩擦力，进而能够有效防止隔离布3因压力而脱离安置框1。

进一步的，本申请提供的将隔离布3的边沿压设在阶梯沿1a和固定条5之间依然具有封封闭性差，且无法与阶梯沿1a稳定咬合的缺陷，为了解决这一问题，如图4和图12所示：

封闭式清淤装置还包括橡胶条6，橡胶条6设置在隔离布3的边沿的顶端，橡胶条6沿固定条5的长度方向延伸。

基于上述实施例，橡胶条6设置在隔离布3的边沿，且因橡胶条6沿固定条5的长度方向延伸，使得隔离布3的边沿和橡胶条6能够被一同压设在阶梯沿1a和固定条5之间，从而能够提高工作腔的封闭性，且因橡胶条6具有柔性形变的特性，使得橡胶条6压在隔离布3的边沿上，使得隔离布3的形变并与凸条1a1相互咬合，进而能够有效防止隔离布3的边沿脱离阶梯沿1a。

进一步的，为了解决污泥抽冲机构4的冲泥部好抽泥部如何在工作腔冲泥和抽泥的这一问题，如图3、图5和图9所示：

冲泥部为第一连通管4a，抽泥部为第二连通管4b，污泥抽冲机构4还包括污泥泵4c、自动三通阀4d和汇流总管4e，

第一连通管4a和第二连通管4b沿水平方向等间距设置在安置框1的两侧，第一连通管4a的一端贯穿安置框1的一侧并与工作腔连通，第二连通管4b的一端贯穿安置框1的一侧并与工作腔连通；

污泥泵4c设置在安置框1上，污泥泵4c的抽入口通过管路与第二连通管4b的外端连通，污泥泵4c抽出口通过管路与自动三通阀4d的进口连通，第二连通管4b的外端通过管路与自动三通阀4d的一个出口连通；

汇流总管4e与自动三通阀4d的另一个出口连通。

基于上述实施例，汇流总管4e通过柔性管路与淤泥仓连通；自动三通阀4d包括但不限于电磁三通阀、气动三通阀；

在将安置框1和隔离布3罩设在清淤点以形成工作腔时，启动自动三通阀4d，使其连通污泥泵4c的抽出口和第一连通管4a，启动污泥泵4c，使其通过第二连通管4b将工作腔内的水和淤泥的混合物泵出，再通过与其连通的第一连通管4a泵入工作腔，从而形成循环，在循环过程中，因水流动力，使得循环的水流能够冲刷河床，从而冲洗淤泥；

抽泥时，启动自动三通阀4d，使其连通污泥泵4c的抽出口和汇流总管4e，进而启动污泥泵4c，能够使其将工作腔内，水和淤泥的混合物通过汇流总管4e而被泵入淤泥仓，进而避免减小对外界水体的污染；

抽泥过程中，因工作腔相对外界水体封闭，使得抽泥部不易将混合液从工作腔内抽出，而通过供排气的装置向气囊2中充入一定量的气体，使得气囊2膨胀，进而使得相邻的气囊2之间的空隙增大，以使得工作腔与外界水体连通，从而便于抽泥部能够将外界水和工作腔内的淤泥一并抽出，从而能够提高清淤效率。

进一步的，为了解决提高工作腔内水流在第一连通管4a和第二连通管4b之间的流动性，如图3、图5和图9所示：

第一连通管4a和第二连通管4b设置在安置框1的相对侧。

基于上述实施例，通过将第一连通管4a设置在安置框1的相对侧，使得经由污泥泵4c引导而在第一连通管4a和第二连通管4b之间循环流动的水流更加稳定，即使得水流能够呈水平状态冲刷工作腔内的淤泥，进而能够提高清淤效率。

进一步的，本申请提供的安置框1依然具有不便安装第一连通管4a和第二连通管4b的缺陷，为了解决这一问题，如图12所示：

安置框1的侧面等间设置有安置孔1b，安置孔1b沿水平方向贯穿安置框1。

基于上述实施例，在安置框1的侧面等间距设置安置孔1b，使得第一连通管4a或第二连通管4b能够同轴设置在安置孔1b，进而便于安装和架设污泥抽冲机构4，使得第一连通管4a和第二连通管4b的内端更加靠近工作腔内的河床。

进一步的，本申请提供的安置框1依然具有因安置框1的侧面等间距设置安置孔1b，而在安装第一连通管4a和第二连通管4b后，存在有的安置孔1b不需要安装，为此必须封堵多余的安置孔1b，为了解决这一问题，如图13所示：

封闭式清淤装置还包括封堵筒7，封堵筒7同轴设置在未安装第一连通管4a或第二连通管4b的安置孔1b内。

基于上述实施例，通过将封堵筒7同轴设置在未安装第一连通管4a或第二连通管4b的安置孔1b内，使得多余的安置孔1b无法连通工作腔和外界水体，以防止在冲泥时，水和淤泥的混合物通过多余的安置孔1b向外界水体溢出，以防止外界水体受到扰动和污染。

作为本申请的一些可选实施例，如图11所示，为了解决相邻的气囊2之间如何彼此连通的这一问题，封闭式清淤装置还包括波纹管8，相邻的气囊2之间通过波纹管相互连通，使得气囊2充气和排气时，相邻的气囊2之间不受波纹管8的影响而能正常的形变；

作为本申请的一些可选实施例，如图14和图15所示，为了提高安置框1在不同宽度河道的适用性，即需要根据河道宽度和长度，调节安置框1的内框面积，以提高其适用性时，安置框1为拼装结构，安置框1包括直角连接段1c和平行连接段1d，直角连接段1c沿水平方向相互垂直的两端分别设置有能够嵌合卡接的第一嵌合槽1c1和第一嵌合块1c2，平行连接段1d沿水平方向相对的两端设置有能够相互嵌合卡接的第二嵌合槽1d1和第二嵌合块1d2，且第二嵌合槽1d1能够与第一嵌合块1c2嵌合卡接，第二嵌合块1d2能够与第一嵌合槽1c1嵌合卡接，通过多个平行连接段1d能够嵌合卡接以形成能够任选安置框1长度的边，而相邻的边通过直角连接段1c相互嵌合卡接，以形成完整的框体，从而能够在其上铺设隔离布3，，使得框体和隔壁布3能够稳定罩设在清污点上，且其嵌合部均通过贯穿设置的螺栓和螺母固定连接，以防止相邻的直角连接段1c和平行连接段1d彼此分离。

一种水利工程用的清理河道淤泥的方法，包括以下步骤，

S1，通过两套相互独立的供排气的装置向气囊2和充气腔3a中充气；

S2，移动设备拖曳安置框1移动至清淤点上方水域；

S3，抽出充气腔3a中气体，抽出气囊2中部分气体，安置框1下沉罩设在清淤点；

S4，启动自动三通阀4d以连通污泥泵4c的抽出口和第一连通管4a；

S5，再启动污泥泵4c，对工作腔内的淤泥进行冲刷；

S6，冲刷结束后，启动自动三通阀4d以连通污泥泵4c的抽出口和汇流总管4e，使得工作状态的污泥泵4c将水和淤泥的混合物泵入污泥仓；

S7，清淤结束后，通过两套相互独立的供排气的装置向气囊2和充气腔3a中充气，使得安置框1水面，通过移动设备将安置框1拖曳至下一清淤点。

本申请的安置框1通过气囊2能够切换浮于水面和沉入水底两种方式，在浮于水面时，通过移动设置将安置框1拖曳至清淤点；而沉入水底时，安置框1与隔离布3相互配合以形成能够罩设在清淤点的工作腔，以防止在污泥抽冲机构4冲泥和抽泥时扰动或干扰外界水体，工作效率高，适用性强；

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。