[发明专利]用管道系统清除水库中泥沙等沉积物

说明书

本发明为一项重要的水利工程技术。它的实施，将完全彻底地解决各类水库的泥沙沉积问题。

水库的泥沙淤积是水利工程的第一大患，除了极个别聚水环境特别优良的地区外，几乎所有水库，无论大小，都存在这个让人头痛的问题。现在，中小型水库大多采用定期放水取泥的方法，这要耗费大量的人力、物力，而且这项工作必须在枯水期进行，这就使最需水的季节，要将相当数量的水白白浪费。建造防围墙和改造聚水环境，可显著减少带入水库中的泥沙，但不能杜绝泥沙淤积的发生。泥沙问题终究是个大患。许多大型工程则以增加投资、减少库容作为代价。譬如三峡工程，泥沙问题可以说是工程规划中的最大障碍、最大祸患。从有关资料获悉，现在被认可的是“留清排浊”的方案。但很显然，该方案只能排除洪流中的部分泥沙，对于洪流之前已经沉积的泥沙，作用相当微弱。因此有人提出将以最终损失三分之一库容作为代价。这个代价显然过份巨大。但在未有更好的办法之前，人们只得无可奈何地迎接这个事实。本申请提出的利用水库盈水期自然存在的高水压，用管道系统将水库中淤积物排放到库外的方法，将能非常简便有效且完全彻底地解决各类水库的泥沙淤积问题。

我们知道，当水库中有一出水口低于水库水位相当距离的外接管道时，位于水库中的管道进水口处将产生一个与管道出水口处的水压相对应的负压区域。淤积在水库底部的泥沙，其上层颗粒被水包裹着，呈半流态，它们若处在进水口的近旁，受到负压的拉动，也将一起被吸入管道，并最终排出库外。负压越大所能吸入的泥沙颗粒也越大。本专利就是利用这一现象而提出的用管道系统彻底清除水库底层淤积物的方法。

这种方法适用于任何泥沙排放管道的排泄口与水位间有相当落差的水库，落差越大，效果越好。由于用该方法排放泥沙最宜在盈水期进行，所以能最大限度地发挥中、小型水库的蓄水功能。对于三峡这样的大型水库，理论上可把几吨重的大石块排放出来。当然，在实际中，我们无须这样做。大型水库由于待排放的泥沙数量巨大，可在排放管道的出口处，对泥、沙、石进行分离、加工、回收、利用(可设一建材公司)，最大限度地化害为利。如果这一工作颇具效益，我们还可在水库上游的适宜地段进行有计划的开采，将建筑用沙石，用这种最廉价、快捷的方法送到下游来。

不难看出，利用本专利提出的方法建造管道式泥沙排放系统，是彻底解决水库泥沙淤积问题的最佳措施，它的实施，将对水利工程建设带来非常巨大的利益。

使用本方法排放水库泥沙最应重视的问题是确保泥沙在排放过程中不致因重力和磨擦阻滞的影响而在管道中渚留，以致造成堵塞。为解决这一问题，可采取如下措施：1、排放管道不作水平或接近水平的敷设，而是先上升适当高度后再作明显向下倾斜的安装(钢制管道与水平夹角不低于15°，铸铁管道不低于30 °)。2、当容许排放泥沙的地点离按照最低倾斜角安装的排泄口还有较长距离时，续接管道应作再上升再下降的敷设。第二次上升的高度一般不超过水位高度的三分之二。在有足够压力的情况下，这种波浪式的传输方式，可以将泥沙类易沉降物在管道中输送很长距离。3、在水库中的游动部份，特别是作水平移动的且较长直管道，选用不锈钢及尼龙等磨擦系数较小的材料。4、吸污孔与待吸入泥沙保持一个适当的距离，以达到既有效地吸入泥沙，又不让管道中泥沙含量过高的要求。最佳距离可通过实践进行修正，一般在水位落差(排污口与水库实际水位的垂直距离)的百分之一左右；吸污器工作时，有个侧向孔同时进水，以确保在任何情况下管道中的泥沙比例不会过高。第二应重视的问题是水中的垂直移动臂、水平移动臂、前后移动臂之间的连接必须转动灵活，并不被泥沙所阻碍，而这在工程技术中并非难事。各向移动臂在水中的自重应等于或接近于零。这可通过选用高强轻质材料或附加浮性器材等方法来实现。泥沙吸入头(吸污器)的整体比重略小于水。当关闭位于底面的泥沙吸入孔时，吸入头可自然上浮至少部份露出水面，此时整个泥沙排放系统可作高位出水系统或辅助泄洪系统使用。另外，由于泥沙与管道的磨擦较大，安装该系统应考虑耐久性和维修的方便。

在小型水库，泥沙吸入头可用人工曳拉。中型水库可用专门小艇拖行或让其作随机游行。随机移行的动力可由交替开闭前后左右侧向进水孔获得，自动转换四孔开闭的机构由吸头中随水流转动的螺杆控制。如三峡之类的大水库，泥沙吸入头可采用电视监控或用特制的潜水器操纵。