一种槽坝式沉沙槽、采沙系统及采沙方法

在环保优先的基本国策下，严重破坏河流自然环境的现有河道采砂技术被全面禁止，导致建筑用砂异常紧缺，资源开发与环境保护矛盾空前尖锐，价格飞涨。

环保型槽坝式采砂技术的出现，为彻底解决资源开发利用与河流环境保护的矛盾提供了有力的技术支撑，同时为获得环保型槽坝式采砂技术专利所有权或使用权的企业提供了河砂资源开发和市场的长期独占权。

槽坝式沉砂采砂专利技术与现有采砂技术相比的五大优势是：

一、环保优势：汛期在河底定点开槽采砂，对河流自然环境无任何影响；

二、质量优势：河底流砂经过河水充分洗刷，杂质少，质量好；

三、产量优势：汛期河流输砂量占全年输砂量的94%，槽坝式沉砂采砂专利技术整个汛期在河底24小时连续采砂，产量大。

四、成本优势：利率高：建设投资少，设备简单牢固，以河流为导砂输砂主动力，成本低，利率高达80%以上；

五、独占优势：获得专利使用权或所有权者能长期独占河道采砂权和市场独占权。

一、现有的采砂方式和对环境的影响

十多年来，随着基础设施建设、城镇化步伐的加快，建筑用砂量急剧增加，供不应求，资源供求矛盾突出，价格不断上涨，导致越来越多的人进入河道采砂经营，乱采滥挖现象日益突出，每条河道上布满挖机、挖砂船等各式各样的采砂设备，整条河滩、河道被挖得千疮百孔，河床变形，农田地损毁，分部河段河流改道，水体受到污染，全年浑浊不清，严重破坏了河滩、河道自然环境，社会对此日益忧虑，反映强烈。

目前国内所采的河砂主要是汛期自然沉积在河滩、河床上的沉积砂。采砂设备主要是采砂船、抽砂船、挖机、抽砂泵等，在河滩、河床上大面积挖采，环境破坏严重，所采的河砂质量差、产量低、成本高。

传统的采砂方式存在的主要问题有以下三方面：

1、严重损害河床、河道、河滩的自然环境；

2、严重污染水体（泥浆污染和柴油、机油污染，水质浑浊）影响鱼类生长和生产生活用水；

3、采砂质量欠佳，粉砂、泥浆及有机杂质较多。

河砂是一种宝贵的战略资源，是河道、河床的重要组成部分，是维持河床相对稳定和水流动态平衡的基本要素和重要因子，落后的采砂技术和非法过度开采河砂严重破坏河流自然环境，严重影响河流行洪能力和河势稳定。

在河床河道上滥采滥挖，损害河流自然环境的问题引起中央和国家的高度重视，采取了史上最严的禁采措施，滥采滥挖全面禁止，河道得到了有效保护，同时也加剧了环境保护和资源开发利用的矛盾，建设用砂供需矛盾突出、价格快速上涨，增加了市镇基础设施成本。

二、环保型槽坝式导砂采砂方式及优势

多年来，本人一直关注现有的采砂方式对河流自然环境的影响，并致力寻求有效解决资源开发利用与环境保护矛盾的技术途径。槽坝式导砂采砂技术是本人从既能有效保护河流自然环境，又能充分满足建筑用砂需求的目标出发，认真研究河流动力学关于河流泥砂运动规律提出的技术方案。该技术方案已经得到国家专利局的审查认可，发明专利名称为 “一种槽坝式沉砂槽、采砂系统及采砂方法”，专利号为：ZL 2014104865848。为使技术更完善更有效，本人在专利的精神和原则范围内进行了一些技术改进。

所述槽坝式导砂采砂系统，就是在河底开一条导砂槽（见附图），槽底的一端较浅，另一端较深，形成一个斜坡，在槽底较深一端的河岸边建一个与导砂槽相通的沉砂槽。在汛期河底流砂会自动落入导砂槽，并在河水的推动下进入河边的沉砂槽内，再由取砂设备取出。

本技术方案完全废除现有的损害河流自然环境采砂方式，采用环保效益好、生产能力强、产品质量高、生产成本低的环保型槽坝式导砂采砂技术，在河床、河滩上自然沉积的河砂一律不采，只采汛期河底的流砂，对河流自然环境无任何影响，并且所采河底流砂质量好，产量高，成本低，彻底解决了河道环境保护与建筑用砂的尖锐矛盾，充分实现了环境保护与经济建设的和谐统一。

槽坝式导砂及采砂技术与传统的采砂方式相比，是一个重大的技术创新，具有以下突出优势：

1、环保效益突出：

传统的采砂方式所采的河砂是汛期在河滩、河床上自然沉积的砂，因沉积量有限，一个位置的砂挖完后要移动到其他地点挖，采砂位置不固定，表层河砂不能满足需求时，用挖机和挖砂船深挖河滩、河床方式采砂，对河床、河道、河滩的伤害程度大，引起河流改道或河岸坍塌，严重损坏河流自然环境。同时，由于现有采砂方式受季节的限制，在汛期和洪水期间无法进行采砂作业，只能在枯水季节采砂。在挖砂作业过程中，泥浆、柴油、机油等严重污染水体，导致河水长年浑浊，影响鱼类生长，影响生产生活用水。

槽坝式导砂采砂方式只采汛期的河底流砂，不采河滩、河道自然沉积的砂，对河滩、河道原貌和水质无任何影响，能最大限度保护河流自然环境。本专利的环保优势符合国家环保优先的产业政策，容易获得国家的项目支持。拥有本专利的企业就拥有了资源和市场的长期独占优势。

2、产品质量好：

传统的采砂方式从河滩、河床上挖出的砂中，粉砂、泥浆和其他有机杂质含量大，质量欠佳，对提高建筑强度不利。槽坝式导砂采砂方式所采的是在河底流动的、经过河水充分洗刷过的砂，泥浆杂质少，砂的自然粒径级配和硬度好，有利于提高建筑质量。 

3、生产能力强：

江河在汛期内的流砂量占全年流砂量的94%以上，绝大部分可用于建筑的河砂都在汛期内流过，在河滩上沉积下来的不多，并且质量欠佳。传统的采砂方式在雨季尤其洪峰期间无法进行采砂作业，生产能力十分有限。

槽坝式沉砂采砂方式是针对流砂量最大的汛期设计的，可在流砂量最大的汛期、洪峰期间进行24小时连续采砂作业，采砂作业不受时间的限制，在导砂、沉砂设施与河流流砂量配套的情况下，95%左右的河底流砂可导出河岸，生产能力强，产量大。

4、生产成本低，经济效益高：

改进型的槽坝式导砂采砂技术利用河水作为导砂输砂的主动力，需要的额外动力少，生产成本低，单位产品的出厂价利润率高达80%以上。除主产品河砂之外，还有瓜子石、卵石（既可作装饰，也可粉碎作骨料）等附加产品，综合效益十分可观。

5、资源和市场独占性强

槽坝式导砂采砂技术突出的环保优势，能充分解决经济建设与环境保护的尖锐矛盾，在国家环保要求越来越严，影响环境的落后采砂方式被全面禁止的背景下，为环保型槽坝式导砂采砂技术提供了展现优势的的难得机遇。环保型槽坝式采砂专利技术如果获得政府的实施许可，必将获得长期的、大范围的资源和市场独占优势。

从以上简要对比分析可知，槽坝式沉砂采砂方式与传统的采砂方式相比，在环境保护、生产能力、产品质量和经济效益上都具有非常突出的优势，是一种创新型、环保型的资源利用技术，能有效解决发展经济与保护环境的尖锐矛盾，是一种是与自然和谐的生产方式。

欢迎相关部门或企业洽谈技术合作或技术转让事宜！

技术领域
本发明涉及采沙技术领域，具体而言，涉及一种槽坝式沉沙槽、采沙系统及采沙方法。
背景技术
为了获取建筑材料河沙，需要从江河的河滩、河床、岸边上采沙。目前的采沙方法一般为使用采沙机械(如挖沙船、抽沙泵及挖机等)或人工从河滩、河床或岸边上挖取上游江河水带来并沉积在河床或岸边上的沙粒。现有的采沙方法所采集的沙为在江河上自然沉积的沙，采沙位置不固定，随流沙沉积位置的变化而变化。而且现有的采沙方法，在输沙量最大的汛期、洪峰期间无法进行采沙作业，采沙受到时间限制。现有的采沙方法容易损坏和改变河床、河道、河岸原貌，污染水体，损害河道自然环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种槽坝式沉沙槽、采沙系统及采沙方法，以解决上述的问题。在本发明的实施例中提供了一种槽坝式沉沙槽，包括：沉沙槽主体；所述沉沙槽主体的底部位于河床内；所述沉沙槽主体的长度方向与水流方向垂直，所述沉沙槽主体的底部由一侧向另一侧倾斜；所述沉沙槽主体深度大的一侧设置有抽沙池，所述抽沙池与所述沉沙槽主体内部连通；所述沉沙槽主体的侧壁由第一梯形侧壁、第一长方形侧壁、第二梯形侧壁及第二长方形侧壁依次连接形成；所述第一梯形侧壁与所述第二梯形侧壁的形状相同，且平行设置并与所述水流方向垂直；所述第一长方形侧壁与所述第二长方形侧壁平行设置且与所述水流方向平行；所述第一长方形侧壁的高度大于所述第二长方形侧壁的高度；所述抽沙池与所述沉沙槽主体共用所述第一长方形侧壁。优选地，所述第一梯形侧壁位于靠近水流上游的一侧；所述第二梯形侧壁的高度大于所述第一梯形侧壁的高度。优选地，所述沉沙槽主体的底部并列间隔设置有多个冲沙管，所述冲沙管的长度方向与所述沉沙槽主体的长度方向垂直；所述冲沙管上设置有多个冲沙孔，所述冲沙孔的冲水方向指向所述沉沙槽主体深度大的一侧且与所述沉沙槽主体的长度方向平行。优选地，所述沉沙槽主体的侧壁为混凝土侧壁或为钢板侧壁，所述沉沙槽主体的底部为混凝土底部或为钢板底部。本发明实施例还提供了一种槽坝式采沙系统，包括抽沙设备及上述槽坝式沉沙槽；所述抽沙设备通过所述沉沙槽上设置的抽沙池抽取沉沙槽主体内沉积的沙粒。优选地，所述采沙系统还包括洗筛设备；所述洗筛设备与所述抽沙设备的输出端连接，用于清洗筛分所述抽沙设备抽取的沙粒。优选地，所述洗筛设备上还设置有传送装置；所述传送装置用于对清洗筛分后的沙粒分类传送。本发明实施例还提供一种槽坝式采沙方法，包括：抽沙设备通过上述槽坝式沉沙槽设置的抽沙池抽取沉沙槽主体内沉积的沙粒。优选地，所述采沙方法还包括：将所述抽沙设备抽取的沙粒送入洗筛设备中，对抽取的所述沙粒清洗筛分；将所述清洗筛分后的沙粒通过传送装置分类传送。本发明实施例提供的槽坝式沉沙槽、采沙系统及采沙方法，抽沙设备通过设置在沉沙槽主体上的抽沙池抽取沉沙槽主体内的沉积沙粒。利用该种方式采沙，因为沉沙槽和抽沙池的位置固定，使得采沙作业位置固定，且在汛期、洪峰期间仍可进行采沙作业，采沙作业不受时间的限制。本发明实施例不损坏河滩、河床、河道原貌，不污染河道水体，不影响河流自然环境。
附图说明
图1示出了本发明实施例中槽坝式沉沙槽的纵向剖面图；图2示出了本发明实施例中槽坝式沉沙槽的俯视图；图3示出了本发明实施例中槽坝式沉沙槽的立体结构示意图；图4示出了本发明实施例中槽坝式采沙系统中洗筛设备的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。本发明实施例中提供了一种槽坝式沉沙槽，如图1至图3所示，包括：沉沙槽主体1；沉沙槽主体1的底部位于河床内；沉沙槽主体1的长度方向与水流方向垂直，沉沙槽主体1的底部由一侧向另一侧倾斜；沉沙槽主体1深度大的一侧设置有抽沙池2，抽沙池2与沉沙槽主体1内部连通；沉沙槽主体1的侧壁由第一梯形侧壁12、第一长方形侧壁14、第二梯形侧壁13及第二长方形侧壁11依次连接形成；第一梯形侧壁12与第二梯形侧壁13的形状相同，且平行设置并与水流方向垂直；第一长方形侧壁14与第二长方形侧壁11平行设置且与水流方向平行；第一长方形侧壁14的高度大于第二长方形侧壁11的高度；抽沙池2与沉沙槽主体1共用第一长方形侧壁14。如图1至图3所示，沉沙槽的底部沿与水流方向相垂直的方向，由一侧向另一侧倾斜；沉沙槽深度大的一侧设置有抽沙池2，由此可以使得沉沙槽内沉积的沙在重力的作用下优先沉积在沉沙槽主体1深度较深的部分并进入抽沙池2，便于抽沙设备3最大程度上抽取沉沙槽内沉积的沙粒。如图3所示，沉沙槽的第一梯形侧壁12位于靠近水流上游的一侧；第二梯形侧壁13的高度大于第一梯形侧壁12的高度，沉沙槽的两个梯形侧壁如此设置，形成既是沉沙槽，又是拦沙坝的双重功能，能够在河底起到降低流速和拦截流沙的作用。与现有的在河道、河床、河边上随机挖取自然沉积沙相比，本发明实施例的采沙方式，采沙作业点固定，在流沙量最大的汛期和洪峰季节，仍然可以实施采沙作业，不受自然沉积沙数量的限制，增加采沙产量，提高沙粒质量，降低采沙成本，而且不会破坏河床、河道、河岸原貌，不污染河流水体，有利于保护(江)河流的自然环境。如图2所示，沉沙槽主体1的底部并列间隔设置有多个冲沙管4，冲沙管4的长度方向与沉沙槽主体1的长度方向垂直；冲沙管4上设置有多个冲沙孔，冲沙孔的冲水方向指向沉沙槽主体1深度大的一侧且与沉沙槽主体1的长度方向平行。由于沉沙的流动性差，按上述方法在沉沙槽底布置冲沙管4。在沉沙槽底预埋若干根冲沙管4，每根冲沙管4上有若干个冲沙小孔，冲沙孔的冲水方向指向沉沙槽深度大的抽沙池2一侧且与沉沙槽纵向平行。冲沙管4与沉沙槽上游侧壁外的冲沙管4连接，顺次再与岸上的高位水池连接。当沉沙槽沉满河沙需要冲沙时，高压水从高位水池经过槽壁冲沙管4进入槽底冲沙管4再射入槽底沙粒中，推动沙粒向岸边抽沙池2流动。上述的沉沙槽主体1，沉沙槽主体1的侧壁为混凝土侧壁或为钢板侧壁，沉沙槽主体1的底部为混凝土底部或为钢板底部。本发明实施例的沉沙槽主体1可以根据实际采沙需要设置为各种形状，尺寸可根据采沙需要确定。沉沙槽主体1上的抽沙池2形状、大小、深度等可以根据抽沙设备3的实际需要灵活设置。基于在江(河)河床上设置槽坝式沉沙槽沉积河流带来的流沙的思想，本发明实施例提供了沉沙槽的优选示例。为便于沉沙槽内沉积的沙粒的抽取，本发明还进一步提供了上述槽坝式沉沙槽的建造方法，具体包括：首先，选定沉沙槽的位置：选择河道平直、汛期、洪峰期间流速较慢、有用河沙(推移质)沉在河底移动(不悬浮)的位置作为建造沉沙槽的位置。如图2，在选定位置的河床向下开挖并用混泥土(或钢板)浇筑成一条与河沙流动方向垂直的沉沙槽。如图3，沉沙槽的长度、宽度和深度依河床宽度、沙流量和计划采沙量确定，以有用河沙能全部或大部分经过并沉入沉沙槽为目标。沉沙槽底部靠近抽沙设备3一端的槽底较深，另一端较浅，形成一个坡度以利于沉沙向抽沙设备3流动，坡度依实际需要确定。在沉沙槽较深一端的岸边建一个尺寸合适的抽沙池2与抽沙设备3(如抽沙机或链斗)连接，沉沙槽中的沙粒靠重力和水流推动从槽底较高一端向较低一端流动进入抽沙池2，并被抽沙设备3抽出地面。本发明实施例还提供了一种槽坝式采沙系统，如图1至图3所示，包括抽沙设备3及槽坝式沉沙槽；抽沙设备3与沉沙槽的抽沙池2连接，用于抽取沉沙槽内沉积的沙粒。如图4所示，采沙系统还包括洗筛设备5；洗筛设备5与抽沙设备3的输出端连接，用于清洗筛分抽沙设备3抽取的沙粒。洗筛设备5上还设置有传送装置6；传送装置6用于对清洗筛分后的沙粒分类传送。如图4所示，在江(河)岸边设置洗筛设备5，对抽出地面的河沙进行清洗和筛分，粒径较大的砾石和粒径较小的沙子分别由传送带输送到指定地点堆放。洗筛设备5的生产能力与沉沙槽的生产能力配套，型号、结构依实际需要选择。基于上述的槽坝式沉沙槽及采沙系统，本发明实施例还提供了一种采沙方法，包括：抽沙设备3从上述的抽沙池2中抽取从沉沙槽主体1内进入抽沙池2的沙粒。优选地，该方法还包括：将抽沙设备3抽取的沙粒送入洗筛设备5中，对抽取的沙粒清洗筛分；将清洗筛分后的沙粒通过传送装置6分类传送。现有采沙方法中，沙源是靠河沙在河床、河滩上自然随机沉积形成的。本发明实施例的供开采的沙源是在江(河)底由人工引导沉积形成的。现有采沙技术的采沙作业位置由河沙沉积位置确定，一个采沙位置的沙采完，需要搬到另一个采沙地点，设备搬运频繁，生产成本较高。本发明实施例的采沙方法，采沙作业位置固定，有利于降低采沙成本。现有采沙技术在输沙量最大、最集中的汛期和洪峰期间无法进行采沙作业。只能在汛期和洪峰过后有沙沉积的地方才可采沙，无沉积则无法采沙，产量受汛期和自然沉积量的限制。本发明实施例的在河床设置槽坝式沉沙槽的采沙方法和技术是针对输沙量最大的汛期和洪峰特点设计的，采沙不受季节限制，可在汛期和洪峰期间正常进行采沙作业，可最大限度获得产量和降低成本。现有采沙技术在河床、河滩、河岸上采挖的沙带有较多的粉沙、泥浆和其他非沙杂质，质量较差。本发明实施例的在河床设置槽坝式沉沙槽采沙方法所采的沙是河底流动的沙，抽出后经过洗筛，质量较高。现有采沙技术方容易改变河床、河道原貌，污染河流水体，破坏河道自然景观。本发明的采沙技术方法能充分保护河道自然景观，是与自然和谐的生产方式。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以依实施点的河床、流量、流速、输沙量等不同条件有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。