坝体下游受冲刷河床修复方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种坝体下游受冲刷河床修复方法和系统，在坝体溢流段正对方向的下游修建消能墙，在消能墙的背水面砼壁设置轮座并安装有带轮，在下游水位设置固定的或者活动的带轮，上下游带轮环绕有履带，履带上按一定间距固定铲泥沙斗，利用水流动力将位于履带上侧的多个铲泥沙斗推送前进并迫使履带转动，带动履带下方的铲泥沙斗向前上游推进，弧形斗体内部的收集泥沙下落进入凹陷区对凹陷区修复，持续循环能将下游堆积泥沙搬运至上游被冲刷区域。本发明专利技术利用泄洪水流余能作为河床修复驱动力，能够对坝体下游受冲刷河床进行长期持续有效修复，而且能够根据河床的几何形态和地形条件进行调节。

Rehabilitation method and system of scoured riverbed downstream of dam body

【技术实现步骤摘要】
坝体下游受冲刷河床修复方法和系统
本专利技术属于水利水电工程对坝体下游河床修复
，具体涉及一种坝体下游受冲刷河床修复技术。
技术介绍
坝主体包括挡水段和溢流段，溢流段用于定期排水功能，坝体除了能够提供下游农田的灌溉水源和预防河水泛滥作用外，还能够显著减少河口泥沙淤积，保护了河口地区的环境。然而在坝体排水期，从溢流段排放水能很高，流速快且含泥沙量大，通常采用消力池对其消能，而经过消力池后的水流余能仍然能够对下游河床造成有害冲刷，通常表现为对坝下游河床局部冲刷问题，造成河床破坏和高程变化，对坝体安全及河道稳定具有深远之影响。由于该过程是长期缓慢持续的过程，目前没有行之有效的解决手段。
技术实现思路
针对坝体下游河床因水势能和流速过大及流速不均匀造成河床局部长期被冲刷和难以修复的问题，本专利技术提供一种效果显著且节能的坝体下游受冲刷河床修复方法和修复系统，适合长期持续修复作业。本专利技术解决其技术问题所采用的方案是：一种坝体下游受冲刷河床修复方法，在坝体溢流段正对方向的下游修建消能墙，在消能墙的背水面砼壁设置轮座并安装有带轮，在下游水位设置固定的或者活动的带轮，上下游带轮环绕有履带，履带上按一定间距固定铲泥沙斗，铲泥沙斗包括一个弧形斗体，其一侧为凸弧面另一侧设置开口，凸弧面中心区域分布有透水孔，开口的前端向前延伸形成前铲斗，弧形斗体的上侧有固定顶板，下侧设置底翻板，底翻板的前端通过底横轴铰接在前铲斗后侧，从而底翻板能够向下翻转，在弧形斗体的两侧分别固定有侧轴，侧轴上铰接有活动翼板，活动翼板在收缩状态能够匹配扣合在弧形斗体的凸弧面外侧，以及能够被展开，将铲泥沙斗的固定顶板与履带固定在一起，满足，当铲泥沙斗位于履带下方时，前铲斗朝向迎水面且能与河床泥沙堆积区接触，此时两侧的活动翼板被水流冲击处于收缩状态，河床底层泥沙及河水经前铲斗进入弧形斗体内，从漏水孔排水使泥沙积累在弧形斗体内侧，当铲泥沙斗位于履带上方时，两侧活动翼板被水流冲击自动展开，展开状态的铲泥沙斗受水冲击面积扩大，且上层水流速大于河床表面水流速，从而利用水流动力将位于履带上侧的多个铲泥沙斗推送前进并迫使履带转动，带动履带下方的铲泥沙斗向前上游推进，当履带下方的铲泥沙斗移动至河床被冲刷的凹陷区时，其底部的底翻板自动下落，使弧形斗体内部的收集泥沙下落进入凹陷区对凹陷区修复，持续循环能将下游堆积泥沙搬运至上游被冲刷区域。上述方法中，为提高履带上侧各铲泥沙斗受水流冲击的稳定性，将履带上层铲泥沙斗和下层铲泥沙斗之间的距离拉大，方法是在下游设置上下层活动的带轮，上层活动的带轮被趸船或浮体牵引对该带轮向上提，下游活动的带轮被配重牵引对该带轮向下拉，从而增大履带上层铲泥沙斗和下层铲泥沙斗之间的距离，使履带上层铲泥沙斗受到较大水流冲击，也能防止河床淤积泥沙对上层铲泥沙斗的活动翼板构成障碍。上述方法中，将位于消能墙背水面的上游带轮和位于下游的活动带轮沿横向移动，从而对河床不同横向区域进行修复，移动上游带轮的方法是将其安装在对应的轨道上进行推送或牵引移动，或者通过浮体牵引移动，移动下游活动带轮的方法是横移趸船或浮体，以牵引上层活动的带轮移动，或者通过趸船和浮体提升和改变配重位置来移动下层活动的带轮移动。上述方法中，在上游履带轮的下方设置上游下方履带轮，并被配重牵引对该带轮向下拉，从而增大履带上层铲泥沙斗和下层铲泥沙斗之间的距离。一种坝体下游受冲刷河床修复系统，在坝体溢流段下游的消能墙背水面砼壁安装固定座，固定座上活动连接或固定连接前轴座，前轴座设置让位槽，让位槽端部横向固定有轴并安装有履带轮，在下游水位有漂浮在水面上的趸船，趸船向下通过牵引拉链连接下游上牵引座，下游上牵引座设置让位槽，让位槽端部横向固定有轴并安装有履带轮，同时在趸船上通过移动拉链连接有锚体，锚体连接有下游下牵引座，下游下牵引座设置让位槽，让位槽端部横向固定有轴并安装有履带轮，在上游活动轴座内履带轮、下游上牵引座内履带轮和下游下牵引座内履带轮上同时套装有履带，履带上按一定间距固定铲泥沙斗，铲泥沙斗能够从各让位槽中通过，铲泥沙斗包括一个弧形斗体，其一侧为凸弧面另一侧设置开口，凸弧面中心区域分布有透水孔，开口的前端向前延伸形成前铲斗，弧形斗体的上侧有固定顶板，下侧设置底翻板，底翻板的前端通过底横轴铰接在前铲斗后侧，在弧形斗体的两侧分别固定有侧轴，侧轴上铰接有活动翼板，活动翼板能够匹配扣合在弧形斗体的凸弧面外侧，以及能够被展开，将铲泥沙斗的固定顶板与履带固定在一起，且位于履带下方各当铲泥沙斗的前铲斗朝向上游。上述系统中，进一步又在消能墙背水面砼壁的上方和下方分别安装上固定座和下固定座，上固定座和下固定座上活动连接或固定连接前轴座，前轴座设置让位槽，让位槽端部横向固定有轴并安装有履带轮，在上固定座内履带轮、下固定座内履带轮、下游上牵引座内履带轮和下游下牵引座内履带轮上同时套装有履带。上述系统中，进一步又在消能墙背水面砼壁沿横向至少固定两组上固定座，相邻上固定座之间沿横向固定有支撑滑杆，在支撑滑杆上套装有滑动座，使滑动座能够在支撑滑杆上平行滑动，所述前轴座固定在滑动座上，或者铰接在滑动座上，同时设置有驱动滑动座横移的驱动机构。进一步地，又在消能墙背水面砼壁的底部的上下位置至少固定有两组下固定座，上侧相邻下固定座之间固定有横滑杆，下侧相邻下固定座之间固定有横滑杆，在每根横滑杆上套装有横滑套，每组上下横滑套之间固定有一对竖管，竖管外侧套装有竖滑套并设置有锁紧螺栓，竖滑套上固定有活动轴座，活动轴座设置让位槽，让位槽端部横向固定有轴并安装有履带轮，在前轴座内履带轮、活动轴座内履带轮、下游上牵引座内履带轮和下游下牵引座内履带轮上同时套装有履带。上述系统中，所采用的驱动机构为电机通过变速器连接一根横螺杆，同时在滑动座的横孔内套装有螺纹套或直接在滑动座设置螺纹孔，横螺杆与螺纹套或螺纹孔匹配安装；或者驱动机构为牵引机，通过牵引绳拉动滑套移动。另外，所述铲泥沙斗的活动翼板末端延长有翼板延长板。同时还可以在所述铲泥沙斗的弧形斗体或前铲斗侧壁固定有限位块，用于支撑展开后的活动翼板，对活动翼板进行限位。其中，用于安装各履带轮的轴座分别通过竖销轴铰接在对应的固定座上。本专利技术的有益效果：本专利技术利用泄洪水流余能作为河床修复驱动力，能够对坝体下游受冲刷河床进行长期持续有效修复，而且能够根据河床的几何形态和地形条件进行调节，使修复系统处于最佳修复位置和角度。当铲泥沙斗位于履带下方时，前铲斗朝向迎水面且能与河床泥沙堆积区接触，此时两侧的活动翼板被水流冲击处于收缩状态，河床底层泥沙及河水经前铲斗进入弧形斗体内，从漏水孔排水使泥沙积累在弧形斗体内侧，当铲泥沙斗位于履带上方时，两侧活动翼板被水流冲击自动展开，展开状态的铲泥沙斗受水冲击面积扩大，且上层水流速大于河床表面水流速，从而利用水流动力将位于履带上侧的多个铲泥沙斗推送前进并迫使履带转动，带动履带下方的铲泥沙斗向前上游推进，当履带下方的铲泥沙斗移动至河床被冲刷的凹陷区时，其底部的底翻板自动下落，使弧形斗体内部的收集泥沙下落进入凹陷区对凹陷区修复，持续循环能将下游堆积泥沙搬运至上游被冲刷区域。本专利技术可以采用更多种方式来实现该方案，当采用位置固定的循环结构时，结构非常简化，调整到位后即可实现无动力自循环，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种坝体下游受冲刷河床修复方法，其特征在于，在坝体溢流段正对方向的下游修建消能墙，在消能墙的背水面砼壁设置轮座并安装有带轮，在下游水位设置固定的或者活动的带轮，上下游带轮环绕有履带，履带上按一定间距固定铲泥沙斗，铲泥沙斗包括一个弧形斗体，其一侧为凸弧面另一侧设置开口，凸弧面中心区域分布有透水孔，开口的前端向前延伸形成前铲斗，弧形斗体的上侧有固定顶板，下侧设置底翻板，底翻板的前端通过底横轴铰接在前铲斗后侧，从而底翻板能够向下翻转，在弧形斗体的两侧分别固定有侧轴，侧轴上铰接有活动翼板，活动翼板在收缩状态能够匹配扣合在弧形斗体的凸弧面外侧，以及能够被展开，将铲泥沙斗的固定顶板与履带固定在一起，满足，当铲泥沙斗位于履带下方时，前铲斗朝向迎水面且能与河床泥沙堆积区接触，此时两侧的活动翼板被水流冲击处于收缩状态，河床底层泥沙及河水经前铲斗进入弧形斗体内，从漏水孔排水使泥沙积累在弧形斗体内侧，当铲泥沙斗位于履带上方时，两侧活动翼板被水流冲击自动展开，展开状态的铲泥沙斗受水冲击面积扩大，且上层水流速大于河床表面水流速，从而利用水流动力将位于履带上侧的多个铲泥沙斗推送前进并迫使履带转动，带动履带下方的铲泥沙斗向前上游推进，当履带下方的铲泥沙斗移动至河床被冲刷的凹陷区时，其底部的底翻板自动下落，使弧形斗体内部的收集泥沙下落进入凹陷区对凹陷区修复，持续循环能将下游堆积泥沙搬运至上游被冲刷区域。...

【技术特征摘要】
1.一种坝体下游受冲刷河床修复方法，其特征在于，在坝体溢流段正对方向的下游修建消能墙，在消能墙的背水面砼壁设置轮座并安装有带轮，在下游水位设置固定的或者活动的带轮，上下游带轮环绕有履带，履带上按一定间距固定铲泥沙斗，铲泥沙斗包括一个弧形斗体，其一侧为凸弧面另一侧设置开口，凸弧面中心区域分布有透水孔，开口的前端向前延伸形成前铲斗，弧形斗体的上侧有固定顶板，下侧设置底翻板，底翻板的前端通过底横轴铰接在前铲斗后侧，从而底翻板能够向下翻转，在弧形斗体的两侧分别固定有侧轴，侧轴上铰接有活动翼板，活动翼板在收缩状态能够匹配扣合在弧形斗体的凸弧面外侧，以及能够被展开，将铲泥沙斗的固定顶板与履带固定在一起，满足，当铲泥沙斗位于履带下方时，前铲斗朝向迎水面且能与河床泥沙堆积区接触，此时两侧的活动翼板被水流冲击处于收缩状态，河床底层泥沙及河水经前铲斗进入弧形斗体内，从漏水孔排水使泥沙积累在弧形斗体内侧，当铲泥沙斗位于履带上方时，两侧活动翼板被水流冲击自动展开，展开状态的铲泥沙斗受水冲击面积扩大，且上层水流速大于河床表面水流速，从而利用水流动力将位于履带上侧的多个铲泥沙斗推送前进并迫使履带转动，带动履带下方的铲泥沙斗向前上游推进，当履带下方的铲泥沙斗移动至河床被冲刷的凹陷区时，其底部的底翻板自动下落，使弧形斗体内部的收集泥沙下落进入凹陷区对凹陷区修复，持续循环能将下游堆积泥沙搬运至上游被冲刷区域。2.根据权利要求1所述的坝体下游受冲刷河床修复方法，其特征在于，为提高履带上侧各铲泥沙斗受水流冲击的稳定性，将履带上层铲泥沙斗和下层铲泥沙斗之间的距离拉大，方法是在下游设置上下层活动的带轮，上层活动的带轮被趸船或浮体牵引对该带轮向上提，下游活动的带轮被配重牵引对该带轮向下拉，从而增大履带上层铲泥沙斗和下层铲泥沙斗之间的距离，使履带上层铲泥沙斗受到较大水流冲击，也能防止河床淤积泥沙对上层铲泥沙斗的活动翼板构成障碍。3.根据权利要求1或2所述的坝体下游受冲刷河床修复方法，其特征在于，将位于消能墙背水面的上游带轮和位于下游的活动带轮沿横向移动，从而对河床不同横向区域进行修复，移动上游带轮的方法是将其安装在对应的轨道上进行推送或牵引移动，或者通过浮体牵引移动，移动下游活动带轮的方法是横移趸船或浮体，以牵引上层活动的带轮移动，或者通过趸船和浮体提升和改变配重位置来移动下层活动的带轮移动。4.根据权利要求1所述的坝体下游受冲刷河床修复方法，其特征在于，在上游履带轮的下方设置上游下方履带轮，并被配重牵引对该带轮向下拉，从而增大履带上层铲泥沙斗和下层铲泥沙斗之间的距离。5.一种坝体下游受冲刷河床修复系统，其特征在于，在坝体溢流段下游的消能墙背水面砼壁安装固定座，固定座上活动连接或固定连接前轴座，前轴座设置让位槽，让位槽端部横向固定有轴并安装有履带轮，在下游水位有漂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文献，王鸿翔，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41