專利名稱：用攪沙船和可升降的低水頭水壩治理河流和水庫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種治理河流和水庫的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，治理河流淤塞、解決河流中下游水患的方法之一是在上游修 建水庫，如長江三峽水庫、黃河三門峽水庫等，這種方法可均衡下游水量，減 少洪水對下游的危害，減少下游河床淤塞，并具有強(qiáng)大的水力發(fā)電能力，是治 理河流水患的首選方法。此外，還有通過挖泥船等機(jī)械人工疏通河道、用人力 或自然力迫使河流改道、植樹造林加強(qiáng)水土保持等諸多方法。各種方法都能取 得明顯的成效，但都難起到根治的作用。以黃河為例，三門峽水庫雖已建成多 年，但下游河床增高、汛期水患威脅，非汛期斷流等現(xiàn)象仍然存在，同時庫區(qū) 淤塞逐年加劇，黃河治理成為數(shù)千年來無法徹底解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用攪沙船和可升降的低水頭水壩治理河流和水 庫的方法，以有效解決河流、水庫的泥沙淤塞問題，體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與自 然力的完美結(jié)合。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
a. 使用攪沙船沖擊河床或水庫中沉積的泥沙，使泥沙被水流帶走，由此形 成窄而深的河流主水道，即河流中的運(yùn)河，使水流暢通，且流深流急，泥沙不 再沉積；
b. 河流主水道形成后，沿河修建一個或一個以上的截水高度可以調(diào)整的 低水頭可升降水壩，汛期將壩降低，不影響泄洪，非汛期升高水壩，增加河流的蓄水。
以下對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的攪沙船是將攪沙裝置安裝在機(jī)動船上構(gòu)成，船用于承載攪沙裝置 及其附屬設(shè)備，同時為攪沙裝置提供工作動力。
本發(fā)明所述攪沙船裝配的攪沙裝置具有流體沖擊式和機(jī)械挖掘式二類。 采用流體沖擊式結(jié)構(gòu)，其基本工作原理是向河床噴射具有一定壓力的河水， 沖擊河底沉積的泥沙，使泥沙混入河水并增加河水的擾動，減緩水中泥沙的沉 降。它又可以具有多種形式，主要可分為整體式和分體式結(jié)構(gòu)兩大類。
參見圖l，整體式的攪沙裝置的結(jié)構(gòu)是它具有旋轉(zhuǎn)葉輪l，支撐臺2，軸承 座3，旋轉(zhuǎn)軸4，傳動輪5和軸承6。旋轉(zhuǎn)軸4經(jīng)軸承6、軸承座3相聯(lián)，軸承 座3固定在支撐臺2上。系統(tǒng)通過傳動輪5，帶動旋轉(zhuǎn)軸4和葉輪1旋轉(zhuǎn)攪動 河水，葉輪1與軸流式水泵的葉輪類似，使河水沿軸向方向向下噴出，沖擊河 底泥沙，實現(xiàn)攪沙的功能。
參見圖2，分體式的攪沙裝置的結(jié)構(gòu)是它具有噴水孔7，噴水頭8，軟水管 9，支撐軸10和支撐臺2。其河水增壓泵安裝在船上，泵的出水口與軟水管 9相聯(lián)，圖中未畫出。軟水管9的另一端與噴水頭8相聯(lián)，并固定在支撐軸IO 上，支撐軸10上端固定在支撐臺2上，下端與噴水頭8緊固連接。河水通過軟 水管9進(jìn)入噴水頭8，從噴水孔7中噴出，沖擊河底泥沙，實現(xiàn)攪沙功能。
二種結(jié)構(gòu)形式的攪沙裝置的支撐臺都能沿軸向平動和在與水平方向成oQ 900的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。平動的目的是根據(jù)河床的高低調(diào)節(jié)水流沖擊河床的距離；轉(zhuǎn) 動的目的是調(diào)節(jié)水流沖擊河床的角度。裝置的下端都安裝河床探測傳感器和紅 外線攝象頭，所獲取的信息輸入系統(tǒng)控制計算機(jī)，自動調(diào)節(jié)裝置的入水深度， 即控制支撐臺沿軸向的平動，同時還可以記錄河床暗礁分布情況，以利于河床整理。攪沙裝置沖擊河床的反作用力是攪沙船前進(jìn)的動力，提高了攪沙船的能
效。通過控制支撐臺的轉(zhuǎn)動角度，可以改變船的航速。oD時船獲得的驅(qū)動力最
小，90°時船獲得的驅(qū)動力最大，船速同樣通過i十算機(jī)進(jìn)行控制。
機(jī)械挖掘式攪沙裝置的基本結(jié)構(gòu)是使用機(jī)械設(shè)備直接挖掘河底泥沙，使泥 沙進(jìn)入河水。如圖3所示，機(jī)械式攪沙裝置的典型結(jié)構(gòu)是將攪沙輪11安裝在轉(zhuǎn) 軸12上。攪沙輪在機(jī)動船的牽引下旋轉(zhuǎn)，其葉片直接挖掘泥沙，使之進(jìn)入河水。 本發(fā)明方法用于治理河流淤塞時，是使用攪沙船攪動主水道河床沉積的泥 沙，使泥沙進(jìn)入河水， 一部分隨河水進(jìn)入大海， 一部分在主水道兩側(cè)沉積，在 河床上開掘出一條窄而深的主水道，即河流中的運(yùn)河，令河水主要在此運(yùn)河中 流動，增加河水的挾沙能力，形成束水攻沙的態(tài)勢，使河床不再淤塞。
本發(fā)明使用攪沙船開掘主水道，為了減少攪動的泥沙在主水道的重新沉積， 增加河水?dāng)y帶的泥沙在主水道兩側(cè)的沉積量，攪沙期間，可在主水道每距一定 距離放置一個浮動的分水塊，分水塊可用鐵錨定位在正開掘的主水道中間；也 可安裝在攪沙裝置后面，由攪沙船牽引。含有新攪動的泥沙的河水沿主水道流 動，遇分水塊將改變流動方向，向兩側(cè)輻射，可增大進(jìn)入主水道兩側(cè)的泥沙量。 由攪沙船牽引的分水塊能及時將含泥沙的河水向主水道兩側(cè)輻射，分流效果好， 但能耗稍大。
參見圖4,分水塊的表面形狀可以是平面、流線型或其他曲面。分水塊的 橫截面可以是三角形、矩形或其他形狀。
本發(fā)明使用攪沙船開掘主水道可以在河流全線同時展開攪沙，上游河段攪 起的泥沙肯定將有部分在下游河段主水道沉積，將導(dǎo)致重復(fù)攪沙和上游河段河 床挖掘深，越是接近入?？冢哟蚕陆翟叫〉那闆r發(fā)生。為避免河床下降差異 過大，可通過調(diào)整攪沙船的分布密度來解決，即河段上游區(qū)攪沙船分布密度小，下游逐步加大分布密度。
也可集中力量，從下游入?？陂_始，分段攪沙。如圖5所示，圖中有已攪 沙河段主水道13,在攪沙河段主水道14，兩側(cè)沉積泥沙15,主水道兩側(cè)河面 16。由于已攪沙河段的主水道初步形成，具有良好的束水攻沙功能，河水中的 泥沙很難在此主水道沉積。集中攪沙雖然使河水含沙量急劇增加，被攪動的泥 沙在原地沉積的數(shù)量增大，但由于分段攪沙，在攪沙河段主水道14的含高沙量 的河水進(jìn)入主水道已成型的河段主水道13距離小，且由于已攪沙河段主水道 13初步形成的束水攻沙作用，雖然泥沙含量高，但泥沙在主水道的沉積將很少， 分段攪沙入海泥沙將比全線同時展開增加，而且避免了河段上游攪動的泥沙重 新淤積下游河段的情況發(fā)生。攪起的泥沙一部分沉積在主水道兩側(cè)， 一部分進(jìn) 入已攪沙河段主水道13,流入大海。
本發(fā)明所述升降壩是指截水高度可調(diào)節(jié)的水壩，由固定水壩和活動水壩構(gòu) 成。汛期放下活動水壩，使壩處于水下，以利于泄洪和通航；非汛期升起活動 壩蓄水，以保持壩的上游的水位在需要的高度，并可根據(jù)河流全線的水資源情 況，對活動壩上升的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
參見圖6，可升降水壩的結(jié)構(gòu)是活動水壩(截水板)20穿過固定水壩21， 汛期下放，與固定水壩21上表面平齊，以利洪水通過。固定水壩21的表面可 以高于、等于或低于主水道河床17。非汛期，通過下部千斤頂19，將截水板 20升高，高度根據(jù)需要調(diào)節(jié)。固定水壩21每距一定距離有一個凸出壩面的三 角形支架，圖中沒有畫出，用于承載截水板20承受的水的壓力。截水板20下 部的支撐塊18用于支撐截水板20的重量，釋放千斤頂19承受的壓力。千斤頂 19由電動機(jī)驅(qū)動，受計算機(jī)控制，圖中沒有畫出。各截水板的寬度和高度根據(jù) 非汛期需要的最高水位和千斤頂?shù)某休d能力確定。各截水板之間可以留有泄洪通道，如圖6所示，也可不留泄洪通道，根據(jù)需要確定。水壩固定高度和截水 板伸出壩面高度根據(jù)實際地理條件和水資源情況決定。圖中只畫出了水壩的一 部分。
此外，還可以增建船閘，保證河流全線全年通航；也可修建低水頭發(fā)電站 和抽水站，開發(fā)水力資源，并利用自身生產(chǎn)的電能將河水輸送到河兩岸的灌溉 渠道，實現(xiàn)能源的綜合利用。
本發(fā)明所述升降壩修建的基礎(chǔ)是河流主水道已形成，并具有良好的挾水攻 沙效果，河流不再淤塞。同一河流，可以在不同河段修建多個升降壩，并通過 協(xié)調(diào)各水壩活動壩升高的高度，保證河流各段水位和蓄水量的合理分配，解決 汛期順利泄洪和非汛期水資源的儲蓄、利用，防止枯水季節(jié)下游缺水、斷流情 況的發(fā)生。
綜上所述，本發(fā)明提供的治理河流的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 攪沙船安裝的攪沙裝置可以是機(jī)械挖掘式，用于由淤積而成，且無暗礁 的河床攪沙；也可以是流體沖擊式，用于河床地形復(fù)雜或有暗礁存在的河床攪沙。
2、 由于是在河床上開運(yùn)河，挖掘出一條窄而深的主水道，而不是在河道的 整個河面攪沙，攪沙量相對明顯減少，且由于河水將主要在主水道中流動，水 深、水急，束水攻沙效果好，可使河流不再淤塞，且河床明顯降低，河流水患 被徹底根治。
3、 利用河水自身的運(yùn)載能力，將攪動的主水道泥沙輸送到主水道兩側(cè)和大 海，不需要運(yùn)輸設(shè)備，體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)與自然力的完美結(jié)合。
4、 分水塊的使用，迫使含有新攪起泥沙的河水及時向主水道兩側(cè)輻射，減 少了泥沙在主水道重新沉積的數(shù)量，增加了泥沙在主水道兩側(cè)的沉積，增強(qiáng)了攪沙效果。5、 可采用不同的攪沙策略。既可采用沿河流全線同時展開攪沙的方法，也 可采用分段攪沙的方法，根據(jù)河流實際情況確定。6、 在河流落差較大處修建升降壩，既保證了汛期泄洪的需要，又在非汛期 留住了河水，解決枯水季節(jié)的缺水、斷流問題，為河流全線水資源的合理分配 提供了切實可行的方法，并可開發(fā)河流的水力資源，有利于農(nóng)業(yè)灌溉和河水使用,因此，本發(fā)明將為治理泥沙淤塞嚴(yán)重的河流，如治理黃河，開辟了一條新途徑。


-圖1是本發(fā)明整體式攪沙裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的分體式攪沙裝置結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本發(fā)明的攪沙輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明分水塊示意圖；圖5是本發(fā)明的分段攪沙示意圖；圖6是本發(fā)明可升降水壩結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是主水道截面圖。在圖中l(wèi)一旋轉(zhuǎn)葉輪，4一旋轉(zhuǎn)軸，7—噴水孔，IO—支撐軸，2—支撐臺， 5—傳動輪， 8—噴水頭， ll一攪沙輪3—軸承座，6—軸承，9一軟水管， 12—轉(zhuǎn)軸13—己攪沙河段主水道,14一在攪沙河段主水道，15—主水道兩側(cè)沉積的泥沙， 16—主水道兩側(cè)水面， 17—主水道河床， 18—支撐塊， 19一千斤頂， 20~活動水壩， 21—固定水壩。
具體實施方式
本發(fā)明方法用于黃河治理。黃河每年將大量的泥沙帶入東海，同時也將部分泥沙留在河床，使河床不 斷增高，致使汛期水患危及兩岸，枯水季節(jié)下游斷流。千百年來，為治理黃河， 中華民族付出了無數(shù)的人力、財力、物力乃至生命。采用本發(fā)明提供的使用攪 沙船和在黃河沿線分布攪沙船清理主水道河床，開掘出黃河窄而深的主水道， 以及修建截水高度可以調(diào)節(jié)的低水頭水壩，可徹底治理黃河水患，并解決黃河 下游缺水、斷流問題。前期，攪沙船主要分布在黃河下游和黃河中游的寧蒙段及三門峽庫區(qū)，若 每公里配備一艘，約需2000艘，在取得一定攪沙成效后，再逐步擴(kuò)展到黃河全 線。攪沙船以清理黃河主水道為主，清理河道寬度在100 200m內(nèi)，中游窄， 下游較寬，根據(jù)各地所需灌溉水位確定。以清理寬度100m計算，若攪沙船的 設(shè)計為平均時速10Km，沖擊河床的寬度為20m，則每小時沖擊河床2次，以 每次沖起泥沙厚度為2cm計算，則每小時進(jìn)入河水的泥沙為4000m3 ，每天為 96000m3 ，河床每日降低96cm。黃河全線2000艘船，日攪沙量為1.92億m3 。 船只僅在汛期工作，以120天計算，則共攪沙230億m3 。攪沙船攪起的河底泥沙究竟能否被河水帶走，這是決定攪沙船有無存在價 值的關(guān)鍵因素。根據(jù)我國對黃河長期的研究表明，黃河水的挾沙能力是很強(qiáng)的。 以1992年發(fā)生的高含沙量洪水為例，含沙量大于300kg/m3持續(xù)時間長達(dá)67小時。更有1933年黃河三門峽站，洪峰流量22000 m3/s，最大含沙量519 kg/m3 ; 1973年8月，花園口洪水流量4000 5000 m3/s，最大含沙量450 kg/m3 ，是月 均含沙量的三倍。而黃河正常挾沙量，以河口段為例，在流量1000m"s時，只 有34 kg/m3 。在相同過水面積的測算中，挾沙能力的增加為流速增加的2.22 次方/m3。實際挾沙量并沒有遵循這一規(guī)律，挾沙量出現(xiàn)如此大的懸殊，顯然與 河水的流速和進(jìn)入河水的泥沙數(shù)量有關(guān)，河水流速越高，挾沙能力固然越強(qiáng)， 而挾沙量還取決于進(jìn)入河水的泥沙數(shù)量，進(jìn)入河水的泥沙越多，河水的挾沙量 也會越高。根據(jù)統(tǒng)計資料，黃河下游的年均總水量500億m3，水量在汛期與非 汛期分配比例為6:4,則汛期總水量為300億m3，汛期入海泥沙總量10億噸， 汛期平均含沙量30kg/m3，分別按照上面介紹的黃河歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過的519 kg/m3、 450kg/mS和300kg/mS三次大含沙量計算，在汛期黃河水能攜帶入海的 泥沙分別為155億噸、135億噸和90億噸，是現(xiàn)在黃河入海泥沙總量的15.5倍、 13.5倍和9倍，顯然黃河水的挾沙能力在正常情況下，并沒有得到充分發(fā)揮。 因此，用攪沙船增加進(jìn)入河水的泥沙量，是完全可行的。若230億m3的泥沙全部進(jìn)入黃河水中，按照汛期平均總水量300億mH十 算，以體積論，達(dá)到總水量的77%;以重量論，達(dá)到總水量的250%以上。大量 的泥沙被攪沙船攪動，為提高黃河水的挾沙量提供了可能。但同時也可以肯定， 這攪起的泥沙，不會全部隨黃河水進(jìn)入大海，大部分將重新沉積。參照黃河歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)的大挾沙量，取其最小值9倍的1/3進(jìn)行估算，則 含沙量為90kg/m3，由于攪沙，將新增入海泥沙20億噸，2000公里主水道河 床平均下降3米。同時，由于攪沙裝置對主水道下部的水流產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動，被攪動的泥沙 并不會立即全部沉積在原地，將有很大一部分進(jìn)入河水。泥沙進(jìn)入黃河水后，由于河道的彎曲和河床的凹凸不平等原因，河水不會沿主水道直線流動，因此泥沙將在整個河面上重新沉積，并不是全部沉積在新開掘的100米主水道上。另外，由于主水道位于河的中心，本來水的流速就最大，加上攪沙船的挖掘， 河床日漸加深，流速將進(jìn)一步增大，進(jìn)入河水的泥沙在主水道的沉積將小于主 水道兩側(cè)的河面。在河床較平整，河道直線部分較長的河段，為讓河水及時將攪起的泥沙帶 到主水道兩側(cè)，攪沙期間，可在主水道每距一定距離放置一個浮動的分水塊如圖4所示。分水塊用比重稍大于河水的材料制成，可用鐵錨定位在正開掘的主 水道中間；也可安裝在攪沙裝置后面，由攪沙船牽引。含有新攪動的泥沙的河 水沿主水道流動，遇分水塊將改變流動方向，向兩側(cè)輻射，可增大進(jìn)入主水道 兩側(cè)的泥沙量。由攪沙船牽引的分水塊能及時將含泥沙的河水向主水道兩側(cè)輻 射，分流效果好，但能耗稍大。黃河下游河面很寬，.最寬處為河南長坦縣大車集，兩岸相距20公里。按照 最保守的估算,_設(shè)河水?dāng)y帶新攪起的泥沙在河面分布的寬度平均為1000米，按 照相同的沉積率計算，進(jìn)入河水的泥沙將只有10%重新沉積到主水道。若設(shè)計 保證攪沙船攪動的泥沙有50%進(jìn)入河水，僅50%在原地沉積，將有115億,巧3 的泥沙進(jìn)入河水，扣除重新回到主水道的11.5億r^和進(jìn)入大海的20億噸(約 6億m3)，在主水道兩側(cè)沉積的泥沙有95億1113以上。由此可見，開掘黃河主 水道，實際是在黃河內(nèi)開掘運(yùn)河,且運(yùn)河的幵掘，主要是通過河水將泥沙運(yùn)送 到運(yùn)河兩側(cè)，而不是將泥沙送入大海。換言之，黃河水龐大的運(yùn)輸力量，將大 量泥沙通過"短途運(yùn)輸"，送到了主水道兩側(cè)的河灘;少部分通過"長途運(yùn)輸", 送入東海，總運(yùn)量約100億m3 ,相當(dāng)于十噸卡車運(yùn)載33億車次，大自然的力 量是人力不可相比的。通過一年攪沙，2000公里長、IOO米寬的主水道一年將至少加深50米。隨著河床下降，100米主水道兩側(cè)的泥沙將崩塌進(jìn)入主水道，這種崩塌使進(jìn)入河水的泥沙增加。在攪沙前期，增強(qiáng)了攪沙船攪沙的效果；在攪沙后期，為了形成規(guī)則的主水道，可適當(dāng)擴(kuò)大攪沙寬度，使100米主水道兩側(cè)與水平面 成30°左右的斜坡，大范圍的塌陷將不再出現(xiàn)。設(shè)形成的主水道如圖七所示， 圖中主水道按底寬100米、深50米設(shè)計，則過水面積為9330m2。若水的流速 為lm/s，總流量可達(dá)到9330m3/s。黃河汛期四個月平均流量3000 m3/s，非汛期 八個月的平均流量1000mVs,從上述數(shù)據(jù)可以看出，黃河之水無論汛期或非汛 期，都將納入主水道。主水道的實際過水面積S與水深X有關(guān)，由下式計算<formula>formula see original document page 13</formula>而實際水深X取決于流量Q和流速V，三者的關(guān)系由下式給出<formula>formula see original document page 13</formula>根據(jù)上式，按照黃河汛期平均流量3000mVs計^:,流速lm/s時，水深21.8m; 流速2m/s時，水深12.4m,其余類推。上述分析說明，IOO米寬的主水道可以 基本滿足黃河水流暢通的需要，也就是說，實際泥沙運(yùn)量只需120億m3 。實 際主水道要根據(jù)黃河各段的灌溉需要、年最大流量和現(xiàn)有河床高度等具體情況 設(shè)計。人工開掘的主水道初步形成后，由于水深、水急，河水對主水道兩側(cè)及 主水道河床的沖刷加劇，最終形成的主水道的寬度和深度由各處的水流在自然 力的動態(tài)平衡下確定。以上是按照黃河中下游全線同時展開攪沙估算。全線同時展開攪沙，上游 河段攪起的泥沙肯定將有部分在下游河段主水道沉積，將導(dǎo)致重復(fù)攪沙和上游 河段河床挖掘深，越是接近入?？冢哟蚕陆翟叫〉那闆r發(fā)生。為避免河床下降差異過大，可通過調(diào)整攪沙船的分布密度來解決，即河段上游區(qū)攪沙船分布 密度小，下游逐步加大分布密度。另外，也可集中力量，從下游入海口開始，分段攪沙，如圖五所示。圖中13—已攪沙河段主水道，14一在攪沙河段主水道，15—兩側(cè)沉積的泥沙，16— 主水道兩側(cè)水面。設(shè)將2000艘船集中在100公里內(nèi)，則按照前面的估算，每日 主水道河床將下降近10米，六日內(nèi)就可形成100米寬，50米深的主水道。此 主水道將具有良好的束水攻沙功能，河水中的泥沙很難在此主水道沉積。集中 攪沙雖然使河水含沙量急劇增加，被攪動的泥沙在原地沉積的數(shù)量增大，但由 于分段攪沙，在攪沙河段14的含高沙量的河水進(jìn)入主水道已成型的河段13距 離小，且由于已攪沙河段13初步形成的束水攻沙作用，雖然泥沙含量高，但泥 沙在主水道的沉積將很少，分段攪沙入海泥沙將比全線同時展開增加，而且避 免了河段上游攪動的泥沙重新淤積下游河段的情況發(fā)生。攪起的泥沙一部分沉 積在主水道兩側(cè)， 一部分進(jìn)入已攪沙河段主水道13，流入大海。上面所述束水攻沙作用，是指河床加深變窄后，河水的挾沙能力將增強(qiáng)。 按扎馬林公式計算，當(dāng)河寬縮窄到六分之一時，相應(yīng)挾沙能力將提高到九倍。 因此，攪沙船使用越久，河床越低，河水越深，束水攻沙的作用越強(qiáng)。這不但 反映出使用攪沙船清理河床具有良性循環(huán)的效果，同時，可以預(yù)見，經(jīng)過較長 時期的河床清理，黃河水道的束水攻沙能力不斷增強(qiáng)，最終黃河水道暢通，泥 沙不再淤積，水患不興，攪沙船在主水道完成其歷史使命，將只在三門峽等庫 區(qū)和入?？诖嬖?。攪沙船的使用，使清理區(qū)域內(nèi)，河床日漸下降，河水暢通無阻，泥沙不再 淤積，為修建黃河上的"都江堰"提供了可能。修建的目的是充分利用黃河水資源，汛期不影響泄洪，非汛期增加黃河的儲水量，使黃河下游無缺水、斷流之憂。為此，可在中下游選擇落差較大處，每距數(shù)百公里，修建一座低水頭水壩， 壩的截水高度可以自由調(diào)節(jié)，即升降壩。汛期水壩處于水下較深處，不影響泄 洪和通航，非汛期增加壩的高度，增加黃河各段的儲水量，并可根據(jù)需要調(diào)整 各河段的水位，做到合理分配和利用。水壩固定高度hl和截水板伸出壩面高度h2根據(jù)實際地理條件和水資源情況決定。上游水位h等于二者之和，艮P:h=hl+h2如前所述，主水道形成后，黃河下游1300公里主水道達(dá)到設(shè)計的50米水 深，主水道內(nèi)蓄存的水量將有120億噸，且不需要淹沒農(nóng)田、修建庫區(qū)，大堤 也不需要加高。此外，還可以增建船閘，保證黃河中下游全線全年通航；也可修建低水頭 發(fā)電站和抽水站，利用自身生產(chǎn)的電能將黃河水輸送到黃河兩岸的灌溉渠道， 實現(xiàn)能源的綜合利用。從使用攪沙船清理河床到修建水壩，是一個龐大的系統(tǒng)工程。主要經(jīng)費(fèi)可 分為河床清理費(fèi)和水壩建設(shè)費(fèi)二大部分。水壩應(yīng)在對河床進(jìn)行卓有成效的清理 后開始修建，因此，資金可以分期投入。河床清理費(fèi)按照投入2000艘攪沙船計算，每艘攪沙船價格在200萬左右， 需要資金共40億元。船的動力約200Kw，按照現(xiàn)有電價計算能源消耗費(fèi)(實際 為燃油費(fèi))，每天每船約需要6000元，全年按照汛期工作120天計算，每艘船 需要能源消耗費(fèi)72萬元，加上工資、維護(hù)費(fèi)，約需100萬元。則每年總費(fèi)用 20億元。實施河床清理，第一年共需要經(jīng)費(fèi)約60億元，考慮到前面估算的誤 差，按黃河全線10年清理基本結(jié)束，預(yù)計需要240億元。若在黃河下游1300公里內(nèi)，修建5座水壩，如前所述，由于不需加高黃河 大堤，不需移民擴(kuò)建庫區(qū)，水頭低，壩承受的水壓力也小，對壩的要求沒有高 水頭水壩高，如按照圖五設(shè)計主水道，壩承受水壓的實際長度只有273米，因 此壩的建設(shè)費(fèi)用要比修建三峽或三門峽大壩少得多，如果包括建立蓄能電站和 灌溉樞紐等配套工程，設(shè)每座水壩投資50億元，則水壩建設(shè)總費(fèi)用為250億元。上述二項相加，治理黃河總費(fèi)用為490億元。十年治理結(jié)束，每年需要投 資約50億元。此項費(fèi)用，與數(shù)千年來中華民族治理黃河水患的投入相比，是微 不足道的。投入490億元，實現(xiàn)中華民族數(shù)千年來根治黃河的夢想，其社會意 義之大，是顯而易見的。隨著清沙工程的展開，黃河主水道的河床將不再增高，相反將逐年下降， 黃河水將逐漸進(jìn)入主水道，暢通無阻，奔騰不息。主水道兩側(cè)將有大量的河灘 地露出水面，可供耕種或植樹造林。黃河全線將實現(xiàn)全年通航，黃河的水運(yùn)能 力將獲得空前的增長。黃河大堤不用再加高加固，河床下降，高高的大堤不再 是防止黃河水患的屏障，而是和萬里長城一樣，成為中華民族文明的歷史見證。 汛期黃河再無水患，兩岸人民的生命財產(chǎn)獲得空前的保障。非汛期，黃河水資源豐富，缺水?dāng)嗔鞑辉佻F(xiàn)，僅下游就蓄水120億噸，南水何需北調(diào)，黃河之水 用之不竭，兩岸農(nóng)田終年得到充分灌溉，農(nóng)業(yè)和漁業(yè)都將出現(xiàn)歷史新高。除了上述難以盡言的社會效益外，治理費(fèi)用可以通過各水壩蓄能電站的供 水、供電得到回收，并為持續(xù)發(fā)展提供后續(xù)資金。利用本發(fā)明的攪沙船將黃河主水道河床沉積的千年泥沙送入汛期黃河滾滾 急流中，開掘出黃河窄而深的主水道，形成束水攻沙的有利態(tài)勢，實現(xiàn)根治黃 河的夢想，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與自然力的完美結(jié)合。將使三門峽水庫不為逐年增 加的淤積問題所困擾；使黃河中下游修建自己的"都江堰"成為可能。汛期黃河再無水患；非汛期留住黃河水，留住黃河母親甘甜的乳汁，哺育兩岸黃河兒 女。 一年中的黃河，四個月(汛期)濁浪濤天，八個月(非汛期)碧波蕩漾， 這不是美麗的神話，而科學(xué)的是真實。
權(quán)利要求
1. 一種治理河流和水庫的方法，其特征在于a.使用攪沙船沖擊河床或水庫中沉積的泥沙，使泥沙被水流帶走，由此形成窄而深的河流主水道，即河流中的運(yùn)河，使水流暢通，且流深流急，泥沙不再沉積；b.河流主水道形成后，沿河修建一個或一個以上的截水高度可以調(diào)整的低水頭可升降水壩，汛期將壩降低，不影響泄洪，非汛期升高水壩，增加河流的蓄水。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，攪沙船是將 攪沙裝置安裝在機(jī)動船上構(gòu)成，船用于承載攪沙裝置及其附屬設(shè)備，同時為攪 沙裝置提供工作動力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，所述攪沙船 裝配的攪沙裝置為流體沖擊式，它是向河床噴射具有一定壓力的河水，沖擊河 底沉積的泥沙，使泥沙混入河水并增加河水的擾動，減緩水中泥沙的沉降。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，攪沙船裝配 的攪沙裝置為機(jī)械挖掘式，它是使用機(jī)械設(shè)備直接挖掘河底泥沙，使泥沙進(jìn)入 河水。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，為治理河流 淤塞的方法，它是使用攪沙船攪動主水道河床沉積的泥沙，使泥沙進(jìn)入河水， 一部分隨河水進(jìn)入大海， 一部分在主水道兩側(cè)沉積，在河床上開掘出一條窄而 深的主水道，即河流中的運(yùn)河，令河水主要在此運(yùn)河中流動，增加河水的挾沙 能力，形成束水攻沙的態(tài)勢，使河床不再淤塞。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，在使用攪沙 船開掘主水道時，為了減少攪動的泥沙在主水道的重新沉積，增加河水?dāng)y帶的 泥沙在主水道兩側(cè)的沉積量，攪沙期間，在主水道每距一定距離放置一個浮動 的分水塊，分水塊用鐵錨定位在正開掘的主水道中間或安裝在攪沙裝置后面， 由攪沙船牽引，使含有新攪動的泥沙的河水遇分水塊改變流動方向，向兩側(cè)輻 射，以增大進(jìn)入主水道兩側(cè)的泥沙量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，所述使用攪 沙船開掘主水道是在河流全線同時展開攪沙或是集中力量，從下游入?？陂_始， 分段攪沙。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，所述升降壩 是指截水高度可調(diào)節(jié)的水壩，它由固定水壩和活動水壩構(gòu)成，汛期放下活動水 壩，使壩處于水下，以利于泄洪和通航；非汛期升起活動壩蓄水，以保持壩的 上游的水位在需要的高度，并根據(jù)河流全線的水資源情況，對活動壩上升的高 度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，在同一河流 的不同河段修建多個升降壩，并通過協(xié)調(diào)各水壩活動壩升高的高度，保證河流 各段水位和蓄水量的合理分配，解決汛期順利泄洪和非汛期水資源的儲蓄、利 用，防止枯水季節(jié)下游缺水、斷流情況的發(fā)生。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述治理河流和水庫的方法，其特征在于，在河流上 增建船閘，保證河流全線全年通航，或修建低水頭發(fā)電站和抽水站，開發(fā)水力 資源，并利用自身生產(chǎn)的電能將河水輸送到河兩岸的灌溉渠道，實現(xiàn)能源的綜 合利用。
全文摘要
一種治理河流和水庫的方法，它是使用攪沙船沖擊河床或水庫中沉積的泥沙，使泥沙被水流帶走，由此形成窄而深的河流主水道，即河流中的運(yùn)河，使水流暢通，且流深流急，泥沙不再沉積；河流主水道形成后，沿河修建一個或一個以上的截水高度可以調(diào)整的低水頭可升降水壩，汛期將壩降低，不影響泄洪，非汛期升高水壩，增加河流的蓄水。本發(fā)明可有效解決河流、水庫的泥沙淤塞問題，體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與自然力的完美結(jié)合。
文檔編號E02F5/00GK101245589SQ20071003442
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者羅良才 申請人:湖南人文科技學(xué)院