具有高度環(huán)保要求的季節(jié)性水利樞紐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是具有高度環(huán)保要求的季節(jié)性水利樞紐。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是水利樞紐的主要弊端，徹底解決庫區(qū)泥沙淤積、庫前泥沙減少、庫區(qū)水質(zhì)惡化、恢復(fù)魚類洄游的4大難題。本發(fā)明的技術(shù)方案是，從汛水末期開始到下一年枯水末期，季節(jié)性水利樞紐保持正常高水位，發(fā)揮興利作用；在枯水末期開始到汛水末期，季節(jié)性水利樞紐擋水閘門全部打開，興利作用全部停止，河道回歸到天然狀態(tài)。
【專利說明】
具有高度環(huán)保要求的季節(jié)性水利樞紐
技術(shù)領(lǐng)域
:[0001 ]本發(fā)明涉及水利建筑物，特別涉及一種新型水利樞紐?！颈尘凹夹g(shù)】:
[0002]水利樞紐是為了滿足各項(xiàng)水利興利的工程，但是在水利興利的同時(shí)也存在水利弊端，主要的水利弊端有:1.造成庫區(qū)泥沙淤積問題，人們采用了蓄清排混方法，但效果不大； 2.庫區(qū)水質(zhì)惡化，庫區(qū)水流減慢，死水庫容內(nèi)部分水量流動(dòng)緩慢，導(dǎo)致水質(zhì)惡化;3.對(duì)下游河道的影響，由于排水含沙量的減少，造成下游方向河床被嚴(yán)重沖刷侵蝕;4.阻礙魚類洄游通道，水利樞紐的大壩阻礙了魚類洄游。檢索所有的水利樞紐現(xiàn)有技術(shù)，沒有一種能夠大幅減少水利弊端的新型水利樞紐；因此，本發(fā)明是針對(duì)主要水利弊端而發(fā)明的一種新型水利樞紐。
[0003]本發(fā)明季節(jié)性水利樞紐技術(shù)的出現(xiàn)，在興利灌溉、供水、通航、發(fā)電的同時(shí)，又能大幅提高環(huán)保要求，徹底解決庫區(qū)泥沙淤積、庫前泥沙減少、庫區(qū)水質(zhì)惡化、恢復(fù)魚類洄游的4 大難題。
[0004]本發(fā)明是季節(jié)性水利樞紐，主要適用于10米以下的攔水抗旱水利樞紐，其次適用于30米以下兼有發(fā)電功能的水利樞紐。季節(jié)性水利樞紐及調(diào)度方法可以徹底根除水利樞紐弊端不再發(fā)生的想法是可以現(xiàn)實(shí)的，產(chǎn)生的社會(huì)效益更是無法用金錢計(jì)算;但是存在1個(gè)問題:季節(jié)性水利樞紐的發(fā)電成本要高于常規(guī)水利樞紐發(fā)電成本1.5?3倍，導(dǎo)致水電經(jīng)營(yíng)者會(huì)放棄季節(jié)性水利樞紐的方案，這個(gè)問題需要國(guó)家的監(jiān)督和扶持才能解決。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是水利樞紐的主要弊端。
[0006]季節(jié)性水利樞紐的作用是:從汛水末期開始到下一年枯水末期，水利樞紐水庫是正常高水位，興利灌溉、供水、通航、發(fā)電；從枯水末期開始到汛水末期，水利樞紐的擋水閘門全部打開，興利作用全部停止，水利樞紐庫區(qū)回歸到河道天然狀態(tài);興利作用灌溉、供水、 通航、發(fā)電可以是其中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)。
[0007]在汛水期間不需要灌溉、供水，不需要把水位提高到深水通航，因此在汛水期間停止使用季節(jié)性水利樞紐，庫區(qū)進(jìn)入天然河道狀態(tài)，在天然流水狀態(tài)期間發(fā)揮高度的環(huán)保要求，從而解決長(zhǎng)期存在的環(huán)保難題；與常規(guī)水利樞紐比較，損失的僅僅是汛水期間沒有發(fā)電；與損失發(fā)電相比較，解決環(huán)保難題的利益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于損失。
[0008]季節(jié)性水利樞紐，主要適用于10米以下的攔水抗旱水利樞紐，其次適用于有高度環(huán)保要求的30米以下兼有發(fā)電功能的水利樞紐。所謂高度環(huán)保要求是指:徹底解決庫區(qū)泥沙淤積、庫前泥沙減少、庫區(qū)水質(zhì)惡化、恢復(fù)魚類洄游的4大難題。
[0009]季節(jié)性水利樞紐的綜合效益主要有:[〇〇1〇] 1.季節(jié)性水利樞紐最主要的作用是枯水期間灌溉、供水、通航，其次是發(fā)電作用； 因?yàn)楹登橹饕l(fā)生在枯水期間的9月至10月和11月至次年2月；
[0011]2.雙層水庫方法技術(shù)的出現(xiàn)，有效地提高了枯水期間河道徑流量，季節(jié)性水利樞紐是專門利用枯水期間水量的興利工程，因此雙層水庫方法的實(shí)施會(huì)大幅提高了季節(jié)性水利樞紐的興利效果；
[0012]3.季節(jié)性水利樞紐在汛水期間閘門全部打開，河道回歸至天然狀態(tài)，因此汛水能有效地沖刷河床，把庫區(qū)泥沙沖走至下游方向，提高水量流動(dòng)，徹底解決庫區(qū)泥沙淤積、庫前泥沙減少、庫區(qū)水質(zhì)惡化；[〇〇13]4.季節(jié)性水利樞紐在汛水末期和汛水期間閘門全部打開，河道回歸至天然狀態(tài)，因此在枯水末期和汛水初期魚類可以無阻礙洄游產(chǎn)卵，在汛水末期秋季魚類可以無阻礙洄游覓食;一些因環(huán)保問題一直爭(zhēng)議不斷導(dǎo)致不能實(shí)施的水利工程，采用季節(jié)性水利樞紐方案是可以完全實(shí)施的，實(shí)施高度環(huán)保要求的新型水利樞紐符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和可繼續(xù)發(fā)展的要求。[〇〇14] 季節(jié)性水利樞紐的技術(shù)特征:
[0015]從汛水末期開始到下一年枯水末期，水利樞紐水庫是正常高水位，興利灌溉、供水、通航、發(fā)電；從枯水末期開始到汛水末期，水利樞紐的擋水閘門全部打開，興利作用全部停止，水利樞紐水庫庫區(qū)回歸到河道天然狀態(tài);興利作用灌溉、供水、通航、發(fā)電可以是其中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)；
[0016]根據(jù)興利功能范圍不同，季節(jié)性水利樞紐分為六1^2、81、82、(:1、02六種類型，其中興利是季節(jié)性的，交通是非季節(jié)性的，六種類型是:[0〇17] A1型季節(jié)性水利樞紐:興利灌溉、供水、通航、發(fā)電；
[0018] A2型季節(jié)性水利樞紐:興利灌溉、供水、通航、發(fā)電，水利樞紐上面用于公路、鐵路或其它交通；[〇〇19] B1型季節(jié)性水利樞紐:興利灌溉、供水、發(fā)電；[〇〇2〇] B2型季節(jié)性水利樞紐:興利灌溉、供水、發(fā)電，水利樞紐上面用于公路、鐵路或其它交通；[0021 ] C1型季節(jié)性水利樞紐:興利灌溉、供水；
[0022]C2型季節(jié)性水利樞紐:興利灌溉、供水，水利樞紐上面用于公路、鐵路或其它交通；
[0023]季節(jié)性水利樞紐水庫的大部分庫容為死水庫容，調(diào)節(jié)庫容很小，僅為日調(diào)節(jié)能力； [0〇24]季節(jié)性水利樞紐水庫的興利水位設(shè)計(jì)為正常高水位，水庫水量高于正常高水位時(shí)需要加大發(fā)電排水，水庫水量低于正常高水位時(shí)需要減少發(fā)電排水；
[0025]季節(jié)性水利樞紐水庫不設(shè)計(jì)正常低水位線，在低水位時(shí)水庫恢復(fù)到河道(或者湖泊)天然狀態(tài)。[〇〇26] 季節(jié)性水利樞紐的調(diào)度方式:
[0027]1.在汛水初期和中期，季節(jié)性水利樞紐水庫的擋水閘門是全部打開的，水庫庫區(qū)為河道天然狀態(tài)；
[0028]2.在汛水末期，常規(guī)水庫調(diào)度方式是進(jìn)行蓄水用于提高水庫水位，季節(jié)性水利樞紐水庫則是在常規(guī)水庫蓄水之前就蓄水到高水位;在常規(guī)水庫蓄水之前就蓄水到高水位， 這樣調(diào)度的目的是為了不與常規(guī)水庫同時(shí)蓄水，避免出現(xiàn)搶水現(xiàn)象；[〇〇29]3.在蓄水期間和蓄水到正常高水位之后，船只從船閘通過；蓄水到正常高水位之后，興利深水通航、發(fā)電、灌溉、供水;這種興利作用一直發(fā)揮到枯水末期；
[0030]4.在枯水初期和中期，季節(jié)性水利樞紐水庫保持高水位；[0031 ]5.在枯水末期，季節(jié)性水利樞紐加大排水量，逐步把水庫水量全部排完，發(fā)電停止，擋水閘門全部打開，船只從擋水閘門位置通過，水庫庫區(qū)回歸到河道天然狀態(tài);在枯水末期把水庫水量排完的目的是增加枯水末期的徑流量，因?yàn)樵谘此跗谂潘畷?huì)與常規(guī)水庫騰空庫容排水是同一時(shí)期，兩者水量相加會(huì)出現(xiàn)下游方向河流徑流量過大問題；[〇〇32]6.如果庫區(qū)有春季洄游的魚類在4?6月溯江洄游產(chǎn)卵，則把水庫回歸到河道天然狀態(tài)的時(shí)間提前到3月份；
[0033]7.在枯水末期之后進(jìn)入汛水初期，又從第1步開始，這樣循環(huán)調(diào)度?！靖綀D說明】:
[0034]圖1是:季節(jié)性水利樞紐擋水壩不蓄水圖。
[0035]圖2是:季節(jié)性水利樞紐擋水壩蓄水圖。[〇〇36]()內(nèi)的數(shù)字代表圖中的數(shù)字，數(shù)字代表()前的名稱;代表的名稱為:發(fā)電機(jī)房(1)， 慣流式發(fā)電機(jī)組(2)，擋水壩體(3)，天然狀態(tài)水位線(4)，擋水壩體地下基礎(chǔ)(5)，船閘(6)， 船閘閘門(7)，蓄水狀態(tài)水位線(8)，擋水閘門(9)。[〇〇37]【具體實(shí)施方式】一:
[0038] 河道型季節(jié)性水利樞紐的具體實(shí)施。[〇〇39]長(zhǎng)江上游川江可以修建小南海水電站、朱楊溪水電站、石硼水電站，具有提高通航能力、尤其是提高枯水期間通航能力的巨大作用，具有發(fā)電近距離供應(yīng)大型城市和灌溉供水作用;但是，常規(guī)水利樞紐使川江成為一個(gè)又一個(gè)相對(duì)封閉的庫區(qū)水體，阻斷了白舞等瀕危物種及長(zhǎng)江特有魚類的生殖洄游通道和索餌洄游通道，使許多珍稀特有魚類難以完成生活史，將加劇這些物種的瀕危程度，因此在川江修建水電站需要具有高度的環(huán)保要求;季節(jié)性水利樞紐技術(shù)方案能解決這些問題。
[0040]小南海水電站多年來爭(zhēng)議纏身，季節(jié)性水利樞紐可解決所有的爭(zhēng)議；
[0041]據(jù)國(guó)內(nèi)媒體報(bào)道，整個(gè)小南海水電站的建設(shè)爭(zhēng)議持續(xù)了十多年，最根本的爭(zhēng)議是項(xiàng)目將人為分割長(zhǎng)江上游珍稀特有魚類國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)(重慶段)，影響長(zhǎng)江珍稀特有魚類的繁衍生息；白舞春季溯江產(chǎn)卵，主產(chǎn)于中國(guó)長(zhǎng)江自宜賓至長(zhǎng)江口的干支流中，是中國(guó)特產(chǎn)稀有珍貴動(dòng)物，屬國(guó)家一級(jí)野生保護(hù)動(dòng)物，現(xiàn)資源量逐年明顯下降，面臨瀕危，有〃水中大熊貓〃之稱，因小南海水電站被環(huán)保部緊急叫停;季節(jié)性水利樞紐技術(shù)方案能解決這個(gè)問題；
[0042]其中主要的反對(duì)方，是和重慶“一衣帶水”的瀘州和宜賓市，瀘州市長(zhǎng)劉強(qiáng)認(rèn)為，小南海工程將造成瀘州港區(qū)泥沙淤積，使得瀘州港成為“死港”，宜賓市市長(zhǎng)徐進(jìn)亦表達(dá)了同樣態(tài)度;季節(jié)性水利樞紐技術(shù)方案能解決這個(gè)問題；
[0043]在汛水期間不需要灌溉、供水，不需要把水位提高到深水通航，因此在汛水期間停止使用季節(jié)性水利樞紐，與常規(guī)水利樞紐比較，季節(jié)性水利樞紐的損失是汛水期間沒有發(fā)電；得到的利益是枯水期間發(fā)電、灌溉、供水、通航，同時(shí)具有高度環(huán)保要求，因此小南海季節(jié)性水利樞紐得到的利益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于損失；
[0044]以小南海水電站為例，陳述河道型季節(jié)性水利樞紐的【具體實(shí)施方式】，【具體實(shí)施方式】是:重慶市巴南區(qū)中壩島修建季節(jié)性水利樞紐擋水壩，壩頂高程200m，正常蓄水位196米， 并且要求把擋水壩體地下基礎(chǔ)(5)修建在河床底部的地下，修建好之后按以下調(diào)度方式進(jìn)行調(diào)度:
[0045]1.在汛水初期和中期，小南海水庫的擋水閘門是全部打開的，小南海水庫是河道天然狀態(tài);河道在天然狀態(tài)時(shí)，灌溉、供水、發(fā)電是停止的，船只從擋水閘門中通過；
[0046]2.汛水末期常規(guī)水庫調(diào)度方式是進(jìn)行蓄水用于提高水庫水位，小南海水庫則是在常規(guī)水庫蓄水之前就蓄水到高水位;具體操作是擋水閘門全部關(guān)閉攔截洪水進(jìn)行蓄水;在常規(guī)水庫蓄水之前就把水蓄滿水，這樣調(diào)度的目的是為了不與常規(guī)水庫同時(shí)蓄水，避免出現(xiàn)搶水現(xiàn)象；[〇〇47]3.小南海水庫蓄水到正常高水位后，開啟興利作用深水通航、發(fā)電，在干旱時(shí)期對(duì)農(nóng)業(yè)區(qū)提供灌溉、對(duì)居民提供生活供水;這種興利作用一直發(fā)揮到下一年的枯水末期，船只從船閘通過；
[0048]4.在枯水末期，小南海水庫加大排水量，逐步把水庫水量全部排完，所有的興利功能全部停止，擋水閘門全部打開，水庫回歸到河道天然狀態(tài)，這種天然狀態(tài)一直保持到汛水初期和汛水中期;水庫水量在枯水末期排放目的是增加枯水末期的徑流量，因?yàn)樵谘此跗谂潘畷?huì)與常規(guī)水庫騰空庫容排水是同一時(shí)期，兩者水量相加會(huì)出現(xiàn)下游方向河流徑流量過大問題，因此避免在汛水初期排水；
[0049]5.庫區(qū)有白舞魚春季洄游產(chǎn)卵，洄游時(shí)期是4?6月的溯江洄游，因此把水庫回歸到河道天然狀態(tài)的時(shí)間提前到3月份；
[0050]6.進(jìn)入汛水末期，又從第1步開始，這樣循環(huán)調(diào)度。[〇〇511【具體實(shí)施方式】二:[〇〇52] 湖泊型季節(jié)性水利樞紐、平原型水庫季節(jié)性水利樞紐的具體實(shí)施。[〇〇53]湖泊型季節(jié)性水利樞紐和平原型水庫季節(jié)性水利樞紐的【具體實(shí)施方式】是相同的。 [〇〇54]由于長(zhǎng)江三峽水庫清水下泄，長(zhǎng)江中下游河道高程下降，導(dǎo)致河道水位隨同下降； 水位下降導(dǎo)致洞庭湖、鄱陽湖水位下降，在枯水期間兩湖失去了湖泊的功能;洞庭湖北部可能發(fā)展為新的干旱走廊的地區(qū)；在鄱陽湖畔，展現(xiàn)在眼前的是一片草原風(fēng)光，原來的湖面已經(jīng)蕩然無存，取而代之的是干涸開裂的河床和茂密的草地;季節(jié)性水利樞紐適用于湖泊，使湖泊具有高度環(huán)保要求。
[0055]湖南省已擬在藕池河?xùn)|支的鲇魚須河、藕池河中支陳家?guī)X河、藕池河西支和松滋?hào)|支大湖口河等建設(shè)4處平原水庫;在上荊江南岸建設(shè)水閘和渠道，可將長(zhǎng)江水引入洞庭湖區(qū)，通過擋水閘門在9月至10月、11月至次年2月引進(jìn)長(zhǎng)江水80億立方米，可灌溉洞庭湖區(qū)商品糧農(nóng)田600萬畝，澤潤(rùn)濕地近2000平方公里;季節(jié)性水利樞紐適用于平原水庫，使平原水庫具有高度環(huán)保要求。[〇〇56]2011年江西受大旱影響，提出了鄱陽湖修建2800米長(zhǎng)的大壩攔住水源，以此對(duì)抗枯水期間的干旱，鄱陽湖南磯濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)5000多畝水面只剩下1000多畝，整個(gè)鄱陽湖濕地的9個(gè)子湖中有8個(gè)干涸。在湖泊的天然出水口修建與常規(guī)水庫相同功能的水閘，會(huì)在生態(tài)方面產(chǎn)生許多負(fù)面的影響，不僅影響下游大城市的供水安全，而且必然延長(zhǎng)湖泊的換水周期，把泥沙淤積在湖泊導(dǎo)致湖泊容積縮小，湖泊下游方向的長(zhǎng)江河道進(jìn)一步缺少泥沙導(dǎo)致河道高程進(jìn)一步下降;季節(jié)性水利樞紐能解決這些問題。[〇〇57]事實(shí)上，江西省想在鄱陽湖邊建大壩的想法早在2011年初就有，但一直爭(zhēng)議不斷， 季節(jié)性水利樞紐可解決這個(gè)問題；
[0058]在鄱陽湖修建季節(jié)性水利樞紐可以大幅提高鄱陽湖枯水季節(jié)水環(huán)境容量，達(dá)到供水、灌溉、保護(hù)水生態(tài)環(huán)境、保護(hù)濕地、消滅釘螺、航運(yùn)、發(fā)電以及水產(chǎn)等方面的興利，同時(shí)具有高度環(huán)保要求;與常規(guī)水利樞紐比較，季節(jié)性水利樞紐的損失是汛水期間沒有發(fā)電；因此鄱陽湖季節(jié)性水利樞紐得到的利益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于損失；
[0059]以鄱陽湖擋水壩為例，陳述湖泊型季節(jié)性水利樞紐的【具體實(shí)施方式】，【具體實(shí)施方式】是:在距離長(zhǎng)江27公里處的鄱陽湖北端，修筑一座長(zhǎng)約2.8公里的混凝土擋水壩，擋水壩的大部分為擋水閘門，兼有慣流式發(fā)電機(jī)組和船閘；并且要求把擋水壩體地下基礎(chǔ)(5)修建在河床底部的地下，修建好鄱陽湖擋水壩之后按以下調(diào)度方式進(jìn)行調(diào)度:
[0060]1.在汛水初期和中期，鄱陽湖擋水壩的擋水閘門是全部打開的，鄱陽湖與長(zhǎng)江為天然連通狀態(tài);湖泊在天然狀態(tài)時(shí)，灌溉、供水、發(fā)電是停止的，船只從擋水閘門中通過；
[0061]2.汛水末期常規(guī)水庫調(diào)度方式是進(jìn)行蓄水用于提高水庫水位，鄱陽湖擋水壩水庫則是在常規(guī)水庫蓄水之前就蓄水到高水位;具體操作是擋水閘門全部關(guān)閉攔截洪水進(jìn)行蓄水;在常規(guī)水庫蓄水之前就蓄水到高水位，這樣調(diào)度的目的是不與常規(guī)水庫同時(shí)蓄水，減緩枯水期的提前出現(xiàn)；
[0062]3.鄱陽湖擋水壩蓄水到正常高水位后，開啟興利作用深水通航、發(fā)電，在干旱時(shí)期對(duì)農(nóng)業(yè)區(qū)提供灌溉、對(duì)居民提供供水、保護(hù)水生態(tài)環(huán)境、保護(hù)濕地，這種興利作用一直發(fā)揮到下一年的枯水末期，船只從船閘通過；
[0063]4.在枯水末期，鄱陽湖擋水壩加大排水量，逐步把擋水壩水量全部排完，所有的興利功能全部停止，擋水閘門全部打開，湖泊回歸到與長(zhǎng)江連通的天然狀態(tài)，這種天然狀態(tài)一直保持到汛水初期和汛水中期;水庫水量在枯水末期排放目的是增加枯水末期的徑流量， 因?yàn)樵谘此跗谂潘畷?huì)與常規(guī)水庫騰空庫容排水是同一時(shí)期，兩者水量相加會(huì)出現(xiàn)下游方向河流徑流量過大問題，因此避免在汛水初期排水；
[0064]5.進(jìn)入汛水末期，又從第1步開始，這樣循環(huán)調(diào)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.季節(jié)性水利樞紐，其特征是:從汛水末期開始到下一年枯水末期，水利樞紐水庫是正 常高水位，興利灌溉、供水、通航、發(fā)電；從枯水末期開始到汛水末期，水利樞紐的擋水閘門 全部打開，興利作用全部停止，水利樞紐庫區(qū)回歸到河道天然狀態(tài);興利作用灌溉、供水、通 航、發(fā)電可以是其中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)；季節(jié)性水利樞紐的調(diào)度方式:1.在汛水初期和中期，季節(jié)性水利樞紐水庫的擋水閘門是全部打開的，水庫庫區(qū)為河 道天然狀態(tài)；.2.在汛水末期，常規(guī)水庫調(diào)度方式是進(jìn)行蓄水用于提高水庫水位，季節(jié)性水利樞紐水 庫則是在常規(guī)水庫蓄水之前就蓄水到高水位；.3.在蓄水期間和蓄水到正常高水位之后，船只從船閘通過;蓄水到正常高水位之后，興 利深水通航、發(fā)電、灌溉、供水；.4.在枯水初期和中期，季節(jié)性水利樞紐水庫保持高水位；.5.在枯水末期，季節(jié)性水利樞紐加大排水量，逐步把水庫水量全部排完，發(fā)電停止，擋 水閘門全部打開，船只從擋水閘門位置通過，水庫庫區(qū)回歸到河道天然狀態(tài)；.6.如果庫區(qū)有春季洄游的魚類在4?6月溯江洄游產(chǎn)卵，則把水庫回歸到河道天然狀態(tài) 的時(shí)間提前到3月份；.7.在枯水末期之后進(jìn)入汛水初期，又從第1步開始，這樣循環(huán)調(diào)度。
【文檔編號(hào)】E02B1/00GK106012949SQ201610579147
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】彭國(guó)洪
【申請(qǐng)人】彭國(guó)洪