穿越喜馬拉雅山自動高效發(fā)電及空中送水隧洞系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】穿越喜馬拉雅山自動高效發(fā)電及空中送水隧洞系統(tǒng) 1技術領域
[0001] 利用喜馬拉雅山的高程，在錫金、藏南修建十條以上高達六千米以上的O40m大 隧洞產(chǎn)生強大的大氣壓力差；又利用豐富的水源在隧洞口以上1至3千多米處建水池，用高 壓向洞內(nèi)噴水霧并提供動力；以及其他諸多天然動力，把2千億噸以上的水從空中送至新 疆和青藏高原，形成降雨，并進而把濕空氣傳送至長江以北的整個中國。在隧洞中進行風力 發(fā)電具有無比優(yōu)越的效果。在惡性干熱空氣循環(huán)的33 ? 76萬平方公里的塔克拉瑪干沙漠 中植樹造林，重塑生態(tài)系統(tǒng)。這是一項重大的成果。 2【背景技術】
[0002] 氣象和環(huán)保等方面的專家早有定論：從黑龍江大興安嶺南端到青海湟水谷地， 長2000公里，寬200-300公里，年均降雨量400毫米以下的北方"農(nóng)牧交錯帶"，被北移了 400-500公里，西進了大約1000公里！由于處在什么樣的降水和溫度的自然帶上，就只能 生長什么樣的植被，這是人類所不能改變的！在這種情況下，"三北防護林"還是防護林嗎？ 人們應該做的就是從北移西進的農(nóng)牧交錯帶退回來一一退耕還草！至于沙漠，早已有之， 不會向生態(tài)條件好的地方擴展。這無疑是科學論斷。
[0003] 以前提出的"把喜馬拉雅山炸開一個50公里的口子，把印度洋暖濕空氣大規(guī)模引 入西北"以及"引渤入新"在新疆補充水汽竟在新疆某專門會議上得到某種程度的贊許。其 實前者在實踐上行不通，后者更會造成鹽海（海水含鹽量3 ? 5%，只須蒸發(fā)28. 5次水體變 成了鹽體）！這彰顯出：在南有西藏高原的阻擋，西有干燥風沙的侵襲，東邊濕空氣被西風 帶阻擋的情況下，人們的無奈！
[0004] 人均用水量僅為世界平均水平四分之一的中國，有超過2 ? 7萬條河流"消失"了 ： 將近30年前的一次統(tǒng)計結果，中國有五萬多條流域面積超過100平方公里的河流；而據(jù) 《第一次全國水利普查公報》披露，如今僅剩下22909條河流。我國北方這些年沙漠化面積 已達國土面積的16%，荒漠化面積更超過了 27%。鄱陽湖附近也出現(xiàn)了面積達20平方公 里的沙丘。長江出現(xiàn)斷航！黃河1972年首次斷流，到1997年斷流達226天。有人預計，長 江是下一條黃河。以后南水北調(diào)三線工程還有水調(diào)嗎？何況東線要通過13級栗站，每年用 電35億度，還必須消毒殺滅血吸蟲；西線更要建三座超高大壩，每年用電71億度；中線第 一期調(diào)水91億噸，就迫使湖北省調(diào)長江水入漢江。
[0005] 屬世界第一的環(huán)南迦巴瓦峰雅魯藏布江大峽谷長500多公里，平均深2268米。強 烈的西南季風把印度洋暖濕空氣吹向東北，北有喜馬拉雅山，東有印緬邊境的帕特凱山，雅 江大峽谷正當喇叭口中央。疾風吹向峽谷，高層的大部分、中層的少部分與冷空氣混合形成 降雨，只有峽谷內(nèi)的暖濕空氣被疾風送達青藏高原，成為長江、黃河、瀾滄江、怒江及雅江的 源泉。其水汽通量相當于夏季長江流域向黃河流域傳送的水汽總量。大峽谷的水汽通量是 400-100/cmt，取中數(shù)250/cmt ;西南季風雨季5個月，按平均每天10m/s通風3小時。貝1J :
[0006] (5*30*3*60*60) S* (10*100) cm/S*250/cmt*tm3= 4050 億 m3 (億 t)，
[0007] 4050億m3/10億m3= 405km3;海洋每年向大陸補充水汽2376km3;
[0008] 雅江大峽谷水汽占每年海洋向我國大陸輸送水汽總量的405/2376 = 17%。
[0009] 我國錫金、藏南南面是印度的阿薩姆邦，年降雨量在4000毫米以上，其海拔1313 米的乞拉朋齊村超過10000暈米，最尚達20447暈米（報刊上還有更尚的記錄）。而錫金、 藏南更是印度洋西南季風的窗口，雨量當在阿薩姆邦以上。 3
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 第一部分神奇的喜馬拉雅山南麓的石洞-空中送水
[0011] 計算模型與各方案計算稿
[0012] (一）摩擦壓力損失計算與數(shù)學模型
[0013] 孫一堅主編的《簡明通風設計手冊》P238圖6-4按大氣壓力B。101 ? 325千帕，空 氣溫度TQ= 20°C，空氣密度P。= 1 ? 204KQ/M3,運動粘度vQ= 15 ? 06X 10 6m2/S，園形鋁 質(zhì)管壁粗糙度1 = 0 ? 15mm，繪制了"圓形風管沿程摩擦壓力損失線算圖"?？筛鶕?jù)管徑、風 速等查1米長度摩擦壓力損失Mpym)。先按下列計算摩擦阻力修正系數(shù)K。管壁粗糙 度按輪管標準定K e= 1 ? 5 ;
[0014] 大氣壓力從海平面到海拔500米進行修正，KB= (97392/101325) °'9= 0 ? 965;
[0015] 摩擦損失修正系數(shù)K = 1 ? 5*0 ? 965 = 1 ? 4475
[0016] 可是，該線算圖只能查直徑5米和風速80米/秒范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。直徑20米和40 米的大隧洞無法計算。為此，特建數(shù)學模型擴大該線算圖的應用。
[0017] 根據(jù)該線算圖橫向按直徑1至5米（以直徑1米作一級計算單位，級數(shù)用指數(shù)表 示。下同），豎向按風速10米至80米/秒（以風速10米/秒為一級計算單位，級數(shù)用指數(shù) 表示，下同），查出單位長度摩擦壓力損失數(shù)據(jù)，列出表一。單位摩擦壓力損失數(shù)據(jù)按直徑明 顯顯示遞減，按風速明顯顯示遞增。分別按計算遞降和遞增數(shù)據(jù)列出表二和表三，又發(fā)現(xiàn)遞 減中含有遞增和遞增中又含有遞減的因素。于是，又把表二和表三按風速計算出平均數(shù)，用 表二計算出平均數(shù)與直徑5米下降比的差額，表三則按平均數(shù)分別算出各級之間的降比。 這樣，求直徑5米以上管徑的單位摩擦壓力損失Rs只須按表一查出Rs，每增直徑1米，除以 〇5m平均降比數(shù)并乘以（1+差額平均數(shù)）各一次（2次以上用指數(shù)表示，不滿1米的部分用 內(nèi)插法計算，下同）。求風速80米以上的單位摩擦壓力損失Rs，每增風速10米/秒，從表 一查出該風速的Rs數(shù)，每增10米/秒，乘以風速80米/秒平均升比1 *34877和除以平均 降比1 ? 168668各一次；而當計算直徑5米以上和風速80米/秒以上時，Rs采用表一中的 82,同時按每增直徑1米，除以〇5m平均降比和乘以（1+差額平均數(shù)0 ? 187076)各一次， 又按每增10米/秒，乘以風速80米/秒平均升比1 ? 34877和除以平均降比1 ? 168668各 一次。以上各式還必須乘以摩擦壓力損失修正系數(shù)1 ? 4475。
[0018] 例如，計算直徑20米、風速50米/秒的摩擦壓力損失，查表一和表二，得
[0019] Rs = 2 ? 8*1 ? 42628 15* (1+0 ? 187076) 15*1 ? 4475 = 0 ? 258 (pa/m);
[0020] 計算直徑3米風速150米/秒的Rs，只須查表一和表三，得：
[0021] Rs = 15*1 ? 348777*1 ? 168668 7*1 ? 4475 == 59 ? 21572 (pa/m);
[0022] 如果需要查直徑20米，風速200米/秒，則查三個表得
[0023] Rs = 8 ? 2*1 ? 42628 15* (1+0 ? 187076) 15*1 ? 3487712*1 ? 168668 12*1 ? 4475 = 4 ? 22244 (pa/m)。
[0024] 表一風管（洞）摩擦壓力損失計Rs(pa/m)計算表
[0025]
[0026]^表二直徑/至5m摩擦壓力損失Rs(pa/m)平均降低幅度計^表 '
[0027]
[0028] 注：〇6m以上每增lm，按表一5m直徑Rs數(shù)除以上表〇5m平均數(shù)1 ? 42628和乘 以（1+0 ? 187076)各一次。
[0029] 表三按10-80m風速Rs (pa/m)平均升、降幅計算表
[0030]
[0031] 注：風速90m以上，每增風速10m，按1 .34877遞增，并同時按1 . 168668遞減Rs。
[0032](二）各種方案的計算及其效果
[0033] 第一組，藏南、錫金八個方案比較
[0034] 從藏南海拔500m和錫金海拔1500m的地方修建石洞通向喜馬拉雅山北坡海拔 6500m和7500m的地方專門輸送水汽，高差6000km，洞長100km，40m。
[0035] 第一方案：運送自然空氣方案
[0036]設石洞風速 V = 62 ? 15m/s。
[0037] 海平面標準大氣壓是101 *325千帕（國際民航標準），合1 *03323公斤力/平方 厘米（按工程大氣壓=98 ? 0665千帕=1公斤力折算）。海拔每升高100米，大氣壓降低 5 ? 9暈米萊柱，每暈米萊柱合133 ? 322帕，則：
[0038]大氣壓力差=133 ? 322*5 ? 9*60*20002*3 ? 14159/98066 ? 5 = 6047751 ? 02kgf
[0039] 單位（1米）摩擦壓力損失
[0040] Rs62.15= 4 ? 6655*1 ? 42628 35*1 ? 18707635*1 ? 4475 = 0 ? 012078295
[0041] 每立方純含水量按20°C飽和空氣18 ? 5g*70% = 12 ? 95g/m3。
[0042]每立方重量=1204+12 ? 95 = 1216 ? 95
[0043] 總摩擦壓力損失總Rs = Rs (pa/m) *汽洞長度（m) *汽洞橫截面積（cm2) /工程大 氣壓（pa) = 0 ? 012078295*100000*20002*3 ? 1415/98066 ? 5 = 140212 ? 075kgf
[0044] 石洞每秒運送汽體重量=空氣重量kgf/m3*風速m*同截面積m 3:
[0045]秒 QV = 1 ? 21695*62 ? 15*20*20*3 ? 14159 = 95043 ? 71kgf ;
[0046] 石洞的實際風速=(大氣壓差-總摩擦壓力損失）/每秒重量
[0047] V62.15= (6047751 ? 02-140212 ? 075)/95043 ? 71 = 62 ? 15m/s
[0048] 100km石洞每年送汽量=風速*洞截面積*年秒數(shù)
[0049] QV = 62 ? 15*20*20*3 ? 14159*365*24*60*60 = 246295931 ? 0486 萬 m3;
[0050]純含水量 QV62.15= 0 ? 01295*246295931 ? 0486 = 3189 ? 53 萬噸
[0051] 第二方案隧洞內(nèi)加水汽5000g/m3，
[0052]設石洞風速 v = 33 ? 3m/s。
[0053] 每立方米分別從洞口以上500米（占15%，即水汽0 ? 75kg)、洞口以上1500米 (占25%，即1 .25kg)、洞口以上3000米（占60%，3kg)蓄水向洞內(nèi)加水5kg/m3。其壓力 分別為501^/〇11 2、1501^/〇]12、3001^/〇]12，其壓力按6%轉(zhuǎn)化為石洞動力。
[0054] V 水頭增壓=(3*300+1 ? 25*150+0 ? 75*50) (20*20*3 ? 14159*6 % ) 33 ? 3 = 2824603 ? 57kgf
[0055]大氣壓差=133 ? 322*5 ? 9*60*200002*3 ? 14159/98066 ? 5 = 6047751 ? 02
[0056]隧洞壓力總和=8872354 ? Mkgf [0057]單位（1米）摩擦壓力損失
[0058] Rs = 1 ? 2937*1 ? 42628 35*1 ? 18707635*1 ? 4475 = 0 ? 0030341146
[0059]每立方米空氣重量=1 ? 21695+5 = 6 ? 21695kgf/m3;
[0060]增重后比例=(1 ? 21695+5)/I ? 21695 = 5 ? 10863 ;
[0061]每立方純含水量=5000+12 ? 95 = 5012 ? 95g/m3。
[0062] 總摩擦壓力損失總Rs = Rs (pa/m) *增重后比例*隧洞長度（m) *隧洞橫截面積 (cm2) / 工程大氣壓（pa) = 0 *0030341146*5 ? 10863*100000*20002*3 ? 14159/98066 .5 = 198621 ? 04kgf
[0063] 汽洞每秒運送汽體重量=空氣重量kgf/m3*風速m*洞截面積m3:
[0064]秒 QV = 6 ? 21695*33 ? 3*202*3 ? 14159 = 260154 ? 36kgf ;
[0065] 石洞的實際風速=(大氣壓差+V水頭增壓-總摩擦壓力損失）/每秒重量
[0066] V33 ? 32 = (6047751 ? 02+2824603 ? 57-198621 ? 04)/260154 ? 36 = 33 ? 32m/s
[0067] 100km石洞每年送汽量=風速*洞截面積*年秒數(shù)
[0068] QV33= 33 ? 32*20*20*3 ? 14159*365*24*60*60 = 1320447372894m3
[0069]純含水量 QV = 5 ? 01295*1320447372894 = 6619336657952 公斤=66 ? 19 億噸；
[0070] 第三方案加水10000g/m3，
[0071] 每立方米分別從洞口以上500米（占15% *10 = 1 *5kg)、以上1500米（占25% *10 = 2 ? 5kg)、以上 3000 米（占 60% *10,6kg)蓄水向洞內(nèi)加水 10kg/m3。
[0072] 設100公里隧洞風速27 ? 2米/秒V36.2;
[0073] V水頭增壓=(6*300+2 ? 5*150+1 ? 5*50) (20*20*3 ? 14159*6 % ) 27 ? 3 = 4631331 ? 98kgf
[0074]大氣壓差=133 ? 322*5 ? 9*60*400002*3 ? 14159/98066 ? 5 = 6047751 ? 02
[0075] 洞壓總和=10679083 ? kgf
[0076]單位（1 米）摩擦 Rs36.2= 1 ? 5518*1 ? 42628 35*1 ? 18707635*1 ? 4475 = 0 ? 00200968757
[0077]每立方米空氣重量=1 ? 21695+10 = 11 ? 21695kgf/m3;
[0078]增重后比例=(1 ? 21695+10)/I ? 21695 =