專利名稱：防汛攔江閘門壩及無閘船閘－逆水航道的制作方法
現(xiàn)有關(guān)技術(shù)檢索對(duì)于防患水災(zāi)，有關(guān)部門所見方案，都是一些修堤堰建水庫(kù)，疏航道，森林植被，湖泊自然蓄放等措施。但全國(guó)一些地區(qū)，仍連年水災(zāi)頻繁，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，主要原因是以上被動(dòng)措施難以適應(yīng)，不定地區(qū)、時(shí)間、大暴雨量的分布和流域的承受能力。但總的來說，不論氣象如何，都是上游及上游多條水系洪流總匯合水量，超過了下游江河段排泄量而形成的水災(zāi)。
發(fā)明目的①是要在江河上游及其上游所屬的多條水系，每一水系多河段，建造攔江閘門壩群，用以蓄洪，并錯(cuò)開時(shí)間迅速排洪措以調(diào)節(jié)下游江河排洪量。
②這些壩群當(dāng)選擇每節(jié)河段，都能兩岸高堤(18)下連建造水庫(kù)(14)上連圍堰湖泊(19)峽灘深谷(17)等結(jié)合，使每一水系都能承受最大暴雨量時(shí)，就可調(diào)節(jié)下游洪峰，達(dá)到防大汛抗大洪目的。
③設(shè)每一座攔江閘門壩，都附設(shè)一個(gè)中小型水電站，源源不歇的電力財(cái)富，會(huì)吸引中小型工礦企業(yè)的投資，又設(shè)在全國(guó)中小江河每隔30公里建一座攔江閘門壩，就有興建幾十萬個(gè)中小型水力發(fā)電站的潛力，吸引有大批內(nèi)地企業(yè)投資，就可長(zhǎng)期得到源源不歇的電力財(cái)富。
即有利水災(zāi)的防患建設(shè)，也有利企業(yè)對(duì)電力的需求，不僅如此，還可因地制宜，發(fā)展水上交通，農(nóng)林漁灌，兩岸旅游，水上體育，等開發(fā)項(xiàng)目。由此亦可刺激新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)熱點(diǎn)。
④攔江閘門壩，還附屬兩項(xiàng)船只過壩工程?？砷_辟千里水上交通而暢通無阻。
1、逆水航道工程，即不設(shè)船閘，于壩頭高水位，船隊(duì)仍可往返通過，適用于過往船太多的繁忙河段。
2、多級(jí)水壓感應(yīng)自動(dòng)、開、關(guān)、充、泄船閘(見98104521.9說明)其特點(diǎn)可以節(jié)省大量船隊(duì)過閘用水，通過效率也很高，適用于設(shè)有電站的攔江壩群。發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的以上有關(guān)消除水災(zāi)的措施與目的，全面來說，首先是把長(zhǎng)江、黃河、以及各省大干流江河中下游，視為排洪大干流道，須兩岸加固航道疏暢外，而在這些大干流所屬各支流水系，每一水系各河段，必須建造大批的攔河閘門壩群作為終端與中心電腦聯(lián)網(wǎng)。以便集中調(diào)節(jié)。在平原即是河道平緩，易澇地區(qū)亦可層層建造攔江閘門壩群連接高圍湖泊借以提高蓄水位；一則蓄水可滕出時(shí)間調(diào)節(jié)下游洪峰，二則可提高下泄流速。設(shè)下泄快流與緩流洪水，最終是同時(shí)通過下游。但獲得的是蓄提了水位，爭(zhēng)取了時(shí)間，調(diào)節(jié)了洪峰。通過精確調(diào)研，必收效果。以上基本原理是上游各水系，每一水系各河段攔江閘門壩蓄儲(chǔ)水量的總和，應(yīng)等于或大于相關(guān)主流江河道的排洪量。這個(gè)上游各壩蓄水量的大小，既相關(guān)于各壩大小與容量，又相關(guān)下游的有效調(diào)洪，所以確定最大蓄洪量是建造攔江閘門壩的第一調(diào)研項(xiàng)目，才能防大汛抗大洪措施中變被動(dòng)為主動(dòng)，達(dá)到消除水災(zāi)目的。
這里又以廣西桂林市漓江河段為例，屬季節(jié)性水源，由于旅游發(fā)展船只煩忙，需要抬高水位泊船，曾擬建老壩，建在上游不起作用，建在桂林市下游即是1米低壩，也會(huì)助洪峰水災(zāi)。一直未能定案，只有采納攔江閘門大壩，才能適宜。另外在其上游有一青獅潭水庫(kù)，由于擔(dān)負(fù)灌溉及沽水季節(jié)漓江旅游用水，必須要求盡可能蓄儲(chǔ)水位，每逢汛期暴雨庫(kù)壩安全，又不得不大量放水，匯合漓江上游洪水，這就相當(dāng)于漓江上游兩條水系的洪峰匯合，導(dǎo)致桂林市連年或重或輕的水災(zāi)。假若能在漓江上游(桂林-興安)修建兩道攔江閘門，與青獅潭水系，交錯(cuò)排洪就可以避免桂林市的水災(zāi)。這里是以方園百里連降特大暴雨24小時(shí)后的流量，平桂林市警介水位的最大排洪量而言。又設(shè)攔江閘門高度，充許升高2米，因?yàn)閮砂队袓{灘，圖2-(17)結(jié)合，蓄洪量能簡(jiǎn)易升高兩倍，則桂林地區(qū)，既是連續(xù)不間斷三晝夜特大暴雨，經(jīng)過調(diào)節(jié)，也可避免水災(zāi)。若沒有攔江閘門大壩調(diào)節(jié)。那就只能天災(zāi)橫益。任其連年水災(zāi)?？偨Y(jié)攔江閘門須具備以下功能方可適應(yīng)防洪要求。
1、攔江閘門(20)有利用河床本身蓄儲(chǔ)洪水的能力，并且不占用面積。
2、每道攔江閘門作為終端與中心電腦聯(lián)網(wǎng)，可在更大的地區(qū)范圍防患水災(zāi)的重要功能。
3、攔江閘門(20)蓄洪與排洪的工作，簡(jiǎn)便、迅速、撤底，可靠，且無須人員維護(hù)和另修。
4、攔江閘門壩群，有錯(cuò)開時(shí)間排洪的能力。
5、攔江閘門(20)有利用河床本身，兩岸高堤，上游湖泊(19)下游水庫(kù)(14)峽灘谷里(17)結(jié)合。以提高蓄洪容量的能力(

圖1)。攔江閘門的構(gòu)造與功能(圖2)1、在工程施工中，最重要的是攔江閘門的橫軸(4)，由于擔(dān)負(fù)上閘門(15)水頭壓與下閘門(16)水頭壓二者總壓，故必須按裝在河床加固的底板(9)上。閘門中部?jī)?nèi)設(shè)一臺(tái)小型潛電泵(13)，專司接受電腦調(diào)控指令，當(dāng)指令要求閘門垂直定位時(shí)，潛電泵(13)立時(shí)將上閘端水箱(27)內(nèi)的水，抽至下閘端水箱(28)內(nèi)，因而該閘門下重上輕而垂直定位，由于江河水位于閘門前后，就會(huì)自然形成三種不同水壓關(guān)系，即下閘門(16)水頭壓，上閘門(15)水頭壓，閘門外水位(12)背壓，這三種水頭壓相互感應(yīng)。當(dāng)河床水位低淺時(shí)，則下閘門(16)水頭壓總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上閘門(15)水頭壓，因而牢牢的控制閘門垂直關(guān)閉狀態(tài)而儲(chǔ)蓄水位。
2、攔江水壓感應(yīng)閘門的水頭壓，只與水位高度有關(guān)，而與寬度無關(guān)，故該閘門就可沿著攔江橫軸(4)分段做得很寬，達(dá)到攔江寬度而起到蓄提江河水位功能。當(dāng)洪水(11)瀑漲達(dá)到一定高度后，則上閘門(15)水頭壓，反而大于下閘門(16)水頭壓，迫使上下為一體的閘門沿著橫軸(4)順流水方向轉(zhuǎn)動(dòng)，平臥在河床平面的底板(9)上，成為完全開通狀態(tài)，故每于洪峰到來時(shí)，能及時(shí)、迅速、撤底、大量、自動(dòng)的排洪。若通過事先設(shè)計(jì)地理安排，利用閘門感應(yīng)高度不同，也可做到壩群先后有序自行排洪達(dá)調(diào)洪目的。另外，這些壩群作為終端與中心電腦聯(lián)網(wǎng)，始終調(diào)控壩群各個(gè)攔江閘門(20)的狀態(tài)，以確保江河下游濱臨城市水災(zāi)的安全。
3、洪峰過后，這些攔江閘門(20)既是電腦失靈，也會(huì)因?yàn)殚l門下重上輕，自動(dòng)恢復(fù)定位而畜提水位。
4、圖1-(22)是連續(xù)泄洪垂，因?yàn)閿r江閘門是依靠上下閘門水壓平衡和壓力差工作的，一旦開通，連續(xù)泄洪垂可使閘門連續(xù)保持泄洪狀態(tài)，不致因壓力消失而恢復(fù)定位。
5、攔江閘門除了巨大的閘門與橫軸外，沒有其他消耗另部件，閘門的運(yùn)行，又只因水壓關(guān)系自行運(yùn)轉(zhuǎn)，所以全無須配備人員維護(hù)與另修。攔江閘門大壩主要附屬工程(一)逆流航道工程(圖3、4、5)①主要設(shè)施首先根據(jù)確定的壩頭水位，2米或5米或40米。再按千分之二百坡度，擬定逆流航道長(zhǎng)度為10米、25米、200米不等。寬度約8米，并用四條長(zhǎng)堤辟為三條水道，兩側(cè)為泄水道(1)，中間為逆流航道(6)。
②中間航道的逆水層流是這樣產(chǎn)生的，這是因?yàn)橹虚g兩道長(zhǎng)堤(5)是由許多渦淪葉片型的堤墩間隔連續(xù)組成。由于兩側(cè)泄水道(1)大量不斷下泄的高速水流量，就會(huì)不斷通過葉型流道(3)的折射后于中間航道(6)相對(duì)向上游方向噴射。這樣便形成暫時(shí)向上游流動(dòng)的逆水層流(10)。
③設(shè)泄水道(1)下泄流速10米/秒，流量50米3/秒，通過每個(gè)堤墩葉型折射角為45度，通道比1∶3可獲得暫時(shí)向上游噴流速為6米/秒。又因?yàn)樾顾佬顾畬雍?米，故中間航道的噴射逆水流層也是2米，在千分之二百坡度影響下，向上游的逆水流層的速度，很快減緩下來。
④由于中間下層逆流層，能從葉型流道(3)得到不間斷的補(bǔ)充，因連通器原理迫使已減緩逆水流層浮升起來，達(dá)0.5米之高，故中間航道從上層靜水狀態(tài)，到逆流底層總層厚為2.5米，而中間兩道堤岸只有2米高，這些達(dá)2.5米的緩流層(10)就會(huì)漫過堤岸(5)返回到兩側(cè)泄水道(1)上部。
⑤這些從下部噴出，又返回上部的緩流層，再次接受千分之二百坡度下隧的動(dòng)力，當(dāng)又獲得10米/秒速度(即向下沖程12米后)借此動(dòng)力，再次通過葉型流道(3)噴入中間航道(6)輸送和補(bǔ)充中間航道的逆水層流。即不論逆水航道多長(zhǎng)，在同等流量條件下，通過這種雙循環(huán)水道機(jī)制，就可獲得具有逆水層流的航道。大大縮短需要幾公里，甚至幾十公里的緩流航道才能駛上來的水位高度所需的航程。
⑥這種雙循環(huán)逆水航道，其優(yōu)點(diǎn)，不需設(shè)船閘，利用流水自身動(dòng)力的低銷，而產(chǎn)生靜水流層為原理，上下船隊(duì)通過壩口時(shí)，沒有船閘那些麻煩，且暢通無阻，但耗水量大，適用于繁忙河段的水上交通的攔江大壩。
⑦另外在逆水航道，具有千分之二百坡度的底部斜面上設(shè)有20厘米斗式臺(tái)檻，對(duì)正面沖擊下來的層流以阻力，所產(chǎn)生的逆緩流層一并上升，匯入雙循環(huán)水系。
⑧若攔江閘門壩高超過2米-40米以上，為應(yīng)變上游水位變化時(shí)的運(yùn)行。必須采納下列兩項(xiàng)措施。
1、首先將逆水航道上端四條長(zhǎng)堤延伸壩端內(nèi)上游，使其高度也隨之增加與攔江閘門壩高度持平。(圖3)2、壩端以上逆水航道的底床，由節(jié)節(jié)浮墩(7)依千分之二百坡度組成，可依水位變化自動(dòng)調(diào)整航道底床長(zhǎng)度和高度，每節(jié)浮墩面也設(shè)斗式形臺(tái)檻(8)，即減緩正面水頭壓，也有利船只變擋過閘。
⑨上述一旦洪水暴漲，導(dǎo)致攔江閘門壩大開通，船隊(duì)的航道改由此形成的緩長(zhǎng)流的寬河道航行。
(二)若攔江大壩需節(jié)水發(fā)電，則應(yīng)選擇水壓感應(yīng)自動(dòng)開、關(guān)、充、泄水位的船閘閘門，祥見(專利號(hào)98104521.9說明)，為宜。不僅整個(gè)船閘全自動(dòng)運(yùn)行，且船只過閘用水量少，通過效率高，無須人員維護(hù)與另修。
1、超多級(jí)水壓感應(yīng)自動(dòng)船閘，是指船閘運(yùn)行時(shí)，按最大通過船只的最小吃水深度來充泄水位。又以該江河段最大船只的長(zhǎng)度為限，決定船閘的長(zhǎng)度和寬度，這樣處置后只須增加船閘的級(jí)數(shù)，即可運(yùn)行，例長(zhǎng)江三峽作此處理后，所節(jié)約過閘用水就能增加十臺(tái)三十萬千瓦小時(shí)的發(fā)電量，中小船閘也可同樣受益。
2、在水壓感應(yīng)船閘門增設(shè)節(jié)節(jié)變浮箱圖6-(30)，便可獲得，水壓感應(yīng)閘門于江河水位頻繁變化時(shí)，使閘門內(nèi)外壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡，而無須專設(shè)電腦+潛電泵的跟蹤調(diào)節(jié)。
總結(jié)攔江閘門壩群，可以用來大地區(qū)防大訊抗大洪，也是唯一變被動(dòng)防洪為主動(dòng)防洪的措施。水壓感應(yīng)自動(dòng)船閘與逆流航道，可以使具有攔江壩的江河，千里暢通。
注圖1提高江河蓄洪量條件平面2攔江閘門構(gòu)造縱向剖面3逆水航道結(jié)構(gòu)縱向斷面4逆水航道結(jié)構(gòu)縱向俯視5逆水航道循環(huán)水路橫向斷面6超多級(jí)水壓感應(yīng)自動(dòng)船閘縱向斷面圖
權(quán)利要求
1.攔江閘門(20)是由多個(gè)水壓感應(yīng)閘門按裝在河床底(9)的攔江橫軸(4)上組合成攔江大壩，具有自動(dòng)蓄洪，自動(dòng)泄洪，又由于能平臥河床底平面，故泄洪完全撤底、迅速、是調(diào)節(jié)洪峰水害的最經(jīng)濟(jì)有效總體防洪設(shè)施的重點(diǎn)。
2.攔江閘門內(nèi)設(shè)有潛水泵(13)，專司接受電腦指令，將閘端(27)(28)水箱的水上下調(diào)動(dòng)，達(dá)到授控關(guān)閉蓄水，開通泄洪的目的。這樣各干流上，各水系、各河段、的攔江閘門作為終端，與中心電腦聯(lián)網(wǎng)，就可以調(diào)節(jié)更大范圍地區(qū)的，洪水災(zāi)害等。
3.攔江閘門(20)還有利用河床蓄水，不占用面積的優(yōu)點(diǎn)，就可調(diào)節(jié)一般水情。還可以最簡(jiǎn)捷與沿江河段的下游水庫(kù)(14)上游湖泊(19)兩岸高堤(18)峽灘圍谷(17)結(jié)合，加倍蓄洪水量，達(dá)到防大汛抗大洪目的。
4.逆流航道是由四條長(zhǎng)堤(1)、(2)分割為二條泄水道(1)與一條中間逆流航道(6)組成，泄水量通過渦淪葉型墩(3)形成逆流層，減緩后，又因葉道(3)連通器原理，產(chǎn)生雙循環(huán)水路，形成不間斷的逆流水層，措以變急泄水流為緩流水層而開通航道。
5.水壓感應(yīng)自動(dòng)開、關(guān)、充、泄船閘門，增加一節(jié)節(jié)變浮箱(30)可于下游水位頻繁變化時(shí)，平衡閘門內(nèi)外水頭壓，達(dá)到自動(dòng)運(yùn)行船閘的目的，是對(duì)(98104521.9號(hào)專利說明的補(bǔ)充)
全文摘要
防汛攔江閘門壩是建筑在河床底板上,能轉(zhuǎn)動(dòng)的攔江大壩,垂直可以蓄儲(chǔ)洪水,平臥河床底板平面可以迅速撤底放洪,這兩個(gè)重要功能,可以全自動(dòng),也可以電腦遙控調(diào)度。若在干流江河上游及其所屬各條水系,每一水系多河段,都設(shè)防汛攔江閘門壩,組成干系防洪壩群。當(dāng)壩群蓄洪總量,超過干流排洪總量時(shí),那么該流域地區(qū),就可以防大汛抗大洪。在這些攔江壩上,并配備,逆水航道工程與水壓感應(yīng)自動(dòng)船閘工程,可使千里水上交通暢通無阻。
文檔編號(hào)E02B8/00GK1210181SQ98116420
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1998年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月25日
發(fā)明者楊祁東, 楊孔明, 楊學(xué)杰 申請(qǐng)人:楊祁東