周孟雄

摘要：本文詳細地分析了目前國內(nèi)外各種清淤機的工作原理、性能特點、適用場合及價格特點等，提出了研制一種新型干式清淤機的工作原理與構(gòu)想，從而解決我國江南一帶目前小山塘小水庫淤泥層過厚導致的蓄水能力下降、抗旱能力變差、影響水產(chǎn)行業(yè)的問題。

關(guān)鍵字：清淤、分析、對策

引言：隨著江南農(nóng)村小山塘小水庫淤泥層深度的逐年增加而又缺乏有效的清淤方式與機具，傳統(tǒng)的人工清淤方式因為太辛苦早已經(jīng)被摒棄，加上水資源缺乏情況的加劇，導致農(nóng)村這些小山塘小水庫的蓄水量的逐年減少，引起江南的抗旱形勢日益嚴峻，加劇了洪澇災害的影響，同時也極大地影響了水產(chǎn)行業(yè)。因此研制能適用于江南小山塘小水庫的經(jīng)濟型清淤機具盡快清理小山塘小水庫的淤泥就具有十分重要的現(xiàn)實意義。

目前在我國大部分農(nóng)村地區(qū)，由于水土流失和多年的沉淀，很多的魚塘水庫都淤積了很深的淤泥，而又得不到及時的清理，導致這些山塘、水庫的蓄水功能逐漸下降，其水位已經(jīng)無法滿足養(yǎng)魚的要求，也直接導致了抗旱能力的下降。因此，對于池塘水庫進行冬季清淤，是淡水漁業(yè)生產(chǎn)和抗旱要求的一項必不可少的工作。

我國傳統(tǒng)的清淤方式一般是用人工來完成的，但這種方法費時費力效率很低，隨著人們生活水平的提高，已經(jīng)逐漸被淘汰了；目前有的地方采用大型挖掘機來完成這個工作，效率高，效果好，但一是成本很高，二是受制于地形條件，所以事實上很少被采用。這就是造成今日我國江南小山塘小水庫的淤泥越積越厚的根本原因。

基于此，研制出一種新型清淤機來完成這項工作就提到了議事日程。對這種新型清淤機，要求首先能完成以上清淤工作；其次是要相對輕便，能適用于農(nóng)村的實際情況；三是效率要適當，機械化程度要相對較高，以地減輕操作者的勞動強度；四是要講究經(jīng)濟性，也是是制造成本要較低，以使農(nóng)民能買得起，用得方便。

一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（1）國外研究現(xiàn)狀

世界上第一臺環(huán)保清淤機于1969年誕生，由意大利Pneuma公司研發(fā)制成，工作原理是利用壓縮空氣進行吸排泥漿，故稱為“氣力吸泥泵”，簡稱氣力泵。該種清淤機具既可單獨使用，也可安裝在船上使用，利用氣力泵進行清淤疏浚的船舶稱為氣力泵挖泥船。繼意大利的氣力泵環(huán)保清淤機具研究成功后，歐洲各國特別是疏浚強國荷蘭，于七十年代代初，開發(fā)出了一種同軸互逆螺旋式環(huán)保清環(huán)保清淤刀具，專門用于清淤作業(yè)。自從第一代環(huán)保刀具研究開發(fā)至今，荷蘭HAM公司經(jīng)過三十多年的不懈努力，不斷完善和升級環(huán)保刀具技術(shù)的領(lǐng)先地位，并成功地設(shè)計出專門的環(huán)保清淤挖泥船。由于發(fā)達國家較早地提出了環(huán)保要求及對環(huán)保疏浚的日益重視，歐美日等國的疏浚公司、疏浚技術(shù)研究部門在環(huán)保機具的開發(fā)研究上起步早，投資大，投入深，因此，積累和掌握了較為先進的環(huán)保機具研究技術(shù)。

意大利勁馬公司1996年在北京水利部的國際水利科技重大裝備技術(shù)展覽會上展出的SSYA600型氣動式深水清淤機，對被挖河床、涵閘、泊位等不造成二次污染和施工損傷。

俄羅斯國家工程兵部隊使用的一種挖壕機，該機械以坦克底盤為配套機，挖壕作業(yè)效率高。

（2）國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在我國各地的魚塘機械清淤方式多種多樣，但歸納起來為三種類型：即水下清淤、旱式清淤、半旱式清淤。水下清淤是在不抽池塘水的情況下作業(yè)。特點是全年均可進行作業(yè)，不影響正常的魚蝦養(yǎng)殖工作，清淤成本低，消耗勞力少。旱式清淤、半旱式清淤方法均是把魚塘水抽干，后用高壓水流將淤泥沖成泥漿，泥漿泵將淤泥抽送出池塘，或用其他專用機械通過泥斗將淤泥送到堤上。

常用的清淤機械有如下幾種

1）兩棲式清淤機：具有陸用單斗液壓挖掘和水上挖掘雙重特點，工作裝置為液壓反鏟，轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)機構(gòu)，自備螺旋槳，可在水中自航轉(zhuǎn)移工作場地。適用于中小型河道和灌排溝渠的開挖與清淤，沼澤地開挖、浚湖、挖塘、清污等作業(yè)。

2）兩棲絞吸式清淤機：使用液壓傳動，操作輕便靈活，工作可靠。可在路面和沼澤地行駛，能自行出入水域和在水中浮航。作業(yè)穩(wěn)定，不用拋錨。該機可用于沼澤地河道開挖，排水溝及中小型河道的清淤和整治，可解體裝運。

3）長臂自航式清淤機:單斗反鏟、液壓操作。長臂自航式清淤機的特點是臂長，，工作平穩(wěn)，能無極調(diào)速，轉(zhuǎn)向靈活，效率較高。適用于河道、碼頭、水庫、塘壩清淤

4） 水管道清淤機:利用有壓氣流，通過特制沖頭使管道中的水流攜帶淤積物而排出管外。沖頭有沖刷淤泥和行走的功能，該機適用于農(nóng)田低壓輸水管、排水管道的清淤，工礦污水管淤積物的清除，以及小口徑豎井的洗井清淤等。

5）機井清淤機：結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，效率高，操作方便，節(jié)省人力。主要用于農(nóng)田機井、飲水井和工業(yè)用井的清淤、清污，也可用于起重物料等。

6）水力挖泥機：工作原理是模擬自然界的水流沖刷原理，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可同時完成挖、裝、運、卸、填、夯等多道工序，因而具有工效高、施工不受天氣影響等特點。

7）淺魚池人工牽引船體式清淤機：工作時，由柴油機帶動泥漿泵工作。

8）螺旋滾筒潛水式清淤機：吸泥裝置、輸泥系統(tǒng)、行走機構(gòu)、控制系統(tǒng)4部分組成，行走機構(gòu)由2個螺旋筒組成，由2臺電機分別驅(qū)動，通過正反旋轉(zhuǎn)的組合，實現(xiàn)在淤泥中前進、橫行、轉(zhuǎn)彎等動作。適用于魚塘有水情況下清淤，亦可用于水庫、渠道等水域清淤。

9）旋輪式水下清淤機：旋輪式水下清淤機由雙頭分叉型浮體、動力機、動力傳動系統(tǒng)、液壓裝置、泥漿泵、旋輪式松淤輪、吸頭等組成。動力通過機械傳動，帶動旋輪式松淤輪和泥漿泵工作，泥漿泵將由旋輪式松淤輪大面積翻起的淤泥吸人并形成高濃度泥漿通過管道輸送到岸上。本裝置能適應(yīng)于高濃度泥漿場合，且防堵能力強。

10）旋切吸盤式水下清淤機：該機采用水力沖刷與液壓旋切相結(jié)合的破土方式能在不斷航的情況下進行清淤，不僅適用于江、河、湖的清淤，而且是電廠、鹽場、漁場、碼頭、水庫等理想的水下清淤機械。

綜合分析比較上述國內(nèi)各種清淤機的工作原理，雖然各具特點與優(yōu)勢，但也有些共同的問題：它們普遍要求在較寬水域面內(nèi)工作（清淤），而且成本高昂，動輒幾十萬甚至更高，使得一般農(nóng)戶買不起。而價格相對較低的一般都是在水面上工作的，不僅造成水體的二次污染，還無法將淤泥清除干凈，效率低下，其清淤效果不理想。這就造成了我國江南地區(qū)目前農(nóng)村里的小山塘小水庫淤泥越積越厚、蓄水量銳減的現(xiàn)實。目前魚塘清淤技術(shù)向旱式清淤方式發(fā)展，有70％的魚塘適合旱式清淤。這些魚塘或者與其它魚塘連在一起，或者周圍是良田，泥漿沒有場地堆放，只能作加寬、加高堤用，或作其它用途。30％的魚塘適合水下或半旱式清淤，這些魚塘大都是孤立塘，周圍可以存放、沉淀泥漿。所以旱式清淤機是清淤機的一個發(fā)展方向。

二、旱式清淤機的工作原理與方案分析

根據(jù)以上情況分析，旱式清淤機的基本組成可以由挖掘系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)等主要部件組成，挖掘部分有鏈斗式挖掘、螺旋漿式挖掘、挖斗式挖掘等，總體要求能在淤泥中以適當?shù)乃俣容^平穩(wěn)地將淤泥挖掘并輸送到輸送系統(tǒng)中；行走系統(tǒng)要求能承載挖掘系統(tǒng)及操作者的重量，并能較平穩(wěn)地行走，極限情況下不翻倒，因此可采用簡易小三輪車的基本結(jié)構(gòu)；輸送系統(tǒng)不僅要求能滿足一定輸送量和工作節(jié)拍的要求，還要能適應(yīng)輸送距離的變化，其最低輸送距離不少于50米，可選類型有帶式輸送系統(tǒng)、輸送車循環(huán)輸送系統(tǒng)等。以上系統(tǒng)的選擇與設(shè)計導致整個清淤機適用于丘陵地區(qū)的池塘和小型水庫的清淤工作，清淤泥時段一般在冬天，將池塘里的水排干后進行。無論采用哪種具體機構(gòu)，整機結(jié)構(gòu)都比較簡單，能夠較快地拆卸和組裝，重量較輕，操作簡單，技術(shù)容易掌握，適合農(nóng)民朋友操作，工作可靠、平穩(wěn)，此外該機還應(yīng)具有良好的爬坡性能，可自行出入工作場地，在動力驅(qū)動下能夠在池塘內(nèi)行走，并且能夠一邊向前行走一邊進行清淤作業(yè)。

如本例擬采用鏈斗式挖掘系統(tǒng)+簡易小車行走系統(tǒng)+帶式輸送系統(tǒng)的整機結(jié)構(gòu)，就具有以上特點，整機制造成本不超過2萬元，售價不超過4萬元，據(jù)統(tǒng)計，這個價位，在廣大農(nóng)村地區(qū)還是有很大市場的。

目前國內(nèi)的清淤機大都需要在有一定的水位的環(huán)境下作業(yè),清淤機清淤時周圍需要大片的空間用于存放、沉淀排出的淤泥和污水，而此清淤機則不用，能夠在水排干后進行作業(yè)，減少了如其它的泵式清淤機清淤后對水體的污染，并且這種清淤機所清理的淤泥可以即刻輸送走，清理的淤泥也可以堆放在堤上，經(jīng)風干后作加高、加寬堤用，也可作有機肥或作復合肥的原料,清淤之后不會造成二次污染，具備環(huán)保的功能，符合21世紀的主題：綠色、環(huán)保。另外此清淤機可以較自由地在池塘中和陸上行走，操作者的勞動量不大。此外，此清淤機械設(shè)備還可以作為新一代興修水利工程的重要機械，用于加強水利工程的蓄水壩的高度、寬度，以增大蓄水量。下圖是本機挖掘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖1 挖掘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。