申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2019-05-07

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN110306495B

主分类号：E02B5/08

分类号：E02B5/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2019.11.01#实质审查的生效;2019.10.08#公开

摘要：本发明涉及水利工程技术领域，尤其是涉及一种水力引导式城市河道垃圾收集装置及其收集方法，收集装置位于挡水建筑物朝向下游方向的侧面的端部；导流凹槽沿挡水建筑物表面平行等距布置；倾斜河床沿着挡水建筑物下游侧的底部分布，收集装置位于倾斜河床较低的一端，冲水管道位于较高的一端。挡水建筑物上游水流经过导流凹槽后分隔成多股倾斜的水流导流漂浮垃圾，同时冲水管道中引出的水从河岸一侧侧提供冲击，将垃圾推向对面岸边的收集装置。本发明通过导流凹槽、倾斜河床和冲水管导流漂浮垃圾，同时利用拦水建筑物下游特殊水力作用区对垃圾的滞留作用，进行垃圾的收集，实现了垃圾的及时自动收集。

主权项：1.水力引导式城市河道垃圾收集装置，其特征在于，包括导流系统和收集装置；所述的收集装置位于挡水建筑物朝向下游方向的侧面的端部；所述导流系统包括导流凹槽（1）、倾斜河床（11）和冲水管道，所述导流凹槽（1）横截面呈矩形，沿挡水建筑物表面平行等距布置；所述倾斜河床（11）沿着挡水建筑物下游侧的底部分布，收集装置位于倾斜河床（11）较低的一端，冲水管道位于较高的一端；所述冲水管道的进水口（4）处于挡水建筑物上游水面或靠近水面位置，冲水管道的出水口（3）位于下游水面，并朝向收集装置；所述冲水管道的下游部分管体经两次扭转与进水口（4）连接，出水口（3）垂直于岸边，管口贴近挡水建筑物下游水面，出水口（3）下方设浮力装置（5），上方设伸缩段（2）；所述的导流凹槽（1）下端向收集装置所在方向倾斜，导流凹槽（1）顶部设有导流墩（9）。

全文数据：水力引导式城市河道垃圾收集装置及其收集方法技术领域本发明涉及水利工程技术领域，尤其是涉及一种水力引导式城市河道垃圾收集装置及其收集方法，用于城市河道垃圾收集。背景技术流经城市的河道在起泄洪或排污功能之外，还应具有景观、生态服务功能；而雨后往往有大量垃圾被冲入河道，如塑料袋、饮料瓶，树枝树叶以及少量动物尸体等。平时也有一些垃圾因各种原因进入河道，由此产生的漂浮垃圾，很影响水质和城市景观。对于这些漂浮垃圾，常用的清理方式主要有以下三种：人工打捞、清污船清理，设拦污栅进行拦截再进行集中清理。清漂方式根据具体河道、水体特征，以及位置、垃圾排入情况等而定。目前很多地区还是采用利用人工打捞的方式为主，但这种方式劳动强度较大、工作环境恶劣，效率也低。其次，就是采取拦污栅拦截垃圾，再用人工打捞的方式清理。这种方式将大量的垃圾拦截于河道表面而不能及时清理，影响了城市景观，也给行洪等带来隐患。而水面垃圾自动打捞船致力于中小型湖泊河流等水域的固体垃圾清理，它将水上漂浮的垃圾从水面打捞后，直接装运或者经压缩后装运到垃圾处理厂进行处理。由于水域不同、垃圾种类不同及回收量的不同，形成了各种类型的水面垃圾收集船，例如ZS-800型水面清漂船、16.5米水面垃圾收集船等等。但像此类大型船舶机械，主要用于大范围大面积水域垃圾的收集，其结构复杂，体积庞大，价格昂贵，而且需要专业人士操作，从而不能被广泛地应用于城市河道和风景区水域的垃圾收集作业。发明内容本发明的目的在于弥补现有清漂方式的不足和缺陷，本发明针对中小型城市河道中挡水建筑物，提供一种河道垃圾收集装置，通过引导水流冲击漂浮垃圾，同时利用河道现有挡水建筑物下游特殊的水力作用区域对漂浮垃圾的滞留作用，实现了垃圾的自动收集，节约人力，提高效率，不影响行洪。同时，相较于传统拦污栅，该装置易操作，易清理。为了实现上述本发明的目的，本发明专利所采取的技术方案是：水力引导式城市河道垃圾收集装置，包括导流系统和收集装置；所述的收集装置位于挡水建筑物朝向下游方向的侧面的端部；所述导流系统包括导流凹槽、倾斜河床和冲水管道，所述导流凹槽横截面呈矩形，沿挡水建筑物表面平行等距布置；所述倾斜河床沿着挡水建筑物下游侧的底部分布，即倾斜河床为挡水建筑物下游并靠近建筑物部分河床，其垂直河岸横截面呈直角三角形，收集装置位于倾斜河床较低的一端，冲水管道位于较高的一端。进一步的，所述冲水管道的进水口处于挡水建筑物上游水面或靠近水面位置，冲水管道的出水口位于下游水面，并朝向收集装置。进一步的，所述冲水管道的下游部分管体经两次扭转与进水口连接，出水口垂直于岸边，管口贴近挡水建筑物下游水面，出水口下方设浮力装置，上方设伸缩段。以保证管口高程随下游水位变化而变化。当水流从上游经过冲水管道流向下游时，势能转化为动能，冲击河面上的漂浮垃圾使其顺着水流流向对岸的滞留区，达到收集的效果。优选的，所述收集装置包括垃圾收集箱、导轨及辘轳，所述垃圾收集箱安置于河面一侧，部分箱体位于水中，导轨从河岸延伸至水面，所述的垃圾收集箱由所述辘轳牵引沿着导轨升降。所述垃圾收集箱呈四棱柱形状，上下底面为实面，其余为网面，朝向上游的一面有开口，用于垃圾进入，朝向导轨一侧可向上开启。所述的导流凹槽下端向收集装置所在方向倾斜，导流凹槽顶部设有导流墩。该水力引导式城市河道垃圾收集装置的收集方法，包括以下过程：挡水建筑物上游水流经过导流凹槽后分隔成多股倾斜的水流导流漂浮垃圾，同时冲水管道中引出的水从河岸一侧侧提供冲击，将垃圾推向对面岸边的收集装置。待收集装置的垃圾收集箱内垃圾收集到一定程度时，再由辘轳带动垃圾收集箱沿导轨升至岸上。本发明与现有技术相比具有以下的特点及有益技术效果：1.本发明通过导流凹槽、倾斜河床和冲水管导流漂浮垃圾，同时利用拦水建筑物下游特殊水力作用区对垃圾的滞留作用，进行垃圾的收集，利用了“水力输送”直接把垃圾送到收集装置内部，实现了垃圾的及时自动收集，降低了能耗，在垃圾收集过程中充分利用了自然的力量；2.本发明采用浮力装置，浮力装置设置在冲水管道出水段的底部，可提供浮托力，保持出水段吃水深度不变，适用于季节性水量变化大的河道，使冲水管道避免水位变化的影响，可进行最时有效的拦污清污。3.本发明由于不受水位深浅限制，不影响行洪，适用于大多数中小型城市河道，且装置结构简单，易于新建和改造便于推广。4.附图说明图1是本发明的立体结构示意图；图2是本发明导流凹槽部分示意图；图3是本发明冲水管部分示意图；图4是本发明垃圾收集箱示意图；图5是本发明收集装置示意图；图6是本发明倾斜河床剖面图。具体实施方式结合附图说明本发明的具体技术方案。如图1，水力引导式城市河道垃圾收集装置，包括导流系统和收集装置；所述的收集装置位于挡水建筑物朝向下游方向的侧面的端部；所述导流系统包括导流凹槽1、倾斜河床11和冲水管道，所述导流凹槽1横截面呈矩形，沿挡水建筑物表面平行等距布置；所述倾斜河床11沿着挡水建筑物下游侧的底部分布，收集装置位于倾斜河床11较低的一端，冲水管道位于较高的一端。如图2所示，述的导流凹槽1下端向收集装置所在方向倾斜，导流凹槽1顶部设有导流墩9。所述冲水管道的进水口4处于挡水建筑物上游水面或靠近水面位置，冲水管道的出水口3位于下游水面，并朝向收集装置。如图3，所述冲水管道的下游部分管体经两次扭转与进水口4连接，出水口3垂直于岸边，管口贴近挡水建筑物下游水面，出水口3下方设浮力装置5，上方设伸缩段2。以保证管口高程随下游水位变化而变化。当水流从上游经过冲水管道流向下游时，势能转化为动能，冲击河面上的漂浮垃圾使其顺着水流流向对岸的滞留区，达到收集的效果。如图4和图5所示，所述收集装置包括垃圾收集箱7、导轨10及辘轳8，所述垃圾收集箱7安置于河面一侧，部分箱体位于水中，导轨10从河岸延伸至水面，所述的垃圾收集箱7由所述辘轳8的牵引绳6牵引沿着导轨10升降。所述垃圾收集箱7呈四棱柱形状，上下底面为实面，其余为网面，朝向上游的一面有开口，用于垃圾进入，朝向导轨10一侧可向上开启。如图6，所述倾斜河床1为挡水建筑物下游并靠近建筑物部分河床，其垂直河岸横截面呈直角三角形，收集装置所处一侧低于冲水管所处一侧。水力引导式城市河道垃圾收集装置的收集方法，挡水建筑物上游水流经过导流凹槽1后分隔成多股倾斜的水流导流漂浮垃圾，同时冲水管道中引出的水从河岸一侧提供冲击，将垃圾推向对面岸边的收集装置。待收集装置的垃圾收集箱7内垃圾收集到一定程度时，再由辘轳8带动垃圾收集箱沿导轨10升至岸上。进一步的分析，如图1，当上游漂浮垃圾经挡水建筑物跌落至下游时，此时由于快速的水流冲击，使挡水建筑物前部分区域形成漩涡区，漂浮垃圾在此处迂回旋转，而挡水建筑物表面本身修砌导流凹槽1使上游水流分隔成多股倾斜的水流冲击浮动的垃圾，加上冲水管道的出水口3的水流冲击，使得河面上的垃圾向垃圾收集箱7一侧聚集，当垃圾收集到一定程度时，通过辘轳8带动垃圾收集箱7至岸边，清洁人员将垃圾取出后，将其放回原位置。上述即为一个完整的城市河道垃圾清理过程，当汛期来临之际，只需增加收集过程的次数便可达到快速收集漂浮垃圾的效果。

权利要求：1.水力引导式城市河道垃圾收集装置，其特征在于，包括导流系统和收集装置；所述的收集装置位于挡水建筑物朝向下游方向的侧面的端部；所述导流系统包括导流凹槽1、倾斜河床11和冲水管道，所述导流凹槽1横截面呈矩形，沿挡水建筑物表面平行等距布置；所述倾斜河床11沿着挡水建筑物下游侧的底部分布，收集装置位于倾斜河床11较低的一端，冲水管道位于较高的一端；所述冲水管道的进水口4处于挡水建筑物上游水面或靠近水面位置，冲水管道的出水口3位于下游水面，并朝向收集装置。2.根据权利要求1所述的水力引导式城市河道垃圾收集装置，其特征在于，所述收集装置包括垃圾收集箱7、导轨10及辘轳8，所述垃圾收集箱7安置于河面一侧，部分箱体位于水中，导轨10从河岸延伸至水面，所述的垃圾收集箱7由所述辘轳8的牵引绳6牵引沿着导轨10升降。3.根据权利要求2所述的水力引导式城市河道垃圾收集装置，其特征在于，所述垃圾收集箱7呈四棱柱形状，上下底面为实面，其余为网面，朝向上游的一面有开口，用于垃圾进入，朝向导轨10一侧可向上开启。4.根据权利要求1所述的水力引导式城市河道垃圾收集装置，其特征在于，所述的导流凹槽1下端向收集装置所在方向倾斜，导流凹槽1顶部设有导流墩9。5.根据权利要求1所述的水力引导式城市河道垃圾收集装置，其特征在于，所述冲水管道的下游部分管体经两次扭转与进水口4连接，出水口3垂直于岸边，管口贴近挡水建筑物下游水面，出水口3下方设浮力装置5，上方设伸缩段2。6.根据权利要求1到5任一项所述的水力引导式城市河道垃圾收集装置的收集方法，其特征在于，包括以下过程：挡水建筑物上游水流经过导流凹槽1后分隔成多股倾斜的水流导流漂浮垃圾，同时冲水管道中引出的水从河岸一侧侧提供冲击，将垃圾推向对面岸边的收集装置。7.根据权利要求6所述的水力引导式城市河道垃圾收集装置的收集方法，其特征在于，还包括以下过程：待收集装置的垃圾收集箱内垃圾收集到一定程度时，再由辘轳带动垃圾收集箱沿导轨升至岸上。

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