[发明专利]一种水库清淤管道系统及其布设方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域。

背景技术

泥沙随水流汇集到水库中形成淤积是一种普遍现象。为减缓水库淤积，延长水库寿命，传统水库清淤通常采用清库排沙、异重流排沙等水力方法和机泵抽吸、车辆拉运等机械方法。但水力清淤消耗的水资源量巨大，并且不适于三角洲这种水库淤积的基本形态。机械清淤不仅要消耗大量能源，而且受水面和水深条件的限制，成本高昂，清淤量有限。无论采用何种传统清淤方法，都不能避免水库清淤与淤积周而复始的问题。

发明内容

本发明克服现有技术存在的缺点，提出一种水库清淤管道系统及其布设方法。包括预防性水库清淤管道系统和恢复性水库清淤管道系统。其特征是：

预防性水库清淤管道系统由主管道和支管排连接组成，在水库蓄水前布设。主管道在支管排与水坝之间的河道两岸坡向下游布设，下游端与水坝的坝下涵管连接。支管排横向布设在水库预计形成三角洲淤积的回水区下游段，安装在横跨河道的管桥上。从河道中心和两岸的岸坡分别坡向主管道，通过阀门与主管道连接。支管排由若干条支管并列组成一个向上游倾斜的平面，倾斜角度略小于三角洲前坡的水下休止角。各支管的顶部偏向上游均布排沙孔，排沙孔间距小于或等于支管间距，相邻支管的排沙孔交错布置，支管口径随排沙孔的增多向主管道逐段加粗。沿三角洲前坡潜入的推移质随水流进入排沙孔汇集到主管道，通过坝下涵管排向水库下游。从三角洲形成的初始阶段即阻断其推进通道，预防三角洲淤积向水坝推进。

恢复性水库清淤管道系统由主管道、支管道和须管连接组成，采用密度大于水的塑料管，在已经形成淤积的水库布设。其主管道纵向贯通水库清淤区域，下游端与水坝的坝下涵管或水下隧洞连接。支管道相互平行，分段连接于主管道两侧。须管采用柔性塑料管，分段与支管道连接，各须管的长度达到相对和相邻须管的清淤边界，并以此确定支管道的间距。须管自由端连接带偏心配重的金属吸沙管口，偏心配重及相邻的一段须管底部分布一排吸沙孔，挟带泥沙的水流从管口和吸沙孔汇集到管道系统排出。主管道与支管道、支管道与须管的连接点以及须管的自由端，分别连接带水深标尺的绳索，绳索的另一端连接浮标，绳索的水下长度在浮标一端的水面上可调。浮标以三种颜色和序列编号，连同绳索标尺显示的水深，在水面上区别显示各种连接点及其在水下的空间坐标和相互位置关系，通过工作船拉动绳索，牵引移动须管自由端清淤，全面覆盖清淤区域。水面以下清淤管道系统在陆地上分段预制，在水面上拖航漂浮连接，利用须管管口和吸沙孔逐段为管道系统充水排气，向上游逐段下沉至水底，在淤积表面移动须管自由端清淤。淤积表面高出水面的清淤管道系统在淤积表面布设，主管道和支管道的一侧开挖管沟至水位以下，将管道置于沟中，从须管管口和吸沙孔为管道系统充水排气，沉入管沟水底，移动须管自由端抽吸管底和沟边泥沙，加深和扩展水面，持续清除水库淤积，恢复和保持水库库容。

本发明的优点是利用水库水面与管道系统之间的压力势能，管道系统进口与出口之间的位置势能以及水流动能，汇集挟带泥沙的水流从水库下游排出。达到利用天然能量持续清淤，保持和恢复水库库容，解决水库清淤与淤积周而复始的问题。

具体实施方式

水库淤积受多种因素影响，推移质与悬移质随水流速等条件的变化相互转化，淤积形态复杂多变。下泄水量和水位变化幅度不大的水库，在回水区形成三角洲淤积的雏形，洲面逐步抬升，前坡向水坝推进。泄水量和水面升降幅度较大水库，三角洲局部突进，泥沙直达水坝而形成锥体淤积。排水量和水面升降幅度更大的水库形成带形淤积。在各种淤积形态中，三角洲淤积属于基本形态。针对水库淤积的不同形态、过程和阶段，水库清淤分别布设预防性清淤管道系统和恢复性清淤管道系统。

1.预防性水库清淤管道系统及其布设方法

预防性水库清淤管道系统在新建水坝及其截流堰施工前布设。作用是在三角洲形成的初始阶段即开始拦截其前坡推移质，阻断三角洲向水坝推进的通道，在远离水坝的回水区建立淤积与清淤的相对平衡，预防三角洲淤积向水坝发展。

预防性清淤管道系统的主管道宜采用混凝土管道，从与第一道支管排的连接点开始，保持适当坡度沿河道两岸布设于基础和管桥上，穿过拟建施工截流堰的位置通向下游。主管道在新建水坝的坝下涵管建成后改道与其连接。