CN101831893B - 人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统，该系统设在天然水道的一侧，在天然水道的任一局部铺设护网，在护网的天然水道水堤处设置带有放水闸的拦水坝，与拦水坝相接有人工地下河，在人工地下河的两侧分别设有多条分支水道；与人工地下河连接有露天地下河，露天地下河的末端设有发电机组，同时露天地下河的末端还设有一输水水道和地下水库，地下水库一侧设有方舶，方舶连通另一输水水道，另一输水水道末端设有抽水机，抽水机连接蓄水池并连通蓄水库，在蓄水库的两侧通过泄水坡道分别连通主蓄水池。在蓄水库的两侧分别设有第二主体发电机组。本发明的效果是该人工地下河可实现防止水源污染，储存水源，循环发电，干旱季节向无水区发输水源，并存在可观的经济效益。

Description

人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统

技术领域

本发明涉及一种人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统。 

背景技术

一切社会和经济活动都极大地依赖于水的供应量和质量，水是生命之源，是经济社会发展重要的经济资源和战略资源。没有干净的水，就没有生命的健康，也就没有社会的和谐；没有水资源的可持续利用，就没有经济社会的可持续发展。因此，水的问题已成为当今世界战略性的重大问题，水资源也成为了人类共同关注的课题。 

从当前和21世纪的发展看，洪涝灾害、干旱缺水、水生态环境恶化三大问题，特别是水资源短缺问题，将越来越成为制约经济和社会发展的重要因素。水资源状况形势严峻，干旱缺水成为我国的主要自然灾害。洪涝灾害、水土流失、水污染、水资源时空分布不均以及季节性缺水、水质性缺水和工程性缺水等问题也普遍存在，陷入缺水的困境，经济发展受到限制，并逐渐影响到经济社会发展和人民生活。 

当雨季到来，江河水上涨，要麽泛滥成灾，要麽雨水白白流失。 

从增强可持续发展的战略高度出发，如何开发利用自然水资源，创造再生水资源，加强水利建设，建设人工地下河是当务之急。 

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种人工地下河地下地上水库蓄水循环发电系统，以利于充分利用水资源，增加水资源，为提高经济生产力、改善社会福利发挥应有的作用。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种人工地下河地下 地上水库蓄水循环发电系统，该人工地下河结构设在天然水道的一侧，其中：在所述天然水道的任一局部铺设防拦杂物的护网，在所述护网的天然水道水堤处设置带有放水闸的拦水坝，与拦水坝相接有人工地下河，人工地下河的河底低于天然水道中水在枯水期水平面0-15米，河面宽为5-200米，在人工地下河的两侧分别设有多条分支水道；与人工地下河连接有河床比人工地下河高出1-5米的露天地下河，露天地下河的末端设有发电机组，同时露天地下河的末端还设有第一输水水道和地下水库，第一输水水道的底部比露天地下河的河底高2-8米，其中铺设一条管道连接第二输水水道，地下水库的底部比露天地下河的河底低5-15米，地下水库一侧设有方舶，方舶连通第二输水水道，第二输水水道的底部比露天地下河的河底低1-5米，第二输水水道末端设有多台抽水机，多台抽水机连接蓄水池并通过第一主体发电机组连通蓄水库，在蓄水库的两侧通过泄水坡道分别连通主蓄水池，在第二输水水道与两个主蓄水池之间设有闸门。 

所述发电机组通过输电线路连接抽水机，所述蓄水池连接第一主体发电机组，在蓄水库的两侧分别设有第二主体发电机组。 

本发明的效果是该人工地下河发电系统可实现防止水源污染，储存水源，循环发电，干旱季节向无水区发输水源，并存在可观的经济效益，收入可观。 

如建一个中小规模的人工地下河，现将具体成本数字估算如下： 

两面浇注水泥墙高15米，厚度0.8米，地基为⊥字形，埋入地下2-3米。1延米两面墙的体积：1*15(高)*0.8(厚)*2(面)＝24米³

1延米人工地下河顶盖的体积：1*100米(宽)*0.4(厚)＝40米³

一延米⊥字形底座：0.5+0.5＝1米³

1延米两面墙和顶盖的总体积：24+40+1＝65米³

水泥按照350元/吨沙石按照70元/吨，按水泥∶沙子∶石头＝3∶4∶5 计，3吨水泥价格1050元，9吨沙石价格是630元，平均每吨水泥沙石价格(1050+630)/12吨＝140元。 

按螺纹钢直径Φ16-18钢筋计算：3840元/吨 

1延米按2.5吨钢材计算：3840*2.5＝9600元 

按10000米计算：9600*10000＝9600万元 

1延米两面墙和顶盖的成本：65*140＝9100元 

按10000米计算两面墙和顶盖的成本：9100万元 

按长100米4根水泥桩柱计算：10000米用柱400根 

按宽100米3根水泥桩柱计算：3*400＝1200根 

每根按10000元计算10000*1200＝1200万元 

总成本为：1200万元+9100万元+9600万元＝1.99亿元。 

按现水价计算总收益： 

人工地下河长10000米*宽100米*高12米*4元/m³＝0.48亿元。 

在无人活动地区、开阔地可以不加盖，这样可以节约大量成本。 

按一延米、高15米、厚0.5米，两面墙⊥字型计算： 

1*0.5*(15+0.5+0.5)*2＝16米³

16*140＝2240元 

按螺纹钢价格直径Φ12-14钢筋计算价格：3800元/吨， 

一延米按600公斤计算： 

3800/1000公斤*600＝2280元 

一延米水泥石料成本：2240+2280＝4520元 

按一万米计算水泥石料成本：4520*10000＝4520万元 

按10000米计算露天地下河体积：10000*100*14＝14000000米³

按最低水价4元计算：14000000*4＝0.56亿元 

净收益：0.56亿元-0.452亿元＝0.108亿元 

地下水库成本： 

按螺纹钢直径Φ16-18钢筋计算价格：3840元/吨一延米地下水库按七阶梯梯形计算：一延米地下水库按七阶梯梯形计算：每阶梯高3米、宽2米(含高面1米)，厚1米，1*(3+1)*7＝28米³

一延米28米³*140元/吨(沙石料)＝3920元 

地下水库按40平方公里计算：长8000米宽5000米 

(8000+5000)*2＝26000米*一延米3920元＝1.019亿元 

地下水库的体积：8000*5000*20＝8亿米³

按现水价计算总收益：8亿米³*4元/吨＝32亿元 

净收益：32亿元-成本1.019亿元＝30.981亿元。 

地上水库成本： 

按螺纹钢价格直径Φ20-25钢筋计算：3880元/吨 

一延米地上水库按8阶梯23米(埋入地下3米)梯形计算：地下墙5米深墙厚度0.5米底座宽1.5米高0.5米 

0.5米*(5米+0.5米+0.5米)＝3米³

地基53米³地面是103.15米³

一延米合计：53+103.15+3＝159.15米³*140元/吨(沙石料)＝22281元 

一延米按3吨钢材计算3880*3＝11640元+22281(沙石料)＝33921元 

地上水库按40平方公里计算：(8000+5000)*2＝26000米*33921元＝8.8194亿元 

按现水价计算总收益：8亿立方米*4元/吨＝32亿元 

净收益：32亿元-8.8194亿元＝23.1806亿元 

地下水库建10-500平方公里，地上水库建10-400平方公里。 

根据当地实际情况而定，社会经济效益可观。此部分仅仅是水的效益， 若包含循环发电所产生的效益，则更加客观。 

附图说明

图1为本发明的人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统示意图。 

图中： 

1、天然水道  2、拦水坝  3、人工地下河  4、露天地下河  5、发电机组6、第一输水水道  9、第二输水水道  7、地下水库  8、方舶  10、抽水机11、蓄水池  12、第一主体发电机组  13、蓄水库  14、第二主体发电机组15、主蓄水池16，18、输水闸门  17、反冲板  19、配电设施20、货物坡道  21、泄水坡道  22、发电机组  23、拦水闸24、输电线路  25、分支水道  26、顶盖  27、运送物资过桥 

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明的人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统加以说明。图1中箭头所指方向为水流方向。 

如图1所示，本发明的人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统，该人工地下河结构设在天然水道的一侧，在所述天然水道1的任一局部铺设防拦杂物的护网，在所述护网的天然水道水堤处设置带有放水闸的拦水坝2，与拦水坝2相接有人工地下河3，人工地下河3的河底比天然水道中水在枯水期水平面低0-15米，河面宽为5-200米，在人工地下河3的两侧分别设有多条分支水道25，所述人工地下河3面上设有顶盖26，该顶盖26可加可不加。顶盖26的设置不影响地面任何人为活动，可加厚土层1-2米，层面上可以绿化、耕地，也可以作行人、行车的路面等用。 

与人工地下河3连接有河床比人工地下河3河顶盖高出1-5米的露天地下河4，在人工地下河3末端顶部有一道拦水坝。露天地下河4的末端设有发电机组5，同时露天地下河4的末端还设有第一输水水道6和地下水库7，第一输水水道6的底部比露天地下河4的河底高2-8米，在第一输水水 道6中，铺设一条管道，与水道9相连，地下水库7的底部比露天地下河4的河底低5-15米，地下水库7一侧设有方舶8，方舶8连通第二输水水道9，第二输水水道9的底部比露天地下河4的河底低1-5米，输水水道9末端设有多台抽水机10，多台抽水机10连接蓄水池11，并通过第一主体发电机组12，并连通蓄水库13，在蓄水库13的两侧通过泄水坡道21分别连通主蓄水池15，在第二输水水道9与两个主蓄水池15之间设有闸门16。 

所述发电机组5通过输电线路24连接抽水机10，所述蓄水池11连接第一主体发电机组12，在蓄水库13的两侧分别设有第二主体发电机组14。所述蓄水库13两侧的第二主体发电机组14处分别设有运送货物的坡道20。 

本发明的人工地下河发电系统是这样实现的： 

在天然水道1的任何适宜一处铺设防拦杂物的铁网，在所述护网的天然水道水堤处设置带有放水闸的拦水坝2，依据天然水道1的水流量大小，拦水坝2的长度不一，拦水坝2长20-300米。与拦水坝2相接有人工地下河3，人工地下河3的河底比天然水道中水在枯水期水平面低于0-15米，河面宽为5-200米，人工地下河3的河面设有顶盖26。人工地下河3的根据天然水道1的规模及地理环境，其河底的深度及河面的宽度在范围内适当选择。在人工地下河3的两侧分别设有多条分支水道25，以利于更多的蓄水。人工地下河3河面的上，若处于无人或人员稀少情况下，顶盖26可加可不加，以利于节省投资。 

在分支水道25上建多条小支流，分支水道25担负着向各需水地区输送水源。与人工地下河3连接有比人工地下河3河床高出1-5米的露天地下河4，目的将上面来的水流中杂物进行二次清理。清理时可放船舶人工清理，也可机械清理，目的是防止杂物损坏露天地下河4末端的发电机组5。这也是人工地下河3第一道发电机组，发出的电通过输电线路24输送到抽水机10，供部分抽水机10用电。抽水机10的管道直径为1.5-2米。 

同时露天地下河4的末端还设有第一输水水道6和地下水库7，第一输水水道6的底部比人工地下河3的河底高2-8米，目的是雨季从上面流过。无水时通过第一输水水道6铺设的管道流入第二输水水道9河道。地下水库7的底部比人工地下河3的河底低5-15米，地下水库7一侧设有方舶8，方舶8中固定有抽水机，可随水位高低而变化，该抽水机从地下水库7抽水通过8补充给第二输水水道9河道中，方舶8的闸门是调节水位的高低，当水库水位高于水道时，把该闸门放下，水就会自动流入人工第二输水水道9河道。方舶8连通第二输水水道9，第二输水水道9的底部比人工地下河3的河底低1-5米，第二输水水道9末端设有多台抽水机10，小水库主体高20-50米，长6公里，宽100-500米。地上水库面积10-400平方公里。地下水库面积10-500平方公里。根据当地情况而定。 

多台抽水机10连接蓄水池11并通过第一主体发电机组12连通蓄水库13，成为第二大水库蓄水池。蓄水池11也成为第一地上小水库，在蓄水库13的两侧通过泄水坡道21分别连通主蓄水池15，成为发电后的蓄水池。主蓄水池15比蓄水库13的底平面向下负1-3米。在第二输水水道9与两个主蓄水池15之间设有闸门16。当放下闸门16，打开闸门18时，水流向所需地区，反之水通过闸门16流回人工河道9，循环发电。 

作为第一地上小水库的蓄水池11内设第一主体发电机组12，在蓄水库13的两侧分别设有第二主体发电机组14。第二主体发电机组14的厂房高5-30米。所述蓄水库13两侧的第二主体发电机组14处分别设有运送货物的坡道20。 

第二主体发电机组14发电后，反冲板17适用于放水所用。配套设置19用于放置变电所的设备。泄水坡道21有利于发电后放出水时更加畅通。图中序号22是在发电的同时，主要利用落差提供向上游输送的水源。 

蓄水池11互通拦水闸23，因为发电机组5发出的电提供不了多台抽水 机10用电，经一部一部的抽水机10逐步通电，所以使部分抽水机先工作，当部分蓄水池及部分发电机工作后，它们发出来的电就可以供所有的多台抽水机用电。运送物资过桥27是连接输水水道9两边的运送货物过桥。 

总之，本发明的人工地下河地下地上水库蓄水循环发电系统截流江水等天然水道1，并通过放水闸的拦水坝2将水流流入人工地下河3，通过露天地下河4流入河尽头拦水坝的发电机组5，通过第一输水水道6、第二输水水道9到抽水机10处，再将水存到蓄水池11处，待水存满后，通过第一主体发电机组12进行发电，水流入蓄水库13，待存满后，通过第二主发电机组14，再次进行发电，水流入主蓄水池15，流入闸门16处，开闸后，水流回输水水道9，继续进行循环发电。 

雨季过后，地下水库水源充足时，利用地下水库水源进行水源补充，由地下水库7通过闸门8向第二输水水道9的水道补充水源，然后重复上述过程进行水循环发电。 

地下水库建10-500平方公里地上水库建10-400平方公里。根据当地实际情况而定，社会经济效益可观。其中，此部分效益不包含循环发电所产生的效益。在提取水源过程中本发明的抽水机起到关键作用，可提高抽水速度3-5倍，大大减少抽水机用电成本。地上水库完整发电装置最适合海上发电，可直接提取海水进行海上循环发电，在我国有条件的沿海地区多建设这样的海水发电水库。在我国有条件地区、沿海多建设这种发电装置，以后可减少火力发电，它们才是最大的碳排放主要根源，现在我们可抓紧时间先建地下河，它比较容易建造，修建比较快，地下水库和地上水库可先缓建。 

关于电成本效益，从2号闸门开起时，用少量外来电源之后，先从地下河尽头5号开始发出电来，供10号部分抽水机用电，当12号发电机组完全发电之后，就不再用2号外来电，所以12号和 14号两侧发电机组发出来的电全部是产生的效益，到底效益多大，根据发电机组发出电能的大小而定。 

Claims (3)

1.一种人工地下河地上地下水库蓄水循环发电系统，该系统设在天然水道的一侧，其特征是：

在所述天然水道(1)的任一局部铺设防拦杂物的护网，在所述护网的天然水道水堤处设置带有放水闸的拦水坝(2)，与拦水坝(2)相接有人工地下河(3)，人工地下河(3)的河底低于天然水道中水在枯水期水平面0-15米，河面宽为5-200米，在人工地下河(3)的两侧分别设有多条分支水道(25)；与人工地下河(3)连接有河床比人工地下河(3)顶盖高出1-5米的露天地下河(4)，露天地下河(4)的末端设有发电机组(5)，同时露天地下河(4)的末端还设有第一输水水道(6)和地下水库(7)，第一输水水道(6)的底部比露天地下河(4)的河底高2-8米，其中铺设一条管道连接第二输水水道(9)，地下水库(7)的底部比露天地下河(4)的河底低5-15米，地下水库(7)一侧设有方舶(8)，方舶(8)连通第二输水水道(9)，第二输水水道(9)的底部比露天地下河(4)的河底低1-5米，第二输水水道(9)末端设有多台抽水机(10)，多台抽水机(10)连接蓄水池(11)并通过第一主体发电机组(12)连通蓄水库(13)，在蓄水库(13)的两侧通过泄水坡道(21)分别连通主蓄水池(15)，在第二输水水道(9)与两个主蓄水池(15)之间设有闸门(16)；

所述发电机组(5)通过输电线路(24)连接多台抽水机(10)，所述蓄水池(11)连接第一主体发电机组(12)，在蓄水库(13)的两侧分别设有第二主体发电机组(14)。

2.根据权利要求1所述的蓄水循环发电系统，其特征是：所述人工地下河(3)面上设有顶盖(26)。

3.根据权利要求1所述的蓄水循环发电系统，其特征是：所述蓄水库(13)两侧的第二主体发电机组(14)处分别设有运送货物的坡道(20)。

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