專利名稱：一種增大湖泊防洪庫容的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防洪減災(zāi)的方法，更具體地說，是一種大幅增加湖泊對洪水的調(diào)節(jié)能力的方法。
背景技術(shù)：
洪水猛獸自古以來就是人類害怕的對象，隨著生產(chǎn)器具的提高，人類逐漸采用堤防約束洪水，減輕了洪水對人類的危害；而工業(yè)革命出現(xiàn)以后，人類獲得了在山區(qū)建造大型水庫的能力，進(jìn)一步減輕了洪水災(zāi)害。然而，在河道中下游的廣大丘陵平原地區(qū)，一般不適合建設(shè)大型水庫，使得河道堤防缺乏大型水庫的保護(hù)，導(dǎo)致洪水泛濫、水患連年，如長江葛洲壩以下、黃河小浪底以下的廣大地區(qū)。河道中下游地區(qū)往往人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，一旦這些地區(qū)發(fā)生洪水，將給人民的生命財產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。
大江大河的中下游地區(qū)的湖泊往往對洪水有一定的調(diào)節(jié)作用，可以削減洪峰、減輕洪災(zāi)，但隨著人口的不斷增加，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，“人與水爭地”的矛盾日益突出，加上上游地區(qū)植被破壞，水土流失日益嚴(yán)重，泥沙俱下，不斷淤積，湖泊萎縮，導(dǎo)致湖泊對洪水的調(diào)控能力不斷減弱。在有限的湖泊容積下，大幅度提高該湖泊對洪水的調(diào)控能力，減小中下游河道堤防潰決風(fēng)險，是人類防洪減災(zāi)領(lǐng)域中的一個重大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種在有限的湖泊容積下，利用水利設(shè)施及人工措施，大幅提高湖泊對洪水調(diào)控能力的方法。
本發(fā)明增大湖泊防洪庫容的方法，通過下述技術(shù)方案來實(shí)施，包括下述步驟(1)構(gòu)筑環(huán)湖導(dǎo)水渠，導(dǎo)水渠可由岸線加上近似平行于岸線的人工堤組成；(2)在主要入湖河道口及湖泊出水口建筑可敝開、可封閉的口門；(3)在汛期來臨之前，關(guān)閉所有入湖通道的口門，封閉湖泊；所有入湖河水經(jīng)過環(huán)湖導(dǎo)水渠至湖泊出水口流進(jìn)下游河道；當(dāng)河道漲水時，湖泊內(nèi)的水位仍保持汛前低水位，環(huán)湖導(dǎo)水渠內(nèi)外水位差隨河流水位的漲高而增加；(4)當(dāng)河道出現(xiàn)洪水險情時，敝開相應(yīng)河道的通湖口門，則該河道的洪水大量涌入湖泊內(nèi)，降低該河道上游的洪水水位，該河道上游安全以后，則關(guān)閉相應(yīng)的口門，繼續(xù)封閉湖泊；
(5)當(dāng)上一輪洪峰過后、河道水位開始回落時，啟動湖泊出水口的泵站，搶排湖水。下一輪洪水波抵達(dá)時，湖泊又獲得一部份防洪容積，河道又出現(xiàn)險情時，又可開啟相應(yīng)閘門分洪，洪峰過后，再一次封閉湖泊并搶排湖水。如此重復(fù)，利用洪水各個波次的時間差，不斷獲取湖泊的防洪容積，用來降低洪峰水位。
所述的人工堤可由沉箱、沙袋或柔管隔水墻等組成。所述的環(huán)湖導(dǎo)水渠根據(jù)地形部份地段可挖掘湖岸而成。所述的環(huán)湖導(dǎo)水渠根據(jù)地形部分地段可由兩道人工堤組成。所述的口門可以是閘門或橡膠壩。所述的口門也可以建在環(huán)湖導(dǎo)水渠上。所述的環(huán)湖導(dǎo)水渠可以只是湖泊周邊的一部份。環(huán)湖導(dǎo)水渠主要出湖口可設(shè)置排水泵站。
本發(fā)明可大幅增加湖泊對洪水的調(diào)節(jié)能力，與現(xiàn)有技術(shù)相比較的有益效果是1.目前增加湖泊對洪水調(diào)節(jié)能力的主要措施是退田還湖，隨著人口的不斷增加，對耕地的需求量也在增長，所以這一措施容易遭到抵觸甚至反彈。更主要的是目前世界上并無人工調(diào)節(jié)湖泊洪水的措施，在洪水季節(jié)的初期，河水首先填滿湖泊的有效容積，使得湖泊對隨后的洪峰調(diào)節(jié)能力大為減弱。而本發(fā)明則很好地保存了湖泊有效容積，直至河道出現(xiàn)洪水險情時才分洪入湖，是一種好鋼用在刀刃上的方法。
2.利用環(huán)湖導(dǎo)水渠，可有效地延長湖泊壽命。目前世界上的湖泊都在不斷淤積縮小，河道含沙水流先進(jìn)入湖泊，澄清后才由出水口流出湖泊，導(dǎo)致湖泊不斷萎縮甚至淤廢。而新方法則將絕大部份含沙河水直接經(jīng)導(dǎo)水渠排出湖泊，減少了進(jìn)入湖泊的泥沙數(shù)量，可有效地延長湖泊壽命。
3.利用洪峰各個波次間的時間差、可操作性好。
4.可大幅提高河道安全行洪的保障率。
5.可保存大量淡水，為大汛之后的大旱缺水提供儲備。


圖1為本發(fā)明的平面示意圖；圖2為環(huán)湖導(dǎo)水渠的剖面圖；圖3為通湖口門位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖1中，各入湖河道，天然情況下，各入湖河水及其所挾帶的泥沙均直接進(jìn)入該湖泊，泥沙沉積之后，水流由水道2進(jìn)入下游地區(qū)。環(huán)湖導(dǎo)水渠3，它由岸線4和人工堤5組成，人工堤5可由沉箱、沙袋、柔管隔水墻等拼湊而成，在主要入湖水道口設(shè)置可關(guān)閉、可敝開的口門6，口門6可由傳統(tǒng)閘門或橡膠壩組成?？傮w上，人工堤5的走向與岸線4相平行，導(dǎo)水渠的寬度與渠道內(nèi)的水流量大小有關(guān)，流量越大，渠道越寬，也就是說離開水道2越遠(yuǎn)的地方，所要求的過水面積越小。其過水面積的確定按水力學(xué)公式(曼寧公式)計算得出。Q=1nh53S12b]]>上式中，Q為導(dǎo)水渠的設(shè)計洪水流量，h為平均水深，b為導(dǎo)水渠寬度，S為水力坡降，n為曼寧系數(shù)。
出水口設(shè)置可關(guān)閉、可敝開的口門6，口門6可由傳統(tǒng)閘門或橡膠壩組成，如有必要可在出水口加設(shè)泵站7。鄰近湖泊的大江大河的水流9可為洪水。天然情況下，湖水一般是經(jīng)過水道2并入水流9，但在洪水季節(jié)，水流9的河道中的水位高漲，水流9可能經(jīng)水道2倒灌進(jìn)入湖泊。如需要封閉湖泊，則全部進(jìn)出水口門6處于關(guān)閉狀態(tài)，湖泊和所有流動水道處于相互隔離絕緣狀態(tài)；當(dāng)入湖河道的洪水處于超負(fù)荷狀態(tài)，需動用湖泊的儲備容積時，相應(yīng)的口門6處于開啟狀態(tài)，洪水通過口門6進(jìn)入湖泊。當(dāng)水流9河道出現(xiàn)超負(fù)荷的洪水時，敞開湖泊出水口口門6，則水流9進(jìn)入湖泊。
環(huán)湖導(dǎo)水渠3由岸線4和人工堤5組成，人工堤5的強(qiáng)度應(yīng)足以承受導(dǎo)水渠3和湖水之間的最大水壓力。人工堤5的構(gòu)筑可由預(yù)制的沉箱、沙袋甚至柔管隔水墻等組成，按國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)予以選定。
如圖3所示，“口門”可直接建在人工堤5上，當(dāng)與該“口門”最近的水道2出現(xiàn)緊急洪災(zāi)需要分洪時，“口門”呈敞開狀態(tài)，此時水道2和環(huán)湖導(dǎo)水渠3兩側(cè)的洪水均進(jìn)入湖泊。也就是說大江大河的水流9也將倒灌進(jìn)入湖泊。如果這種倒灌水量相當(dāng)大，影響湖泊防洪效益的發(fā)揮，則應(yīng)在環(huán)湖導(dǎo)水渠上也建一閘門8，也可以為橡膠壩，當(dāng)上述“口門”處于開啟狀時，環(huán)湖導(dǎo)水渠上閘門8則處于關(guān)閉狀態(tài)，環(huán)湖導(dǎo)水渠左側(cè)水流將不能通過口門進(jìn)入湖泊，也就是大江大河的水流9不會因開啟口門而倒灌進(jìn)入湖泊。正常情況下，口門處于關(guān)閉狀態(tài)則閘門8處于開啟狀態(tài)。
當(dāng)湖泊出水口處的口門6打開，環(huán)湖導(dǎo)水渠3和水道2的水流一齊流向湖泊，這就是湖泊發(fā)揮防洪效益，降低主河道8內(nèi)的洪峰水位的水流流動情形。上一波洪峰過后，湖泊搶排湖水時，若湖水位高于水道2內(nèi)的水位，則打開位于湖泊出水處的口門6，若湖水位低于水道2內(nèi)的水位則關(guān)閉口門6，啟動泵站排水，此時環(huán)湖導(dǎo)水渠3和湖泊水均通過水道2流向下游與水流9合并，向大海流進(jìn)。洪水季節(jié)結(jié)束后，水泵7及所有口門6均處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)入湖泊的一切污泥濁水統(tǒng)統(tǒng)經(jīng)由環(huán)湖導(dǎo)水渠3和水道2進(jìn)入下游，湖泊內(nèi)的水處于高水位，所以優(yōu)質(zhì)淡水得以保存。當(dāng)水道出現(xiàn)干旱需要補(bǔ)水時，則開啟“口門”6，泄放湖泊之水，對河道補(bǔ)水。
萬里長江，險在荊江，如何確保荊江行洪安全是關(guān)乎國計民生的重要課題。而洞庭湖和長江三峽工程就承擔(dān)著確保長江中游安全的重大任務(wù)。當(dāng)洞庭湖采用環(huán)湖導(dǎo)水堤，導(dǎo)湖南湘、資、沅、澧四水直接入江，并在長江入洞庭湖三口建閘，在洞庭湖出水口城陵磯建閘和泵站以后，長江中游的嚴(yán)峻防洪形勢立即有了根本的改善。因?yàn)檠辞暗退粫r，所有通湖“口門”呈關(guān)閉狀態(tài)，2700平方公里湖水處于低水位(約為30.6米)，而環(huán)湖導(dǎo)水渠的設(shè)計防洪水位為33.5米，因此洞庭湖的空置容積為＝82億方。在洞庭湖出水口城陵磯建一座泵站，抽水規(guī)模與南水北調(diào)東線相同，為1000方/秒。一旦湖南四水發(fā)生洪災(zāi)，或長江干流出現(xiàn)設(shè)防水位，開啟閘門，引洪入湖，降低洪峰水位。當(dāng)洪峰過后，迅速開啟泵站，排水入江，以迎下一個洪峰。汛期六、七、八三月共100天，泵站可排水＝1000方/秒*100天*24小時*3600秒＝86.4億方。所以，洞庭湖一共可獲取168.4億方的防洪庫容，相當(dāng)于再建了一個三峽工程。洪湖、鄱陽湖等可采用“控湖增容”的方法。所以，此發(fā)明可極大地挖掘出湖泊的巨大防洪潛力，極大地減輕長江洪水災(zāi)害。
因而，不難看出本發(fā)明解決了平原地區(qū)無法建大型水庫，湖泊無法人工調(diào)控洪水，湖泊無法象水庫一樣重復(fù)利用防洪庫容等一系列問題。
權(quán)利要求
1.一種增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，包括下述步驟(1)設(shè)置湖泊的環(huán)湖導(dǎo)水渠，所述環(huán)湖導(dǎo)水渠由湖泊天然岸線和人工堤組成；(2)環(huán)湖導(dǎo)水渠主要入湖河道的進(jìn)水口及出湖口設(shè)置可開關(guān)的口門；(3)在汛期來臨之前，關(guān)閉所有入湖通道的口門，封閉湖泊，所有入湖河水經(jīng)過環(huán)湖導(dǎo)水渠至湖泊出水口流進(jìn)下游河道；(4)河道出現(xiàn)超負(fù)荷的洪峰，敝開相應(yīng)河道的口門，則該河道的洪水大量涌入湖泊內(nèi)，降低該河道上游的洪水水位，該河道上游安全以后，則關(guān)閉相應(yīng)的口門；(5)當(dāng)洪峰過后，河道水位開始回落時，或開敝湖泊出水口的口門、或啟動泵站、或兩者兼施，搶排湖水，湖泊又獲得一部份防洪容積，利用洪水各個波次的時間差，不斷獲取湖泊的防洪容積，用來降低下一次洪峰水位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，所述的人工堤可由沉箱、沙袋或柔管隔水墻等組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，所述的環(huán)湖導(dǎo)水渠根據(jù)地形部份地段可挖掘湖岸而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，所述的環(huán)湖導(dǎo)水渠根據(jù)地形部分地段可由兩道人工堤組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，所述的口門可以是閘門或橡膠壩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，所述的口門可以在環(huán)湖導(dǎo)水渠上建口門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，所述的環(huán)湖導(dǎo)水渠可以只是湖泊周邊的一部份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增大湖泊防洪庫容的方法，其特征是，所述的環(huán)湖導(dǎo)水渠主要出湖口可設(shè)置排水泵站。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在有限的湖泊容積下，利用水利設(shè)施及人工措施，大幅提高湖泊對洪水調(diào)控能力的方法。本發(fā)明增大湖泊防洪庫容的方法，通過構(gòu)筑環(huán)湖導(dǎo)水渠，在主要入湖河道口及湖泊出水口建筑可敞開、可封閉的口門，根據(jù)入湖水流及出湖水道的水位情況，選擇打開或關(guān)閉口門，來有效調(diào)控庫容。本發(fā)明可增加湖泊對洪水調(diào)節(jié)能力，利用環(huán)湖導(dǎo)水渠，可有效地延長湖泊壽命?？纱蠓岣吆拥腊踩泻榈谋Ｕ下省？杀４娲罅康瑸榇笱粗蟮拇蠛等彼峁﹥?。
文檔編號E02B1/00GK1456753SQ0313001
公開日2003年11月19日 申請日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者楊樹清 申請人:楊樹清