專利名稱：非耕地蓄水防洪防旱增加地下水補(bǔ)給系統(tǒng)工程的制作方法
非耕地蓄水防洪防旱增加地下水補(bǔ)給系統(tǒng)工程
本發(fā)明屬于水利工程和農(nóng)牧業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。 我國的洪澇災(zāi)害每年都有，直接經(jīng)濟(jì)損失都在1000億元以上。防治洪澇災(zāi)害對(duì)保 障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全是極為重要的。干旱使我國許多地區(qū)年年干旱，近年非洲災(zāi)難深重。 全世界洪澇和干旱災(zāi)害的頻發(fā)，已影響到社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。洪澇和干旱災(zāi)害的防治是當(dāng)前 人類面臨的主要環(huán)境問題之一。 當(dāng)前對(duì)洪澇和干旱災(zāi)害的防治，存在兩種不足傾向于以被動(dòng)防治為主；把洪、 澇、旱三者分別防治。因此，投入很大，實(shí)效有限。 本人已發(fā)明《城鎮(zhèn)雨水零排放系統(tǒng)工程》，使城鎮(zhèn)范圍內(nèi)的降水全部滲入地下，作 為降水區(qū)范圍內(nèi)的供熱水水源；又提出了《耕地蓄水防洪防旱增加地下水補(bǔ)給系統(tǒng)工程》 (均已申請(qǐng)發(fā)明專利)。城鎮(zhèn)和耕地范圍內(nèi)降水的得到貯存和因地因時(shí)的調(diào)控，可以使多數(shù) 大小河流的流量和地下水位趨于穩(wěn)定，在防治洪澇和干旱方面起巨大作用。但在地球表面， 城鎮(zhèn)和耕地只占很小部分。我國耕地面積為18.26億畝，而僅牧草地面積就達(dá)39.3億畝， 還有更大面積的荒山野嶺。所以將廣袤草地和山嶺的降水，與城鎮(zhèn)和草地耕地的降水一起 調(diào)控與利用，才可能做到天下無洪、少旱，在其它措施配合下實(shí)現(xiàn)全球常年農(nóng)牧漁的豐收， 人類食物安全就有了根本保證。 對(duì)山區(qū)降水的利用與調(diào)控，迄今為止僅限建水庫養(yǎng)殖加發(fā)電。但由于適宜建水庫
的河谷等地形太少，水庫對(duì)這方面的作用相當(dāng)有限，且往往土方量和投資很大。若將水庫的
概念由筑高壩貯水?dāng)U充為挖坑筑低壩貯水，則水庫對(duì)庫區(qū)地形的苛求就不再存在，地球表
面的降水到處可以入"庫"貯存與利用。這在地理和地質(zhì)上是完全可行的。 在山麓附近的地帶，它是第四紀(jì)全新世的坡積、沖積物；在山區(qū)開闊較平坦的山谷
中，它也是這樣的松散沉積物。在這樣的地理?xiàng)l件的地區(qū)，大致沿地形等高線挖溝，挖出的
土方就近堆成矮堤。由于庫區(qū)地形平緩、面積又大，矮堤可有可觀的庫容。 現(xiàn)代挖掘機(jī)械和材料，為平地緩坡建水庫提供了有利條件。 現(xiàn)代挖掘機(jī)械的效率很高，且已在許多地區(qū)普遍使用。挖掘機(jī)就近取土、筑堤，工 程進(jìn)度快，投資少；，也可用推土機(jī)推土筑堤。挖掘機(jī)的動(dòng)力，除柴油外，還可用網(wǎng)電，或風(fēng) 電和光電。在干旱少雨地區(qū)，為控制庫坡、庫底和堤壩滲漏，可鋪塑料膜。在庫水作為水源 時(shí)，不必挖引水明溝，可用雙面搪玻璃鋼管(它幾乎不會(huì)腐蝕，且不易結(jié)垢，結(jié)垢了易清除， 故可長期使用)，自流供水或加壓抬高水位后自流供水。當(dāng)集水區(qū)作為水源地采取保護(hù)措施 后，這水庫的清潔水源還可自流為居民供飲用水。
按地形不同，這平地建水庫可分四種情況
沿山麓挖溝筑壩，可選地形圖上一條等高線位置建水庫。 在開闊緩坡的山谷推土挖溝筑堤以推土機(jī)推出一定的水平面積，再挖溝筑堤。
對(duì)周圍的或大或小的標(biāo)高相近的高山區(qū)或隆起地區(qū)，可沿圍繞它們周圍的封閉等 高線建環(huán)形水庫。大型的高山區(qū)，如我國的泰山山脈，其周邊為高程相近的平原區(qū)，可建大 型的環(huán)形水庫。 對(duì)平緩單向傾斜草原，可每隔幾米(或十幾米)高差，挖溝筑堤，類似于平原梯田。
上述四種水庫可合稱平地水庫，它們的主要功能因當(dāng)?shù)氐臍夂蚨ā＝邓S富的 地區(qū)，主要為調(diào)節(jié)地表逕流(穩(wěn)定河流水位)和為地下水提供補(bǔ)給充足穩(wěn)定的水源為主。在 極干旱地區(qū)，要促使降水全部經(jīng)滲透補(bǔ)給地下水，使地下水水位穩(wěn)定且較高，有利提高毛細(xì) 水上升高度，防止土壤出現(xiàn)旱象。但在大部分地區(qū)，兼有畜水供水、調(diào)節(jié)地表逕流、補(bǔ)給地下 水和發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)的功能。對(duì)長大型水庫(如環(huán)泰山水庫)和大型山麓的水庫，還可作為運(yùn) 河使用，可行駛客運(yùn)和貨運(yùn)船只。 水庫建造必然會(huì)毀掉許多綠地甚至耕地，但這會(huì)有更多的生態(tài)效益。上述建庫地
區(qū)非耕地占絕大部分。這些地方生態(tài)效益多不好，綠色植物吸收的(A量相對(duì)不多。當(dāng)建
成平地水庫后，水中的藻類和水草吸收的C02遠(yuǎn)高于同面積的陸生植物。水庫生產(chǎn)的植物
類(如蓮藕、菱角和茭白等)和動(dòng)物類(如魚類、龜鱉、蟹蝦、貝類和珍珠)的產(chǎn)值將遠(yuǎn)高于
同面積的陸地產(chǎn)出，經(jīng)濟(jì)效益更為突出，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民致富、村鎮(zhèn)發(fā)展的最佳選擇。當(dāng)?shù)厝藗?br> 的蛋白質(zhì)來源可由畜禽為主，改為以水產(chǎn)品為主。禽畜要與人爭糧爭地，其肉類含膽固醇也
高，還易發(fā)生人禽、人畜共患的疾病或傳染病，而魚類等就沒有這些缺點(diǎn)。 水能吸收地震波，汶川地震中四面環(huán)水的建筑就沒有因強(qiáng)震和其多次余震而受
損，所以沿堤壩可以建水景建筑，還是防震安全房。 可見平地水庫的社會(huì)效益是極其巨大的。 平地建水庫的一般模式如下(說明書附圖
)附圖為沿地面坡向的剖面圖。圖中， l和l'為地形面。2和2'為原地形面(為建平地水庫而挖掉的地面)。3為腐殖土層。4 為腐殖土下的透水層。5為推土機(jī)和挖掘機(jī)挖出的平地水庫上坡和庫底。6為沿堤深水溝， 它最大蓄水深度2米，溝寬適量(主要由筑堤所需土量而定)，其作用是在排盡庫水時(shí)，或冬 季結(jié)冰時(shí)，保持溝中水深，供魚類照?；顒?dòng)；也是小船航道(運(yùn)河)。7為堤壩，一般為土質(zhì) (利用挖庫時(shí)排出的土方)，但當(dāng)?shù)梯^高(例如大于2米)時(shí)，也可考慮用混凝土。當(dāng)庫容 極大，且其泄水通道有居民點(diǎn)等重要建筑物受威脅的水庫，為保證絕對(duì)安全，應(yīng)構(gòu)筑鋼筋混 凝土壩。無論何種堤壩，其建庫前的原始泄水道不能改，都應(yīng)保持完好通暢。8為庫底排水 管(有閥門)，其排水高度與庫底一致，與溝6的頂面一致。9為水庫水位標(biāo)尺和防魚逃逸 柵。IO(虛線)為水庫最大蓄水高度，它與堤壩的泄水口的高度一致。泄水口 (高度)和庫 底排水管(高度)控制水庫的最高水位和最低水位。在泄水口還有可上下升降的堰板，可 將水庫水位在最高水位與最低水位之間任意調(diào)節(jié)。在庫底，出于防滲漏和促滲漏的不同目 的，可鋪或不鋪塑料膜。ll為水庫泄水溝，通常為原始排水溝，要注意保護(hù)和疏通。12為耕 地或居戶，是蓄水的可能用戶。 庫容大小，可按水庫的集水區(qū)域面積、地形、地面逕流系數(shù)，再按暴雨量(降水 100mm)計(jì)算。庫容決定后，再根據(jù)地形和表土情況決定是寬庫矮堤，還是窄庫高堤(堤不宜 太高)，要求土方量最少為宜。 在水庫日常管理中，要根據(jù)地區(qū)的氣候、季節(jié)和降水天氣預(yù)報(bào)而變化 干旱地區(qū)主要為防滲漏以蓄水，可用塑料膜或水泥注漿止?jié)B；或增強(qiáng)對(duì)地下水
補(bǔ)給，這時(shí)要助滲而不必防滲(可爆破地下水含水層，使巖石破碎或打鉆孔)。
多雨地區(qū)在雨季之前可將庫水排盡(或降低水位)騰出庫容，以備蓄水防洪，降
(除)河洪，不必防滲，還可采取增滲措施。
少雨地區(qū)在天氣預(yù)報(bào)有暴雨，降水概率很大時(shí)，在暴雨前一天將庫水排盡(或降低水位)，備蓄次日山洪。也可在暴雨過后形成內(nèi)澇的地區(qū)，將滯留在內(nèi)澇區(qū)的洪水以水泵 輸入平地水庫貯存。水庫存水可用于使河流流量的穩(wěn)定，或補(bǔ)給地下水。
各種氣候條件下的蓄水，都可自流或加壓輸送用于灌溉耕地和居民生活用水。輸 水管道用內(nèi)外搪玻璃鋼管(它不腐蝕又不易結(jié)垢，又容易疏通，可長期使用)。
權(quán)利要求
非耕地蓄水防洪防旱增加地下水補(bǔ)給系統(tǒng)工程，其特征在于a、在通常不能建水庫的各種地形條件下建平地水庫；b、通過推土挖溝、筑低矮堤實(shí)現(xiàn)土方量較小而有較大的水庫庫容；c、消除或降低降水過多過少引發(fā)的洪澇與干旱災(zāi)害；d、可穩(wěn)定流域內(nèi)大小河流的水位和當(dāng)?shù)氐叵滤?；e、將防洪、防澇、防旱三者有機(jī)地結(jié)合；f、增加人工濕地，生態(tài)效益與社會(huì)效益明顯；g、與城鎮(zhèn)雨水零排放工程和耕地蓄水防洪防旱增加地下水補(bǔ)給系統(tǒng)工程一起，全面調(diào)控與利用降水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，可在大小山麓、平緩山谷、孤立的大小高地和單斜草地建 平地水庫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，在庫底平面高度的排水管閥門、溢水口以及兩者之間可 升降堰板，實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫水位的調(diào)控。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，由推土機(jī)從庫區(qū)推來土方，由挖掘機(jī)挖成深水溝，它們推挖的土方構(gòu)成矮堤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，沿堤挖深水溝，作為魚類棲息場所和航運(yùn)的運(yùn)河。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，根據(jù)集水面積、地表逕流量、地形和暴雨量設(shè)計(jì)庫容。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，根據(jù)庫容量、地形、庫區(qū)土質(zhì)，決定庫的面積和堤的高度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，根據(jù)貯水主要目的，以塑料膜防滲，或灌注水泥漿止?jié)B， 或?qū)畬友a(bǔ)破，以增加孔隙度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、季?jié)和天氣預(yù)報(bào)，管理平地水庫，適時(shí)放、 貯水。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，以耐腐蝕雙面搪玻璃鋼管實(shí)現(xiàn)貯水的自流或加壓輸送， 為耕地和居戶供水。
全文摘要
非耕地蓄水防洪防旱增加地下水補(bǔ)給系統(tǒng)工程是在廣大地區(qū)的山麓、寬緩山谷、大小孤立高地和單斜草地中建筑的平地水庫構(gòu)成的水利工程群。它大面積增加人工濕地，消除降水過多過少引起的各種水災(zāi)和旱災(zāi)。它可穩(wěn)定流域內(nèi)的大小河流水位，有利航運(yùn)，增加地下含水層補(bǔ)給，穩(wěn)定和提高地下水位，保障食品安全?？梢宰粤鞣绞?，通過明渠或防腐搪玻璃水管為農(nóng)田或向居民供水。數(shù)量眾多的養(yǎng)殖場，可為人類提供大量水產(chǎn)品，特別是魚類蛋白質(zhì)。對(duì)大型長形平地水庫還是連接村鎮(zhèn)的客貨運(yùn)河；還可沿堤壩建筑濱水防震安全房。用一般推土和挖掘機(jī)械就可施工，土方量少，投資少，施工期短，回報(bào)率高。平地水庫可承包給當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶，生態(tài)效益和社會(huì)效益均很大。
文檔編號(hào)E03F1/00GK101725129SQ20081016784
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者楊嘉昱, 鐘顯亮, 黃福元 申請(qǐng)人:鐘顯亮