[发明专利]基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法，包括卡门涡街产生器，该卡门涡街产生器包括T形基柱以及套筒；T形基柱，包括基座以及沿着基座的中部位置处向上布置的中心柱体；套筒，呈圆筒形空心皮囊结构设置，包括同心设置的内套管、外套管，内套管套接在中心柱体外围，而外套管则位于内套管外侧，同时内套管的管壁外侧设置第一刚性支架，而外套管的管壁内侧则设置第二刚性支架，且外套管与内套管之间通过沿着套筒的高度方向所布置的若干层弹性辐条连接；套筒的空腔能够通过管道与水泵的出水口连通。因此，本发明利用卡门涡街的非定常旋涡的周期性脱落，将河床的泥沙冲刷至下游，实现清淤的目的。

技术领域

本发明涉及一种河道清淤装置，尤其是一种基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法。

背景技术

在当今城市发展的情势下，城市绿化的进程加快，城市河道的环境及景观要求逐步提升，其中有很多城市内的河道淤积了大量的泥沙，导致水体质量下降、水体景观效果不佳，甚至会阻塞河流。长此以往，非常的影响河道景观质量和人们的生活体验。同时，泥沙堆积导致河床上升的情况在大江大河中也十分常见，经常造成水患灾害。

目前针对这类问题，也有几种解决方法，比如干式清淤、半干式清淤、湿式机械清淤、生态清淤等，但是这几类方法都有成本高，效率低的缺点，且都是在泥沙淤积后进行处理的方法。

因此很有必要基于一些新的装置特点，同时结合城市水景美观的要求，研究一种新型的河道清淤装置，兼顾高效，低成本、环保这些特点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于卡门涡街的河道清淤装置及其方法。该河道清淤装置通过在河道中截面方向安装特制的一组直径可以调节的卡门涡街产生器，使得水体在流经圆柱体后产生卡门涡街，利用卡门涡街的非定常旋涡的周期性脱落，将河床的泥沙冲刷至下游，从而避免或延缓城市河道中泥沙的淤积，以及其导致的水体质量下降、水体景观效果不佳，甚至阻塞河流的问题，实现清淤的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于卡门涡街的河道清淤装置，包括卡门涡街产生器，该卡门涡街产生器包括T形基柱以及套筒；其中：

T形基柱，包括基座以及沿着基座的中部位置处向上布置的中心柱体；

套筒，呈圆筒形空心皮囊结构设置，包括同心设置的内套管、外套管，内套管套接在中心柱体外围，而外套管则位于内套管外侧，同时内套管的管壁外侧设置第一刚性支架，而外套管的管壁内侧则设置第二刚性支架，且外套管与内套管之间通过沿着套筒的高度方向所布置的若干层弹性辐条连接；

套筒的空腔能够通过管道与水泵的出水口连通；外套管的直径能够通过水泵泵入的水量而变化；

卡门涡街产生器处于河道清淤状态时，雷诺数Re满足：0.5*10⁵≤Re≤2*10⁵。

进一步地，第一刚性支架、第二刚性支架均包括若干呈环形均布的钢筋；各钢筋均沿着套筒的轴向布置，且第一刚性支架的各钢筋通过若干沿着内套管的管壁外侧布置的第一弹性箍环箍紧在内套管的管壁外侧；而第二刚性支架的各钢筋则通过若干沿着外套管的管壁内侧布置的第二弹性箍环箍紧在外套管的管壁内侧。

进一步地，套筒自然伸展状态下的外壁直径D满足：0.32m≤D≤0.88m，中心柱体的直径d₁为0.3m；基座的直径d₂满足：1.5D≤d₂≤3D；而内套管外壁与外套管内壁之间的间距t满足：t＝0.5(D-d₁)。

进一步地，所述中心柱体的高度a的取值范围为：1.2H≤a≤1.5H；H为河道的常水位；所述基座的高度b满足：1/4H≤b≤1/2H；而基座嵌入河道的深度h＝b-r；r为基座上边缘倒角的半径，取值范围满足：1/8D≤r≤1/4D，D为套筒自然伸展状态下的外壁直径。