全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法

2023-10-25 09:58:27 1

專利名稱：全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法
技術領域：
本發明涉及治水的設備及方法，特別涉及一種適合於江河中、下遊治淤的全功能半自動水力發能疏通河道的設備及其施工方法。
江河中、下遊河道原本平緩，比降不足，基層流壓小，挾沙能力不足，加之人為開發水能屢建的攔河電站，借耗有限的自然落差流能發電，不斷輸入下遊的乏能流及高含沙流，以致滯留的泥沙逐年淤積增多，河床增高而橫斷面縮小，演變成寬淺散亂形，失去了正常的洩洪、輸沙、航運能量。
普遍已用的治淤應急措施有兩個。一是加固加高堤防，二是綜合控沙船挖沙運走。這兩種方法只借用了人力和機械能，耗資大、速度慢，遠不能解決根本的洩洪、輸沙能力不足導致一再回淤的問題，水科界探索如何利用自然能治淤的方案，但至今洪災航堵頻繁、河道治淤已是全球性急待解決的大課題。
本發明的目的是針對上述課題，提供一種能充分激發調用自然能治淤，迅速特久恢復、增強河道洩洪，輸沙能的方案及設備。
為此，本發明的目的是這樣實現的一種全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，用於疏通江河、大型渠道，包括主機及配套設備，其特徵在於主機為水力變壓器(1)，其構造是以葉板(101)為主件，該葉板呈矩形板狀，其迎水橫邊(102)成刃形，若干葉板按面對上、下遊方位組成兩種對應坡勢，共同安裝在橫向並排且等距離的多個梯形支架(103)、(104)上，並同向逆水流方向傾斜，且按等間距，等夾角上、下重疊，多層次相互平行設置。
本發明的目的還可以通過以下措施實現所述水力變壓器的主件葉板(101)可用鋼材鐵皮或混凝土預製纖維板製成各類板形，而且還可用鋼材製成特殊形，該鋼製葉板有橫寬、縱長骨架，由多道鋼材等間距串排構成，各道橫骨鋼材均配有寬度不同的順流鐵板小葉，葉板兩側邊骨架由型號統一的兩道鋼材拼成，在側邊鋼材上各制有若干螺孔，和各骨架共同連接底面或上面封釘的封板。
所述水力變壓器的葉板(101)與梯形支架(103)、(104)的連結可以為活動型，其構造是在主葉板長度中部偏下處固接一中軸(114)，該中軸兩端與支架架梁相穿接，並在對應內緣將上、下兩葉板中端部用與兩葉軸間距等長的鎖定杆(115)相套接組成平行四邊形連杆機構，以保持相鄰葉板在轉動時仍能保持平行，該鎖定杆由升降螺杆(116)、(117)連動以調節葉板傾斜角度，所述升降螺杆設置在梯形支架上端的平臺上。
所述水力變壓器配置有套架(2)，該套架(2)由套負主架和其一側或兩側的主架間隔架組成，各組架又由上、下大架和套負部件的直槽(207)軸卡(208)、限升螺杆(211)和(212)鎮壓大架(206)組成，各組件以接片(213)、(214)連接裝，主機(1)的軸頭(122)套負於直立滑槽(207)上；同在各滑槽(207)的內側於套架2的主架下梁(201)上，各設置配有彈簧(209)的控軸卡杆(208)，再在該卡杆(208)的上端並位於架梁(202)的側面處對稱增設搖臂轆轤(210)兩套。轆轤(210)和卡杆(208)之間用攪繩連接，構成操縱系統，再在槽(207)的外側上下梁(203)、(204)、(205)對稱設立兩根螺杆(211)、(212)，該二螺杆垂直各穿裝於配有驅動螺母(215)的操縱臺和上、下大梁上，在梁架上面，於套負水力變壓器1的操作臺面沿橫向設置有兩根鎮壓大梁(206)。在大梁兩端各增設一套梁卡(216)，實現套架2與水力變壓器1的結合。
所述主機水力變壓器的套架頂面上設置有鎮壓裝置(4)，其構造為雙室水箱(401)、(402)，該雙室水箱相互連通且有閥控。
所述主機上還設置有阻力裝置(3)，其構造包括升降自控水犁耙(301)，該水犁耙呈A字形雙鉤連心雙鏵犁形狀，安裝於阻力部分的框架(302)各室中間中部對稱設置的直立滑槽中，鏵犁(301)的兩端靠緊滑槽外側部位處各對設兩根升降螺杆(306)，該螺杆由操縱臺附卡的螺母(307)驅動，在該系統的上方位各梁架處，設置有升降螺杆自控轉式板葉形水耙(303)，構成該系統自控的阻力裝置。
所述水力變壓器必要時可增加並聯有半自動張閉式導流板(5)，其構造為若干片鐵板制的立式小葉(501)，葉片(501)中部各附設有一根立式中軸(503)，中軸(503)上下兩端同套穿於一個方形大框(502)上，並聯拼合組成一種大葉板，各葉板中軸(503)穿套過方框(502)的上端處，各固裝一齒輪(504)，各個齒輪共與一轉動鏈(505)相聯，在中心中軸(503)中穿附中齒輪(504)以上的餘軸上端橫加一短杆，驅動此杆，轉動中心軸(503)，直接導致各小葉(501)統一由左板的閉合狀態轉至右板的張開狀態；所述的水力變壓器及其配套設備在施工時可根據河道規模採用順流向的串聯，沿河寬的並聯以及串聯並聯組合方式進行施工，針對寬淺河道才加用導流板集中流量，變壓器多層次串聯、並聯遞增式升壓，促使流能高倍增加，結合鎮壓水箱適度鎮壓，水犁耙耕鑿滯動調度自如、勻速向前推移，一次性疏通江河落成V、U形槽床。
所述施工方法包括將水力變壓器1的葉板依照其與逆水方向的頃斜夾角，分為常倍型，高倍型和低倍型三種，常倍型的最佳夾角為α＝22.5°，單葉所具備的壓縮勢高度為h1，高倍型的葉板夾角α＞22.5，單葉具備的壓縮勢高度等於h1+h3，低倍型葉板夾角α＜22.5，單葉所具備的壓縮勢高度等於h1-h2，調度方法分三種①.當遇最高水位(洪水位)時調度用低倍型，同時減少鎮壓水量、加強水犁耙深度；
②.正常水位運行時，調度用常倍型。
③.最低水位時，需要加強衝刷流壓調度為高倍型，當要借連續水錘高流能促使刷槽淤側時，調節中間各部套串接的最前一部用最高倍型，其餘後各部仍為常倍形且由中部套依次向兩側逐漸調低直至最低倍型，同時加強中部套所有鎮壓水箱水量，加深水犁耙，增強阻力。其餘兩側各部套仍由中間向側面依次減輕調度。
本發明有以下積極有益的效果本發明的配套水力變壓器及實施方案能加升流壓，遞增式促使等量流能高倍增加，特製的若干葉板組裝依附於框架上，加上升降螺杆，配成調度升壓倍比的半自動型。經套架串套，再配有鎮壓水箱、阻力水犁耙、張閉型導流板，構成全功能水力發能衝淤部套，多部套再經並聯呈規模勢。能運行補償上遊開發水能不斷輸入下遊的乏能流和高含沙流所滯留的泥沙導致河床的一再淤高，付於能量促刷，持久恢復江河的洩洪、輸沙和般運能量。
下面結合附圖，詳細說明
具體實施例方式

圖1是本發明的一種等腰梯形八葉一型(常規型)水力變壓器實施例的側視圖；圖2同圖1，是一種梯形十葉一型水力變壓器實施例的側視圖；圖3是本發明的水力變壓器一型的主件鋼材制板葉實施例的側斜視圖；圖4是圖3的A-A剖截視圖；圖5是圖3主機側架梁板組裝俯視示意圖，為局部視圖；圖6、圖7是本發明水力變壓器等腰梯形半自動型實施例的側視及調度變壓分析示意圖；圖8是本發明半自動型實施例邊式(兩側有封板)斜視局部透視圖；圖9是本發明半自動型實施例中式(兩側無封板)斜視透視圖；圖10是本發明半自動型實施例由圖8A端正視圖；圖11、12、13是本發明半自動型的調度倍比呈低倍、常倍、高倍三型主葉夾角與透視位度分析示意圖；圖14是本發明附有常、高倍型水力變壓器的套架組合分析側視圖；圖15是圖14，為其俯視圖，顯示其平面分布及局部剖視；圖16為本發明側附半自動導流板的水犁耙實施例的裝制側視圖；圖17為圖16由B端的正視且自左至右逐層剖視圖；圖18為本發明並聯半自動張閉式導流板實施例正視圖；圖19是圖18的平面設置與三角架的分布圖；圖20、21、22、23是本發明串聯部套操作程序及變壓分析側視示意圖；圖24、25是本發明接力衝刷單部設置實施例的操作側視示意圖26是本發明18部套並聯實施例的平面分布及操作分析與河段規劃示意圖。
圖27是圖26中部套並聯的局部放大圖。
本發明的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，用於疏通江河、大型渠道，包括主機及配套設備，主機為水力變壓器(1)，其構造是以葉板(101)為主件，該葉板呈矩形板狀，其迎水(102)橫邊成刃形，若干葉板按面對上、下遊方位組成兩種對應坡勢，共同安裝在橫向並排且等距離的左、右四個梯形支架(103)、(104)上，並同向逆水流方向傾斜，各組葉板按等間距，等夾角上、下重疊，多層次相互平行設置。
其配套設備有套架2、阻力裝置3、鎮壓裝置4、導流板5及其他施工機具。
附圖編號匯總如下1、水力變壓器1101葉板102葉板刃形橫邊103梯形支架104梯形支架105橫骨架 106橫骨架107橫骨架 108長骨架 109長骨架110鐵葉小板111鐵葉小板112鐵葉小板113封板114中軸115鎖定杆116升降螺杆117升降螺杆118螺母119限擺管 120卡臺121梯形支架平臺122短軸、短軸頭123限升卡 124卡管樁2、套架2201主架下梁202主架上梁203間隔上梁204間隔架上梁 205間隔架下梁 206鎮壓大梁、架207直立滑槽208控軸卡杆209彈簧210搖臂轆轤211螺杆212螺杆213接片214接片215螺母216梁卡217水閥218水泵3、阻力裝置3301水犁耙 302框架 303水耙304槓桿卡 305穩卡臺 306升降螺杆307螺母 308弧形耘板310螺杆 311套升螺杆4、鎮壓裝置4401雙室水箱 402雙室水箱 403水箱過道5.半自動張閉導流板5501立式小葉 502方形大框 503中軸504齒輪 505傳動鏈 506卡鏈柱
507卡接扣杆508卡板框510絲網6、安全欄 7、擺臂轆轤 8、鋼架9、纜索10、浮索點11、床基12上和12下位於上遊和下遊的導流擋沙壩段、導流壩段圖1，給出了本發明主機的一型等腰梯形8葉實施例的側視圖。其鋼材鐵板制的8片主葉101，同依附於等腰梯形框架103、104上。分列的對應組勢是，位於B端的B組由5葉組成，位於A端的A組由3葉組成。各組系的葉間距各是B組的等於葉寬度的1/2，A組的等於葉寬度的1/3。各組葉同向B端(逆水)傾斜，其葉片與水平夾角分別是，B組的α1＝22.5°、A組的α2＝24°各組葉均呈多層次平行狀，其迎水一邊均為刃形邊。葉緣透視位度均保持每片上葉的下緣與下葉的上緣同在一條水平線上。屬常倍型(常規型)。
圖2是本發明主機的一型梯形10葉實施例的側視圖。其特徵區別於主葉101共有10片，且對應兩組各設5個，其中夾角α1和α2均等於22.5°，框架103、104呈不等腰梯形。
實施時，所述主葉板101可用鋼材鐵皮製成，也可用混凝土預製板，玻璃鋼纖維板製成。
圖3圖4，給出了一型主件鋼材板葉形特殊型實施例的側、斜視圖。給出了葉板101的橫寬骨架是由三道角鐵105、106、107等距串排構成，(實施時也可為兩道角鐵或多於三道角鐵)，且型號大小不同，其對比排列關係保持角鐵上＜角鐵中＜角鐵下，即角鐵105＜角鐵106＜角鐵107，各道角鐵分別按其型號大小排列的順序，均配有寬度不同的順流鐵板小葉，110、111、112呈葉上＜葉中＜葉下之勢。即小葉110寬度＜小葉111寬度＜小葉112寬度，其葉側邊骨架，由型號統一的兩道角鐵108、109組成，並在角鐵側邊上各制若干螺孔，以備組裝梁架之用。在葉板中部三等分的兩處，各設一道厚鐵板，共同承負底面封釘的鐵皮114。構成一種鋼材鐵皮組裝的板形葉片。
圖5是主機邊架梁板組裝俯視示意圖，為局部視圖。給出了裝釘形式，其配附給直梁的傾斜式小葉，起減阻作用。
圖6圖7是本發明水力變壓器等腰梯形半自動型的實施例的側視調度及變壓分析示意圖。圖6給出了在各主葉101的葉寬中部偏下處，增設一中軸114，主葉101靠該中軸的作用，依附於梁架之間並可自轉。每上下兩葉且對應內緣的中端部均由鎖杆115套接。在操作檯面上安裝有卡臺120，卡臺120上同穿附兩根螺杆116和117，其螺杆下端同穿過限擺管119，並各套接1根短鎖杆，直接與各相對應的組系上葉接點相套接，分別聯繫成位於B端的和位於A端的兩個組系。圖6的變壓功率示意調用常倍型，其螺杆116和117的上端持平勢，而牽繫的下端各組系的葉板夾角均持符合於常倍型的勢態。同時給出了該型的功率對基層過流的作用水位發生變化，上遊壅高水位Z2上大於過流水位Z2中再大於下遊升壓出流水位Z2下，呈現出一種梯形落差勢態。與原水位Z1相比是，Z2上＞Z1＞Z2下。示意，變壓之下，導致基層流傾向下方，即產生淘刷床基11的現象。圖中短箭頭示意，調度驅動螺母118，滯螺杆116呈下降，然而117呈上升運動，至圖7，示意由上圖的常倍型調升到下圖的高倍型，各葉板夾角增大，且B組系明顯大於A組系(系特殊調度法)，所示功率對水位的變化呈Z2上＞＞Z2中＞Z2下，梯形落差勢增大，然而流傾向陡勢朝下，壅高明鮮，淘刷底陡吃於上遊方位。主體隨床基高程下降，壅高水位相對下降，但主體下端與床底11產生相隔距離。實質示意，當調度功率升至高倍型時，雖然對過流的升壓倍比增大，但升壓流對主體所產生的一種負壓(反彈上拓力)也隨之增大，直至大於主體所具備的質能(大於浮力的物量)時，即對主體拓起並挾推。對於平衡至符合於抵消這種負壓，需要配套設備(下一配套說明給出)。
圖8是本發明水力變壓器半自動型一實施例邊式斜視局部透視圖。給出由四個等腰梯形框架將主體分成三個均等的運行室，其框架的區別是位於中室的兩套框架僅由鋼材構成，兩側架是由鋼材加鐵皮組裝的，其主葉101的區別是上部多層仍為鋼材鐵皮組裝的，僅最下一片均由混凝土預製纖維板製成。在操作檯面上均勻分布著三個卡臺120，三卡臺共穿附著6根螺杆116、117，並各與各室寬度中部相對裝置。圖中給出各組系的主葉101共附7根中軸114，各與梁架穿附並為螺杆牽制限定，在側架的梯形腰緣中部各加設一根帶軸承的短軸122，並在其下端側邊處各增設一個限升卡123，構成一個完整的能套附於套架(下一說明給出)之中的半自動水力變壓器。
圖9是本發明水力變壓器半自動型一實施例中式由圖8B端斜視透視圖。四個等腰梯形框架103、104均是僅由鋼材組裝的，但在側架的中上部卻增設了一道垂直梁，並在該梁的中下部再增設一根短軸頭122。在其該架的中下部又增設有人字架，與上梁拼成中心大字骨架。由B面給出其所有部件的迎水邊都是刃形邊。其支架平臺121上面的卡臺120裝有限升螺母118，沿圍徑各增設8根短驅動軸頭122，並各配一根驅動套管，臺面斜對角處各增設一個卡管樁124，操作檯面上由封板113封釘。構成一部完整的能附於中部套且位於套架最前端(下遊)的半自動水力變壓器。
圖10是本發明水力變壓器半自動型由下遊的正視圖。給出設立在操作檯面上的三部卡臺120，均與下端各室中部相對照，且直牽繫的各鎖杆115，均套附於上下葉片對應內緣橫長的中端部。3組螺杆116、117均各直穿臺下設置的限擺管119，並各為管架所穩定。在其操作檯面上安裝著中間為過道的連通的雙室水箱4，在箱右側配有水泵218，其左側下端配有水閥217，以備增減水量用。
圖11、12、13是本發明水力變壓器半自動型功率變化至低倍、常倍、高倍三型的葉角及位度分析示意圖。圖11給出了低倍型，其葉片101夾角α＜22.5°，上下相鄰兩葉緣位度持比水平線相差一h2度，即單葉所具備的壓縮勢高度等於h1-h2。圖12給出了常倍型，葉片101夾角α＝22.5°，葉緣位度關係持一條水平線上，單葉所具備的壓縮勢高度為h1。圖13給出了高倍型，葉片101夾角α＞22.5°，葉緣位度關係超過水平線+h3，即單葉的壓縮勢高度等於h1+h3。
圖14和15給出了本發明一例附有常、高型水力變壓器的套架組裝分析側視圖和平面分布及局部剖視圖。一部常規型(高6m、底長寬各10m)半自動水力變壓器1，套附在鋼材制組裝成的套架2上。套架2的部件，基本按水力變壓器1的部型分組組裝成組架。能根據串聯的部量，臨時用配製的接片213和214對組件進行套附續接。各組架各由套負主架201、202和主架的間距架204、203兩大部組成。各部組不但由上下大架201、202、203、204、205構成，還配有套負部件的直槽207、軸卡208、限升螺杆211、212鎮壓大梁206組成。其間距梁有兩種， 其一是用於主套架中上部各組主架之間的一種204、203，其二是位於下部各主架之間的另一種205。其規格區分是，在該型之外，一般按水力變壓器1的部型高度的區分，導致僅對各間距梁的204、203和205的基礎長度，各加長L2的長度，就可以達到整體配套的目的。如圖所示間距梁各長度，205＝L1下203＝L1上205長＝L1下+L2＝(下長型)203長＝L1上+L2＝(下上長型)證明204+L2即是上長型而變壓器部型變化，以高度區分常規型1的高＝h1(6m)高型1的高＝h1+h2(7.4m)部件的增加如圖虛線示意是由底部對各支架適當加高，對各組系各增加一片葉板，並各加用一鎖杆與上葉套接點連接。
圖中給出套架2的各套負部件的具體設置為，套架2的架梁內寬與所套負的變壓器1部型的長相等(10m)。在位於套架2的兩側，且對照於水力變壓器1的側架各預附軸頭122的部位處，各設一套專為套負軸頭122的直立滑槽207，同在各滑槽207的內側於套架2的主架下梁201上，各設立配有彈簧209的控軸卡杆208，再在該卡杆208的上端並位於架梁202的側面處，對稱增設搖臂轆轤210兩套。轆轤210和卡杆208之間用纜索連接，構成操縱系統。再在直槽207的外側上下梁204、205和203、205處對稱設立兩根螺杆211、212，該二螺杆垂直各穿裝於配有驅動螺母215的操縱臺和上下大梁204、203和205上，其下端直接與所套負的變壓器側邊預設的限升卡123相抵。起著專對套裝變壓器1時的鎮壓下滑作用，促使變壓器1和套架2的結合預應力初成一體。在框架的上面，並對照套附變壓器1的操作臺，橫向對設兩根鎮壓大梁206，同在大梁206兩端各加設一套梁卡216。基本促成了套架2和變壓器1的套負結合，進入正常運行勢態。結合圖15，給出了整體套架2和變壓器1的上面，都是用封板113釘封成，綜合側部的安全欄6組成操作臺。在操作臺面並於空閒部位處，設置著配有水泵218、水閥217，且底部連通並配閥控217的雙室水箱401和402，其隔置於中間部列為過道403(操作室)。構成了一種綜合式之既套負有變壓器1，又承載著抵禦升壓流對1的負壓的雙室水箱401、402的多功能套架2。
圖16和圖17給出了本發明的配套阻力裝置的一種實施例，為側附半自動導流板的水犁耙側視圖和由上遊的正視且自左至右逐層剖視圖。側部裝設的半自動導流板5的一種鋼材制組裝的並分列為均等3室構成的框架302，框架302的各室中間部對式設立著直立滑槽兩套，各套滑槽卡附著一種A形雙鉤雙鏵犁301，三部犁301均依附滑槽順流向排列，犁301的兩端，緊靠滑槽的外側部位處，各對設兩根升降螺杆306，兩螺杆306的統一運行，憑在上端給各配置的操縱臺附卡的螺母307的驅動，才對下端相對連接的犁301起平衡升降作用。在犁301的A形犁架相對處，橫向對稱設立兩套槓桿卡304，兩槓桿卡304共與一U形橫杆相聯接，其橫杆中部又與上端框架上垂直套穿的螺杆310相連接，再在底架304上且對應犁架雙鉤處，各設一穩卡臺305，轉動310使其上升，直使所系各槓桿卡304的槓桿頭與設立在底架302上的穩卡臺305相接，起著對犁301在運行間使滯穩應力雙鉤始終持平衡勢態的作用。在位於犁套裝置框架的上遊方位處，於各室再各加設一套靠螺杆311驅動操縱的轉式升降板葉形水耙303，水耙303的下端葉緣處配帶著鉅齒形耙片。該水耙具有雙重功能，一是在其下遊方位的犁301，當運行間掘底11呈犁鉤狀的基礎上，再對穀梁加以耙松。二是憑傾斜耙板對基層過流壓縮升壓，隨運行，隨即衝刷下端犁耙雙重掘起的疏鬆泥沙。宏觀之下，實質是對整體既起到阻力又得到衝刷的雙重作用。整體框架2和下遊方位的套架變壓器1相連接，並在上面空閒部位加設一部鎮壓該部組的雙室水箱4。再在框架2的下端兩側架基部的拐角處，各帶附一片弧形板308。將框架2的上面用絲網封釘，結合安全欄6組成該系統的操作臺。構成一種鋼材制組裝成的新式大型江河河床水犁耙。
圖18和19給出了並聯半自動張閉式導流板5的一種實施例由上遊面正視圖和平面設置與三角架的分布圖，三片鐵板制的立式小葉501，葉片501中部各附設有一根立式中軸503，中軸503上下兩端同套穿一個方形大框502上，並聯拼合組成一種大葉板。三葉中軸503穿套過方框502的上端處，各裝設一齒輪504，三齒輪共與一憑卡鏈柱506穩固的轉動鏈505相聯。在中心中軸503穿附中齒輪504以上的餘軸上端橫加一短杆，驅動此杆，轉動中心軸503，直導致三小葉501統一由左板的閉合狀態轉至右板的張開狀態。基本操作規律是，在常規運行時，只作例似左板的閉合集中導流。當遇洪時，即統一張開例似右板的放流減壓。右板給出，在各葉中軸503葉背中部，設一短撐杆，並且各配幅片於中緣連接，形成三角應力之勢。在各板框兩側邊上，均設對應錯位套管，套管中各直立插一根長接扣杆507，杆507的下端呈尖狀直插床底11。起雙重作用，一是限擺。二是對相鄰並聯兩大板框的扣接。扣接之勢給出。兩板並聯同豎直附於床基11，床基11的基礎高程不統一，導致兩板呈現左低而右高之勢，相鄰兩框緣受杆507扣接隨升降相擦。實質在於，錯位套管受扣吻接，但寬度相差持有間距，升降時各套管沿餘杆運動相擦，不致拓節。結合圖19給出了各大板框背面緊靠三角鋼架8裝設著卡板框508，構成應力為一體。在其上面設置著絲網510，再綜合安全欄6組成該系統的操作臺。並同與犁架側部相接，構成並聯的支撐導流系統。
圖20、21、22、23給出了以上各套設備的綜合構成的四部串聯全功能部套操作程序及變壓分析河段縱切示意圖。圖20給出了四部變壓器1，其類型分別是，位於上遊一端的1部是半自動高型(7m)功率為常倍型(符號為dp+)；串2部的半自動1/2常規型(高8m)功率為常倍型；串3部常規型，功率為常倍型；串4部的半自動常規型，功率仍為常倍型。共同串聯套附在鋼材制組裝成的套架2上，在位於套架2的尾都(上遊)拖拉著一套常規型(高7m)的升降式水犁耙3，在其犁架3的架尾側處，裝設有半自動張閉式導流板5，在套架的上面且對應各套之間均承載一部配有水泵、水閥的雙室水箱4，在其上面側部裝設有安全欄6，各部綜合構成一套全功能串聯式半自動水力發能衝淤器(簡稱一部套)。該設備裝置在某一河段的峽谷出口，並於下遊寬淺河床的上遊開始，河段各數據(常水位Z1水頭H為3m、床基質為粉細沙質、3m左右以下為板結層)。圖中所示調度程序是上部的各鎮壓水箱4開始都是空箱，先由下遊方位的第一箱加水到第二箱開始加水，逐漸向上遊位置施加。下端四部變壓器的功率倍比統一為常倍型(符號dp+)，基層流壓變化示意為，由上遊第一部的進口處P進升到第二部的2P；進升到第三部的3P；進升到第四部的4P；至出口出流升到5P，流壓增大挾沙能增大(符號為
。流向朝下的傾角也逐漸增大，對床基淘刷的降程也隨著加深。然而流壓經衝刷摩阻，挾沙推移到下遊河段，壓力消耗到3P。對水位變化，上遊產生壅高，水位線呈Z2＞Z中1＞Z中2＞Z中3＞Z中4，形似梯形落差的流態。
圖21給出，隨著運行淘刷，床基高程下降，部套主體也隨著下降，主體吃水逐漸加深，其各部也進入全功率功能運行勢態。相對基層升壓流隨運行功率的增強，而導致流壓力迅速倍增，其負壓也隨之增大。操縱部件的各鎮壓水箱4均加水至增重勢態。大負壓受強鎮壓相抵，部分壓力轉向順流，同時對主體產生強大的推移力。上遊拖拉的阻力裝置水犁耙3也進入正常的阻力運行。然而始終調度適合較小於推力，保持勻速順流衝刷推移。圖中所示調度各部已進入高峰期，呈現為由上遊方位的一部是低倍型(符號為
)串二部型1/2(符號為
串三部是常倍型(符號為卸dp+)；串四部是高倍型(符號為
其應力之勢例似，借連續水錘強力衝刷，淤積層出現臺階狀。對下層流壓變化示意為上遊第一部進口由2P；進升到第二部口的3P；進升到第三部的5P；進升到第四部口的8P；至出口出流壓到12P(呈遞增式)，其挾沙能增大(符號為
)，經臺階狀衝刷摩阻到床基高程頂點，消耗能力至3P。流向傾角中上部較小，唯出流陡增大、其水位變化為，上遊原壅高水位Z2近似常水位Z1，其勢為Z2＞Z中1＞Z中2＞Z中3＞Z中4出口水位。梯形落差程上中部較小，與出口增大。該調度實質為進入正常高峰淘刷勻速推移運行期。圖中示意衝刷開鑿形成的上遊V、U形河床，將影響常水位降低
。下遊河道側部床基淤積，高程增高，水頭減低(符號H-)。
圖22給出，運行間當遇洪水位Z1時，應改變操作方案為，先開閥放去下遊位置的三箱水實行減輕，使主體下遊的前半部上浮，並且收犁減阻。主體隨即推移到下遊床基高程項點，即降犁刺入淤層臺階頂端重新阻力，同時張開各導流板放流減壓。將各部半自動變壓器1，減升到低倍型，保持順流到下遊衝刷。該調度對流的變壓示意為第一部進口為2P；較進升到第二部口的3P；進升到第三部的4P；進升到第四部的5P；到出口的6P，流向傾角減小，梯形落差程度減輕，尾部導板張開放流減阻。全圖示意整體吃水深度與正常運行相似，處於安全勢態。
圖23給出，洪峰過去，隨水位下降即對各部重新調度為，先施行特殊形式，上遊一部是高倍型(符號為
)第二部為高倍型1/2(符號為dp+/2)串三部為常倍型(符號為dp+)串四部為低倍型(符號為
)，目的是，促使基礎淘刷陡吃於上遊位度，保持整體進入初期的平衡勢態下降運行。該調度對基層流變壓變化為，第一部口為2P；進升到第2部口的4P；進升到第三部口的6P；進升到第四部口的8P；到出口的10P，經衝刷摩阻消能至下遊的臺階上的5P，隨後洩入平流衝刷，梯形落差逐漸增大，然後隨運行重新回復到圖2所示的高峰衝刷的調度方案上，圖中所示床基變化為，上遊衝刷的V形槽中心降低到最低，水頭增高(符號為H+)。槽側淤高，水頭減低(符號為H-)。
原理分析當主體運行間，連續衝刷河床中心同時主體推移，高壓挾沙出流不斷匯入下遊，導致下遊局部河段呈含沙量大的渾流。然而出流只是一度間傾下高壓衝刷，隨衝刷摩阻耗能，流向轉平輸入下遊又展寬兩側，緩變沉積，多發生在兩側，其下遊中部新淤層只在短距離的河段內，一兩天時間就能得到推移主體重新衝刷，構成有效循環周期，實質是對河床中心泥沙，經快速衝刷處理落實在河側。
圖24、25給出的一種實施例，為接力衝刷單部設置操作縱切示意圖。綜合上遊施行規模勢衝刷，洩至下遊形成新淤層的處理，規劃為分段設立點，施行接力衝刷(例如對大型護城河淤積的分段處理)。基本操作程序是，由上遊第一設置點開啟運行，衝刷推移逐個合拼，施行接力式間斷衝刷的方案，一次性處理泥沙由上遊直至下遊。上圖24給出操作程序是，初期先調為高倍型1/2(符號為
)，衝刷下遊床基。其流壓變化為，進口是1.5P；進升到出口的4P，經衝刷摩阻耗能至下遊的2P，隨後轉入平流衝刷，構成上、中、下程度大的梯形落差，水箱調為增重狀，阻力裝置3是，僅一套水耙加上在耘板部位改設的一根直立杆，其尖形下端直插入床基11構成的。導流板呈閉合導流狀，主體呈固定一處不隨流推移勢態。
圖25示意該點又調為導板5張開放流，水箱4開閥減輕，主機變壓器1調成低倍型(符號為 )，對基層流變壓示意進口是1.5P；進升到出口的2P，至下遊遠距離河段床基新淤層受衝刷，出流傾角、上、中、下、段落差勢態近似持平(符號Z2≈Z下)，主體下遊床基局部已淘刷呈谷狀。綜合圖24、25示意，該方案是，主體固定一點施行間斷式對挾沙過流，接力加能持續衝刷的方式調度，與上、下遊各點的調度規律是，每時每隔一點的各點調呈，圖24所示方案，而相鄰各點則同圖25所示方案，施行間斷調換的方式運行。
圖26給出一例適用於大江河(長江、黃河)預計衝刷開鑿的中心V形槽寬的規模勢主體——十八部套並聯平面分布及操作分析與河段規劃示意圖，中部的十八部套實質是由上、下兩個半並組，各為九部套對稱勢拼合成主件變壓器1。主件1的拼成是，在其各部套相間距的中部各用短橫軸122連接，起著保持各部套之間中側部固定相間1m距離的支點作用，形成均勻的各間室。同在該各間室的前(下遊)後(上遊)兩端處，與相鄰部套的上面各設一套搖臂轆轤7，並用鐵索與對側的接點牽拉，構成每部套支負於橫軸122，前後兩半部分各持槓桿之勢，導致各間室的上遊尾部進口大於下遊前端的出口，均呈平面壓縮之勢。各勢拼合構成了扇形主體1，主體1的前部寬—AD兩點距離(180m多)，小於尾部的BC兩點距離，在主件1尾部的BC兩處，對稱安裝兩三角鋼架8，鋼架8的卡板框卡套著並聯導流板5，且並聯呈與主件1的側邊傾斜夾角為40°的BP段和CP段之勢，各段各長達60m左右，且各延虛線示意均可延長達80m左右，同在各P點與中心串組尾部末端，都用一條帶垂許多欄汙小鉤的纜索9連接，索9中部各設兩個浮索點10(小船)。且各可沿虛線示意加用長索92同與中心部套虛框(補充的阻力裝置)連接，其索中部各設3個浮索點10。構成一種大型規模全功能水力發能衝淤器主體。
符號表示、圖例(見附頁)對主件1各串組的機構搭配及調度分析1.各串組的規格類型搭配規律是，並於中間部套規格的高大於相鄰側部套的高。具體是，中部相併的四組為加高型(尾部(犁架)9m、前部(變壓器高)8m)；相鄰四套為高型(尾部高8m、前部高7m)；其它10套都是常規型(尾高7m、前高6m)。
2.串聯部(變壓器)數都是五部。調度功率規律是，由中部套的最高倍依次向兩側逐漸調低。具體是中部套是最高倍型(符號 )，向兩側依次調至常倍型(符號dp+)，各串組始終前高於後。
3.阻力(水犁耙)裝置規律是，中部套的拖附套數多於側套，且依次向兩側調小(犁淺)。具體是(1)中2部套是水犁耙3套，若加虛框等於4套(附圖上標註符號為4f1)；(2)緊靠2套是水犁耙2套，若加虛框等於3套(附圖標註為符號為3f2)；(3)再靠2套是水犁耙1套，若加虛框等於2套(附圖標註為符號為2f3)；(4)再臨2套是水犁耙1套高型(8m附圖標註符號f4)；(5)其它10套是水犁耙各1套常規型(7m)。
4.各部套的長度是(1)中部2套是，108m+虛框＝127m；(2)緊靠2套是，92m+虛框＝108m；(3)再靠2套是，70m+虛框＝86m；(4)再臨2套是，70m；(5)其餘側10套各是，67m。
5.各部套內阻力與拉力相抵，其效力的調度規律是側部依次大於中部，具體如下(1)中心2套是，阻力4套共加深(犁深02.8m，相當大於拉力，相抵結果是強閘，(符號
；(2)相鄰2套是，阻力3套共加探2.1m，大於拉力，相抵結果是閘(符號H上+閘＝3f2＞-F2)；(3)相鄰2套是，阻力2套共加深1.6m，大於拉力，相抵結果是閘(符號閘＝2f3＞-F3)；(4)相鄰2套是，阻力1套高型加深1.0m，約等於拉力，結果是持平(符號f4≥F4)；(5)其它6套是，阻力各1套常規型各調深是，0.8m、0.7m、0.6m，與拉力相抵結果均起拉力作用，但卻是由側臨組逐漸大於中組；(6)第8排2套是，阻力1套常規型加深0.5m，相當小於拉力，相抵結果是，拉加拖的作用[符號f3＜＜-(F3+BP1/4)＝拉+拖]。
(7)側邊2套是，阻力1套常規型調深0.4m，相當小於拉力，相抵結果是大拉加大拖的作用[符號f9＜＜-(F9+BP3/4)＝拉+拖]。
各部套抵值拼合一起的結果，6外閘力小於10個拉力，但只較小於拉力，保持主體隨運行向下遊勻速推移。
主體推移的速度愈快，平均單位運行的時間就愈短，導致功率發揮的作用就愈小，耕鑿衝刷床基落就的降程(上遊犁深加下遊衝刷深度之合)程度也就愈淺，反之愈深。證明功率效果與推移速度成反比。實質該調度不但與對床基衝刷的降程有關，而且與導致輸入下遊的挾沙流，使其含沙量高低有關。主要是指適合的高量含沙流，只洩至下遊河段，即緩變淤積成層的集結推移線，始終與主體運行點間距近於適妥，即能在該淤積層未已發現用如下方法可製備式I的13-羥基泰樂菌素的衍生物，
碳黴糖基
I其中R代表O或NOH，R1代表CHO，CH(OCH3)2或CH＝NOH；R2代表碳黴糖基或H，---線代表一個雙鍵或單鍵；這種方法是在PH值為2-7，優選5.0-5.5的範圍，室溫，加有3-5％重量/體積氯化銨的條件下，將化合物式II用鋅粉在一種低級(C1-C3)醇和水的混合物中進行還原3-6小時，
碳黴糖基
II其中R代表CHO或CH(OCH3)2，R1代表碳黴糖基或H，隨後在氮氣流中加有鹼(吡啶或Na2CO3)的條件下，在室溫或回流溫度下，在吡啶或一種低級醇中，將所得到的式I化合物選擇性地與1-8相抵結果對上遊犁深床基度對主體起大的限推移作用。然而同時輸於下遊大量高壓出流淘刷床基降低，水頭增高；↓Pn/4——側壓傳導間同時對主體產生的向側壓力；↑Fn/3——側組的大拉力受槓桿作用，傳導的向心側壓；閘——阻力大於拉力，相抵之下起限推移的作用；拉——阻力小於拉力，相抵之下起推移的作用；
——上遊衝刷形成的主中槽床基下降水頭增大；H下——上遊高壓出流淘刷床基下降壓力水頭增高；H-——水頭變低、或床基增高；P-——流壓減低；2L——有效升壓拉沙出流波長度。
——一期運行段拉沙出流下層含量大的推移流；
——一期運行段拉沙出流上層含沙量小的渾流；
——含沙量大的推移流緩變將淤；
——緩變渾流；
——水下導流導流擋沙沉板並接的導流擋沙壩段；
——二期排列設立的位置，或被撒離的一期壩址。
權利要求
1.一種全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，用於疏通江河、大型渠道，包括主機及配套設備，其特徵在於主機為水力變壓器(1)，其構造是以葉板(101)為主件，該葉板呈矩形板狀，其迎水橫邊(102)成刃形，若干葉板按面對上、下遊方位組成兩種對應坡勢，共同安裝在橫向並排且等距離的多個兩種梯形支架(103)、(104)上，並同向逆水流方向傾斜，且按等間距，等夾角上、下重疊，多層次相互平行設置。
2.如權利要求1所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所述水力變壓器的主件葉板(101)可用鋼材鐵皮或混凝土預製纖維板製成各類板形，也可用鋼材製成特殊形，該鋼製葉板有橫寬、縱長骨架，由多道鋼材等間距串排構成，各道橫骨鋼材均配有寬度不同的順流鐵板小葉，葉板兩側邊骨架由型號統一的兩道鋼材拼成，在側邊鋼材上各制有若干螺孔，各骨架共同連接底面或上面封釘的封板。
3.如權利要求1所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所述水力變壓器的葉板(101)與梯形支架(103)、(104)的連結可以為活動型，其構造是在主葉板長度中部偏下處固接一中軸(114)，該中軸兩端與支架架梁相穿接，並在對應內緣將上、下兩葉板中端部用與兩葉軸間距等長的鎖定杆(115)相套接組成平行四邊形連杆機構，以保持相鄰葉板在轉動時仍能保持平行，該鎖定杆由升降螺杆(116)、(117)連動以調節葉板傾斜角度，所述升降螺杆設置在梯形支架上端的平臺上。
4.如權利要求1所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所述水力變壓器配置有套架(2)，該套架(2)由套負主架和其一側或兩側的主架間隔架組成，各組架又由上、下大架和套負部件的直槽(207)軸卡(208)、限升螺杆(211)和(212)鎮壓大架(206)組成，各組件以接片(213)和(214)連接安裝，主機(1)的軸頭(122)套負於直立滑槽(207)；同在各滑槽(207)的內側於套架2的主架下梁(201)上，各設置配有彈簧(209)的控軸卡杆(208)，再在該卡杆(208)的上端並位於架梁(202)的側面處對稱增設搖臂轆轤(210)兩套。轆轤(210)和卡杆(208)之間用攪繩連接，構成操縱系統，再在槽(207)的外側上下梁(204)、(203)、(205)對稱設立兩根螺杆(211)、(212)，該二螺杆垂直各穿裝於配有驅動螺母(215)的操縱臺和上、下大梁上，在梁架上面，於套負水力變壓器1的操作臺面沿橫向設置有兩根鎮壓大梁(206)，在大梁兩端各增設一套梁卡(216)，實現套架2與水力變壓器1的結合。
5.如權利要求1和4所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所述主機水力變壓器的套架頂面上設置有鎮壓裝置(4)，其構造為雙室水箱(401)、(402)，該雙室水箱相互連通且有閥控。
6.如權利要求1所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所術主機上還設置有阻力裝置(3)，其構造包括升降自控水犁耙(301)，該水犁耙呈A字形雙鉤連心雙鏵犁形狀，安裝於阻力部分的框架(302)各室中間中部對稱設置的直立滑槽中，鏵犁(301)的兩端靠緊滑槽外側部位處各對設兩根升降螺杆(306)，該螺杆由操縱臺附卡的螺母(307)驅動，在該系統的上方位各梁架處，設置有升降螺杆自控轉式板葉形水耙(303)，構成該系統自控的阻力裝置。
7.如權利要求1所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所述水力變壓器在必要時可增加並聯有半自動張閉式導流板(5)，其構造為若干片鐵板制的立式小葉(501)，葉片(501)中部各附設有一根立式中軸(503)，中軸(503)上下兩端同套穿於一個方形大框(502)上，並聯拼合組成一種大葉板，各葉板中軸(503)穿套過方框(502)的上端處，各固裝一齒輪(504)，各個齒輪共與一轉動鏈(505)相聯，在中心中軸(503)中穿附中齒輪(504)以上的餘軸上端橫加一短杆，驅動此杆，轉動中心軸(503)，直接導致各小葉(501)統一由左板的閉合狀態轉至右板的張開狀態。
8.如權利要求1所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所述的水力變壓器及其配套設備在施工時可根據河道規模採用順流向的串聯，沿河寬的並聯以及串聯並聯組合方式進行施工，針對寬淺河道可加用導流板集中流量，變壓器多層次串聯、並聯遞增式升壓，促使流能高倍增加，結合鎮壓水箱適度鎮壓，水犁耙耕鑿滯動調度自如、勻速向前推移，一次性疏通江河落成V、U形槽床。
9.如權利要求1所述的全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法，其特徵在於所述施工方法包括將水力變壓器1的葉板依照其與逆水方向的頃斜夾角，分為常倍型，高倍型和低倍型三種，常倍型的最佳夾角為a＝22.5，單葉所具備的壓縮勢高度為h1，高倍型的葉板夾角α＞22.5，單葉具備的壓縮勢高度等於h1+h3，低倍型葉板夾角α＜22.5，單葉所具備的壓縮勢高度等於h1-h2，調度方法分三種①.當遇最高水位(洪水位)時調度用低倍型，同時減少鎮壓水量、加強水犁耙深度；②.正常水位運行時，調度用常倍型；③.最低水位時，需要加強衝刷流壓調度為高倍型，當要借連續水錘高流能促使刷槽淤側時，調節中間各部套串接的最前一部用最高倍型，其餘後各部仍為常倍形且由中部套依次向兩側逐漸調低直至最低倍型，同時加強中部套所有鎮壓水箱水量，加深水犁耙，增強阻力。其餘兩側各部套仍由中間向側面依次減輕調度。
全文摘要
一種全功能半自動水力發能衝淤設備及其施工方法,用於疏通江河、大型渠道,特製的若干葉板組裝依附於框架上,加上升降螺杆,配成調度升壓倍比的半自動型。經套架串套,再配有鎮壓水箱、阻力水犁耙、張閉型導流板,構成全功能水力發能衝淤部套,多部套再經並聯呈規模勢。能運行補償上遊開發水能不斷輸入下遊的乏能流和高含沙流所滯留的泥沙導致河床的一再淤高,加升流壓,付於能量促刷,持久恢復江河的洩洪、輸沙和般運能量,一次性治理落成V、U形槽床。
文檔編號E02B3/00GK1181440SQ9612042
公開日1998年5月13日 申請日期1996年10月28日 優先權日1996年10月28日
發明者彭方山 申請人:彭方山