周孟雄

摘要：本文詳细地分析了目前国内外各种清淤机的工作原理、性能特点、适用场合及价格特点等，提出了研制一种新型干式清淤机的工作原理与构想，从而解决我国江南一带目前小山塘小水库淤泥层过厚导致的蓄水能力下降、抗旱能力变差、影响水产行业的问题。

关键字：清淤、分析、对策

引言：随着江南农村小山塘小水库淤泥层深度的逐年增加而又缺乏有效的清淤方式与机具，传统的人工清淤方式因为太辛苦早已经被摒弃，加上水资源缺乏情况的加剧，导致农村这些小山塘小水库的蓄水量的逐年减少，引起江南的抗旱形势日益严峻，加剧了洪涝灾害的影响，同时也极大地影响了水产行业。因此研制能适用于江南小山塘小水库的经济型清淤机具尽快清理小山塘小水库的淤泥就具有十分重要的现实意义。

目前在我国大部分农村地区，由于水土流失和多年的沉淀，很多的鱼塘水库都淤积了很深的淤泥，而又得不到及时的清理，导致这些山塘、水库的蓄水功能逐渐下降，其水位已经无法满足养鱼的要求，也直接导致了抗旱能力的下降。因此，对于池塘水库进行冬季清淤，是淡水渔业生产和抗旱要求的一项必不可少的工作。

我国传统的清淤方式一般是用人工来完成的，但这种方法费时费力效率很低，随着人们生活水平的提高，已经逐渐被淘汰了；目前有的地方采用大型挖掘机来完成这个工作，效率高，效果好，但一是成本很高，二是受制于地形条件，所以事实上很少被采用。这就是造成今日我国江南小山塘小水库的淤泥越积越厚的根本原因。

基于此，研制出一种新型清淤机来完成这项工作就提到了议事日程。对这种新型清淤机，要求首先能完成以上清淤工作；其次是要相对轻便，能适用于农村的实际情况；三是效率要适当，机械化程度要相对较高，以地减轻操作者的劳动强度；四是要讲究经济性，也是是制造成本要较低，以使农民能买得起，用得方便。

一、国内外研究现状

（1）国外研究现状

世界上第一台环保清淤机于1969年诞生，由意大利Pneuma公司研发制成，工作原理是利用压缩空气进行吸排泥浆，故称为“气力吸泥泵”，简称气力泵。该种清淤机具既可单独使用，也可安装在船上使用，利用气力泵进行清淤疏浚的船舶称为气力泵挖泥船。继意大利的气力泵环保清淤机具研究成功后，欧洲各国特别是疏浚强国荷兰，于七十年代代初，开发出了一种同轴互逆螺旋式环保清环保清淤刀具，专门用于清淤作业。自从第一代环保刀具研究开发至今，荷兰HAM公司经过三十多年的不懈努力，不断完善和升级环保刀具技术的领先地位，并成功地设计出专门的环保清淤挖泥船。由于发达国家较早地提出了环保要求及对环保疏浚的日益重视，欧美日等国的疏浚公司、疏浚技术研究部门在环保机具的开发研究上起步早，投资大，投入深，因此，积累和掌握了较为先进的环保机具研究技术。

意大利劲马公司1996年在北京水利部的国际水利科技重大装备技术展览会上展出的SSYA600型气动式深水清淤机，对被挖河床、涵闸、泊位等不造成二次污染和施工损伤。

俄罗斯国家工程兵部队使用的一种挖壕机，该机械以坦克底盘为配套机，挖壕作业效率高。

（2）国内研究现状

在我国各地的鱼塘机械清淤方式多种多样，但归纳起来为三种类型：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况下作业。特点是全年均可进行作业，不影响正常的鱼虾养殖工作，清淤成本低，消耗劳力少。旱式清淤、半旱式清淤方法均是把鱼塘水抽干，后用高压水流将淤泥冲成泥浆，泥浆泵将淤泥抽送出池塘，或用其他专用机械通过泥斗将淤泥送到堤上。

常用的清淤机械有如下几种

1）两栖式清淤机：具有陆用单斗液压挖掘和水上挖掘双重特点，工作装置为液压反铲，转柱式回转机构，自备螺旋桨，可在水中自航转移工作场地。适用于中小型河道和灌排沟渠的开挖与清淤，沼泽地开挖、浚湖、挖塘、清污等作业。

2）两栖绞吸式清淤机：使用液压传动，操作轻便灵活，工作可靠。可在路面和沼泽地行驶，能自行出入水域和在水中浮航。作业稳定，不用抛锚。该机可用于沼泽地河道开挖，排水沟及中小型河道的清淤和整治，可解体装运。

3）长臂自航式清淤机:单斗反铲、液压操作。长臂自航式清淤机的特点是臂长，，工作平稳，能无极调速，转向灵活，效率较高。适用于河道、码头、水库、塘坝清淤

4） 水管道清淤机:利用有压气流，通过特制冲头使管道中的水流携带淤积物而排出管外。冲头有冲刷淤泥和行走的功能，该机适用于农田低压输水管、排水管道的清淤，工矿污水管淤积物的清除，以及小口径竖井的洗井清淤等。

5）机井清淤机：结构简单，重量轻，效率高，操作方便，节省人力。主要用于农田机井、饮水井和工业用井的清淤、清污，也可用于起重物料等。

6）水力挖泥机：工作原理是模拟自然界的水流冲刷原理，结构简单，使用方便，可同时完成挖、装、运、卸、填、夯等多道工序，因而具有工效高、施工不受天气影响等特点。

7）浅鱼池人工牵引船体式清淤机：工作时，由柴油机带动泥浆泵工作。

8）螺旋滚筒潜水式清淤机：吸泥装置、输泥系统、行走机构、控制系统4部分组成，行走机构由2个螺旋筒组成，由2台电机分别驱动，通过正反旋转的组合，实现在淤泥中前进、横行、转弯等动作。适用于鱼塘有水情况下清淤，亦可用于水库、渠道等水域清淤。

9）旋轮式水下清淤机：旋轮式水下清淤机由双头分叉型浮体、动力机、动力传动系统、液压装置、泥浆泵、旋轮式松淤轮、吸头等组成。动力通过机械传动，带动旋轮式松淤轮和泥浆泵工作，泥浆泵将由旋轮式松淤轮大面积翻起的淤泥吸人并形成高浓度泥浆通过管道输送到岸上。本装置能适应于高浓度泥浆场合，且防堵能力强。

10）旋切吸盘式水下清淤机：该机采用水力冲刷与液压旋切相结合的破土方式能在不断航的情况下进行清淤，不仅适用于江、河、湖的清淤，而且是电厂、盐场、渔场、码头、水库等理想的水下清淤机械。

综合分析比较上述国内各种清淤机的工作原理，虽然各具特点与优势，但也有些共同的问题：它们普遍要求在较宽水域面内工作（清淤），而且成本高昂，动辄几十万甚至更高，使得一般农户买不起。而价格相对较低的一般都是在水面上工作的，不仅造成水体的二次污染，还无法将淤泥清除干净，效率低下，其清淤效果不理想。这就造成了我国江南地区目前农村里的小山塘小水库淤泥越积越厚、蓄水量锐减的现实。目前鱼塘清淤技术向旱式清淤方式发展，有70％的鱼塘适合旱式清淤。这些鱼塘或者与其它鱼塘连在一起，或者周围是良田，泥浆没有场地堆放，只能作加宽、加高堤用，或作其它用途。30％的鱼塘适合水下或半旱式清淤，这些鱼塘大都是孤立塘，周围可以存放、沉淀泥浆。所以旱式清淤机是清淤机的一个发展方向。

二、旱式清淤机的工作原理与方案分析

根据以上情况分析，旱式清淤机的基本组成可以由挖掘系统、行走系统、输送系统等主要部件组成，挖掘部分有链斗式挖掘、螺旋浆式挖掘、挖斗式挖掘等，总体要求能在淤泥中以适当的速度较平稳地将淤泥挖掘并输送到输送系统中；行走系统要求能承载挖掘系统及操作者的重量，并能较平稳地行走，极限情况下不翻倒，因此可采用简易小三轮车的基本结构；输送系统不仅要求能满足一定输送量和工作节拍的要求，还要能适应输送距离的变化，其最低输送距离不少于50米，可选类型有带式输送系统、输送车循环输送系统等。以上系统的选择与设计导致整个清淤机适用于丘陵地区的池塘和小型水库的清淤工作，清淤泥时段一般在冬天，将池塘里的水排干后进行。无论采用哪种具体机构，整机结构都比较简单，能够较快地拆卸和组装，重量较轻，操作简单，技术容易掌握，适合农民朋友操作，工作可靠、平稳，此外该机还应具有良好的爬坡性能，可自行出入工作场地，在动力驱动下能够在池塘内行走，并且能够一边向前行走一边进行清淤作业。

如本例拟采用链斗式挖掘系统+简易小车行走系统+带式输送系统的整机结构，就具有以上特点，整机制造成本不超过2万元，售价不超过4万元，据统计，这个价位，在广大农村地区还是有很大市场的。

目前国内的清淤机大都需要在有一定的水位的环境下作业,清淤机清淤时周围需要大片的空间用于存放、沉淀排出的淤泥和污水，而此清淤机则不用，能够在水排干后进行作业，减少了如其它的泵式清淤机清淤后对水体的污染，并且这种清淤机所清理的淤泥可以即刻输送走，清理的淤泥也可以堆放在堤上，经风干后作加高、加宽堤用，也可作有机肥或作复合肥的原料,清淤之后不会造成二次污染，具备环保的功能，符合21世纪的主题：绿色、环保。另外此清淤机可以较自由地在池塘中和陆上行走，操作者的劳动量不大。此外，此清淤机械设备还可以作为新一代兴修水利工程的重要机械，用于加强水利工程的蓄水坝的高度、宽度，以增大蓄水量。下图是本机挖掘系统的结构简图。

图1 挖掘系统结构简图

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。