1.本发明属于渠道清污技术领域，具体涉及一种阵列式附壁固定清污系统。
背景技术：2.渠道作为常见的输水建筑物，具有施工简单，工作稳定的特点，但总干渠分、退水口门至闸门前，均有长度不等的静水区，也称盲肠段，主流的摩擦带动产生盲肠段环流与横向扩散，同时也因干湿降尘、排水沟泥土进入渠道引起的泥沙淤积，藻类、淡水壳菜等底栖生物大量滋生、聚集和沉降等问题，而又由于未设置拦污设施，盲肠段易出现悬浮污物聚集，严重影响分、退水口的水环境质量，影响渠道输水。
3.为了对盲肠段进行清污，目前往往采用对渠道停水清污的方式进行，但是渠道停水清污需要花费一定时间，会降低供水保证率，影响渠道的运行。
4.而且对渠道进行停水清污，一方面，现有设备清污效率低、易污染干流水体；另一方面，现有清污技术不适应干渠退水口的水力生态及边界条件，清污效率低、能耗高。而目前又无合适的绿色清污技术与专用设备，无法实现高效率不停水清污。因此亟需研究退水口附近流动特性、悬浮污物生长及沉积条件，以不停水、环保、高效的实时清污为目标，开展渠道退水闸前静水区清淤系统技术与设备研发，对实现绿色智慧清污，全面提升输水水质，完善输水系统的技术设计与安全运行具有重要的理论意义和现实意义。
技术实现要素：5.针对目前现有技术无法实现在不污染水体的情况下实现对渠道盲肠段的不停水清污的缺陷和问题，本发明提供一种阵列式附壁固定清污系统，该系统能够实现在不停水情况下对渠道盲肠段进行清污。本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种阵列式附壁固定清污系统，包括清污管网系统、监测单元、泵送装置、抽吸装置和控制中心，监测单元、泵送装置、抽吸装置和水污分离装置分别与控制中心连接；所述清污管网系统包括清污管网和管网固定架，清污管网通过管网固定架安装在渠道盲肠段渠壁上，所述清污管网包括一级主管，一级主管与泵送装置和抽吸装置连接，一级主管上连接有若干二级主管，在每个二级主管上分别连接有若干三级主管，在每个三级主管上分别连接有若干四级主管，在每个四级主管的端部分别连接有若干支管，每个支管的端部连接有清污管，所述清污管管口与渠道渠壁水平或垂直设置；所述监测单元安装在管网固定架上用于监测渠道盲肠段渠壁的污泥含量并将监测信息传送给控制中心。
6.上述的阵列式附壁固定清污系统，所述还包括水污分离装置，所述水污分离装置与抽吸装置连接。
7.上述的阵列式附壁固定清污系统，在每个三级主管上分别安装控制开关，控制开关与控制中心连接。
8.上述的阵列式附壁固定清污系统，所述清污管网包括注水管网和抽吸管网，注水
管网与抽吸管网对应平行设置，所述注水管网的一级主管与泵送装置连接后通过抽吸管连接渠道上层水，所述抽吸管网的一级主管与抽吸装置连接。
9.在等间隔的部分末端安装有高压喷头。或者，所述清污管末端长度不等，或在清污管末端内侧有长度可伸缩的内套管。
10.本发明的有益效果：本发明通过管网钢架将清污管网搭建在渠道盲肠段渠壁上，并在清污管网上设置监测单元，通过监测单元对其监测区域的渠壁污泥含量进行监测，并将监测信息传送给控制中心，由控制中心判断渠道是否需要清污；若淤泥含量超过设定值，则由控制中心发送指令，先打开阀门和泵送装置通过管网向渠壁注水对渠底污泥进行搅扰，随后打开抽吸装置进行抽吸并将抽吸的水污送至水污分离系统进行分离；污水经过水污分离系统处理后，净水输送至渠道下游，污物经处理后可作为浓缩肥料，同时水污分离系统将工作数据传送至控制中心；当监测单元监测到渠道淤泥含量低于设定值时，控制中心发送待机指令，先关闭泵送装置，再关闭阀门和水污分离系统完成一次清污任务。
11.本发明的清污系统通过多个系统的配合能够实现在不停水的情况下对盲肠渠道渠壁进行清污，可以有效避免停水情况下影响渠道供水，方便实用。
附图说明
12.图1为本发明清污系统在渠道内的布置示意图。
13.图2为本发明清污系统的水平布置示意图一。
14.图3为清污管网整体示意图。
15.图4为清污管网的单元示意图一。
16.图5为清污管网的单元示意图二。
17.图6为本发明清污系统的水平布置示意图二。
18.图7为本发明分流装置状态一示意图。
19.图8为本发明分流装置状态二示意图。
20.图9为本发明旋吸头结构示意图。
21.图10为本发明旋吸头使用状态示意图。
22.附图标号：1为渠道、2为管网固定架、3为清污管网、31为一级主管、32为二级主管、33为三级主管、34为四级主管、35为支管、36为清污管、4为监测单元、41为监测模块、5为泵送装置、6为抽吸装置、7为控制中心、8为控制开关、9为抽水管道、10为排水管道、11为水污分离装置、12为污物输送管道、13为管网单元、14为一级注水管、15为一级抽吸管、16为分流板、17为分流水轮、18为分流阀、19为上阀板、20为下阀板、21为上支管、22为下支管、23为旋吸头、24为上接口、25为吸污口。
具体实施方式
23.针对目前现有设备无法在不停水情况下实现对渠道盲肠段渠底淤泥进行清污的问题，本发明提供一种能够在不停水情况下对渠道盲肠段渠底淤泥的清污系统。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
24.实施例1：本实施例提供一种阵列式附壁固定清污系统，如图1和图2所示，该清污系统包括清污管网系统、监测单元4、泵送装置5、抽吸装置6和控制中心7，监测单元、泵送装
置、抽吸装置和水污分离装置分别与控制中心连接。清污管网系统包括清污管网3和管网固定架2，清污管网通过管网固定架安装在渠道1盲肠段渠壁上。如图3-5所示，清污管网包括一级主管31，一级主管分别与泵送装置5和抽吸装置6连接，一级主管上连接有若干二级主管32，在每个二级主管上分别连接有若干三级主管33，在每个三级主管上分别连接有若干四级主管34，在每个四级主管的端部分别连接有若干支管35，每个支管的端部连接有清污管36，所述清污管的管口通过安装在渠道渠壁上使其与渠道渠壁水平或垂直设置从而便于通过清污管对渠壁的污物进行搅扰。在具体设置时，同一区域相邻或相隔的清污管可以按照垂直于渠壁和平行于渠壁的方式交替设置。
25.监测单元4包括多个监测模块41，多个监测模块均匀安装在管网固定架上用于监测渠道盲肠段不同区域渠壁的污泥含量，并将监测信息传送给控制中心。如图7所示，通过监测单元对其监测区域的渠壁污泥含量进行监测，并将监测信息传送给控制中心，由控制中心判断渠道是否需要清污。
26.若淤泥含量超过设定值，则由控制中心7发送指令，先打开阀门和泵送装置通过管网向渠壁注水，通过水的冲力对渠底污泥进行搅扰将淤泥翻起；随后打开抽吸装置使各个清污管逐级将水污进行抽吸并将抽吸的水污送至水污分离系统进行分离；污水经过水污分离系统处理后，净水通过排水管道10输送至渠道中；污水经污物输送管道12送至污泥处理程序，污泥经处理后可作为浓缩肥料；同时水污分离系统将工作数据传送至控制中心，控制中心控制监测单元对污泥含量进行实测；当监测单元监测到渠道淤泥含量低于设定值时，控制中心发送待机指令，先关闭抽吸装置和泵送装置，再关闭阀门和水污分离系统完成一次清污任务。
27.若渠道内淤泥含量不超过设定值，不需要清污，控制中心则向除监测单元的其他设备发送待机指令，不进行清污工作。
28.实施例2：本实施例提供另一种阵列式附壁固定清污系统，该系统与实施例1的区别在于，本实施例的管网系统为相互独立的双路管网，分别包括注水管网系统和抽吸管网系统，两个管网均通过同一管网固定架安装在渠道渠壁上，且注水管网和抽吸管网的一级主管及各级主管均对应平行设置。如图6所示，其中注水管网的一级注水主管与泵送装置连接后通过管道连接渠道上游上层水；抽吸管网的一级抽吸主管与抽吸装置连接。
29.当监测单元监测到污泥含量超标时，清污系统开启，控制单元控制阀门开启，同时控制泵送装置将渠道上游的上层清水通过各级管道向清污管进行泵水，从而对每个清污管附近的污泥进行搅扰；随后关闭泵送装置，开启抽吸装置，抽吸装置通过一级抽吸主管将搅扰的污水抽出，随后再将其送入水污分离装置用于对抽吸出的水污进行分离。
30.本实施例通过设置相互独立的双管网分别实现注水和抽吸，使两个过程不会相互影响，可以显著提高水污抽吸效果。
31.实施例3：在上述实施例中，由于泵送装置泵送的水流经过一级主管和各级主管以及支管的传递后到达末级清污管的压力减弱，导致其对污泥的搅扰作用有限；同时又由于末级清污管对管口附近的污泥的冲击是线状冲击，最终在渠壁污泥上形成点状冲击，搅扰面积较小，对污泥翻动范围较小，不利于后续的抽吸。
32.为了解决这个问题，本实施例与实施例1和实施例2基础上进行改进，具体的是在末端清污管的管口处安装旋转式增压广角喷头，通过旋转式增压广角喷头的压力作用，对
清污管管口处的污泥进行旋转喷射，从而使清污管出口处形成的点状冲击点扩大为环状冲击面，进一步提高搅扰效果，更利于后续的污泥的抽吸工作。
33.实施例4：由于一级主管逐级向下属的各级管道同时泵水，其针对的是整个管网系统；而渠道盲肠段由于地势以及环境的问题，不同区域污泥积瘀情况不同，会出现部分区域泥污较少暂时不用进行清淤，部分区域泥污较多需要进行清淤，如果各级管道同时进行泵水不仅存在资源浪费的问题，同时也会导致大面积渠壁泥污被水的冲力搅扰，出现大面积水体浑浊，不利于保证水的供给质量。
34.为了解决上述问题，本实施例在实施例1的基础上进行改进，提供另一种阵列式附壁固定清污系统的实施方式，与实施例1的区别在于：如图5所示，在实施例1的基础上在每个三级主管上安装控制开关8，控制开关与控制中心7连接，通过控制开关控制该块区域三级主管的开启和关闭。当某块区域的监测单元监测到该块区域污泥较多需要进行清污工作，监测单元将监测信号传送给控制中心，控制中心控制阀门、泵送装置和该区域三级主管的控制开关开启，向该块区域的管网泵水，而其他区域控制开关未开启的区域不进行泵水，从而实现分区域性泵水，可以避免全区域泵水给水体造成的影响。
35.实施例5：在实施例4的基础上，针对注水管网和抽吸管网相互独立的管网系统而言，分别在三级注水主管和三级抽吸主管上分别安装控制开关，可以实现两管网的独立控制，同样也可以实现分区域的注水和抽吸，保证清污工作的进行。
36.实施例6：在清污管网中，由于泵送装置针对的是整个管网系统，泵送装置将水依次经一级主管、二级主管、三级主管以及四级主管进行分流后才能通过末端清污管对渠壁污泥进行冲击，由于各级管道的逐级传递，导致泵送的水到达末端清污管时的压力变小，影响最终的清污效果。
37.针对上述问题，本实施例通过在三级主管中设置分流装置，实现对三级主管的水流控制，从而达到对不同区域泥污进行清理的效果。具体的，如图7和图8所示，分流装置包括分流水轮17、分流阀18和分流板16，其中分流水轮17安装在三级主管的迎水方向上，分流板16设置在分流水轮远离迎水方向的一侧并与主管管壁固定连接，将管道分为上支管21和下支管22，其中分流阀安装在分流板朝向分流水轮的一端，具体的分流阀包括上阀板19和下阀板20，其中上阀板和下阀板之间的夹角为60
°
。
38.管道内水流正常流动时，分流阀的下阀板与管道的下管壁接触将流向管道下部的水阻隔，使水流从上部通道流过进入上支管；当上支管水流压力逐渐增大时，水流推动上阀板与管壁上部接触将上部水流封堵，管道中的水则下支管流出。通过分流阀上下阀板所受压力的交替变换自适应的根据水流调整不同水流流向，从而实现上下支管水流的分流通过。
39.实施例7：上述实施例的清污管均为常规管口，虽然能对周边区域翻起的污泥进行抽吸，仍只能抽吸附近小部分区域的污物，存在清污能力不足以及吸污面积有限的问题。
40.针对上述问题，如图9和如10所示，本实施例在清污管的管口处安装旋吸头23，所述旋吸头为两端连通的中空圆台状结构，其包括上接口、吸污口以及连接上接口和吸污口的筒壁，上接口与清污管的末端管口连接，其上接口24直径小于下端吸污口25直径。在抽吸力作用下，污水在旋吸头内以旋转的方式进入清污管，不仅能够扩大吸污面积，增大吸力，同时 还能避免淤堵，提高吸污效果。
41.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，为实现实施例7相同的目的，不排除在其他各实施例基础上，位于清污管末端套装有芯管，使两者之间设置凸凹衔接的套装关系，使得两者能够转动但不能轴向伸缩。且在芯管末端垂直固定有区域横管，该区域横管与所述芯管形成t形结构关系，该区域横管与所述芯管内腔连通，该区域横管的两端封闭，但在靠近两端的前侧和后侧，分别开有至少一个水孔，即两侧水孔分别位于区域横管一端的一侧和另一端的另一侧，当所述的清污管向外排出水时，水流从区域横管两端的两个水孔排出，由于排水带有压力，从而促使该区域横管及芯管转动，使得排水区域由静态点状变为动态线状或面状。进一步地，可始终相邻清污管的各芯管长度不同，从而是的相邻的区域横管不再同一高度。
技术特征：1.一种阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：包括清污管网系统、监测单元、泵送装置、抽吸装置和控制中心，监测单元、泵送装置、抽吸装置和水污分离装置分别与控制中心连接；所述清污管网系统包括清污管网和管网固定架，清污管网通过管网固定架安装在渠道盲肠段渠壁上，所述清污管网包括一级主管，一级主管与泵送装置和抽吸装置连接，一级主管上连接有若干二级主管，在每个二级主管上分别连接有若干三级主管，在每个三级主管上分别连接有若干四级主管，在每个四级主管的端部分别连接有若干支管，每个支管的端部连接有清污管，所述清污管管口与渠道渠壁水平或垂直设置；所述监测单元安装在管网固定架上用于监测渠道盲肠段渠壁的污泥含量并将监测信息传送给控制中心。2.根据权利要求1所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：还包括水污分离装置，所述水污分离装置与抽吸装置连接。3.根据权利要求1所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：在每个三级主管上分别安装控制开关，控制开关与控制中心连接。4.根据权利要求1所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：所述清污管网包括注水管网和抽吸管网，注水管网与抽吸管网对应平行设置，所述注水管网的一级主管与泵送装置连接后通过抽吸管连接渠道上层水，所述抽吸管网的一级主管与抽吸装置连接。5.根据权利要求4所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：在注水管网和抽吸管网的三级主管上分别安装注水控制开关和抽吸控制开关，注水控制开关和抽吸控制开关分别与控制中心连接，又控制中心同时控制两类开关交替启闭。6.根据权利要求1所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：所述清污管的管口安装有旋转式广角喷头。7.根据权利要求1所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：在三级主管中设置自动分流装置实现对三级主管的水流控制。8.根据权利要求4-7任一项所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：在清污管的管口处安装有旋吸头，所述旋吸头为中空圆台状结构，其包括上接口、吸污口以及连接上接口和吸污口的筒壁，所述上接口与清污管管口连接且上接口的直径小于吸污口直径。9.根据权利要求1所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：在等间隔的部分末端安装有高压喷头。10.根据权利要求1所述的阵列式附壁固定清污系统，其特征在于：所述清污管末端长度不等，或在清污管末端内侧有长度可伸缩的内套管。
技术总结本发明属于渠道清污技术领域，具体涉及一种不停水清污的阵列式附壁固定清污系统。本发明通过管网钢架将清污管网搭建在渠道盲肠段渠壁上，并在清污管网上设置监测单元，通过监测单元对渠壁污泥含量进行监测，并将监测信息传送给控制中心，由控制中心判断渠道是否需要清污；若淤泥含量超过设定值，则由控制中心发送指令，先打开阀门和泵送装置通过管网向渠壁注水对渠底污泥进行搅扰，随后打开抽吸装置进行抽吸并将抽吸的水污送至水污分离系统进行分离；污水经过水污分离系统处理后，净水输送至渠道下游；当监测单元监测到渠道淤泥含量低于设定值时，控制中心发送待机指令，先关闭泵送装置和抽吸装置，再关闭阀门和水污分离系统完成一次清污任务。完成一次清污任务。完成一次清污任务。
技术研发人员：许新勇 陈晓楠 王鹏涛 韩先旭 张宏昊
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/11/1
