CN106012949A - 具有高度环保要求的季节性水利枢纽 - Google Patents

Abstract

本发明是具有高度环保要求的季节性水利枢纽。本发明要解决的技术问题是水利枢纽的主要弊端，彻底解决库区泥沙淤积、库前泥沙减少、库区水质恶化、恢复鱼类洄游的4大难题。本发明的技术方案是，从汛水末期开始到下一年枯水末期，季节性水利枢纽保持正常高水位，发挥兴利作用；在枯水末期开始到汛水末期，季节性水利枢纽挡水闸门全部打开，兴利作用全部停止，河道回归到天然状态。

Description

具有高度环保要求的季节性水利枢纽

技术领域：

本发明涉及水利建筑物，特别涉及一种新型水利枢纽。

背景技术：

水利枢纽是为了满足各项水利兴利的工程，但是在水利兴利的同时也存在水利弊端，主要的水利弊端有：1.造成库区泥沙淤积问题，人们采用了蓄清排混方法，但效果不大；2.库区水质恶化，库区水流减慢，死水库容内部分水量流动缓慢，导致水质恶化；3.对下游河道的影响，由于排水含沙量的减少，造成下游方向河床被严重冲刷侵蚀；4.阻碍鱼类洄游通道，水利枢纽的大坝阻碍了鱼类洄游。检索所有的水利枢纽现有技术，没有一种能够大幅减少水利弊端的新型水利枢纽；因此，本发明是针对主要水利弊端而发明的一种新型水利枢纽。

本发明季节性水利枢纽技术的出现，在兴利灌溉、供水、通航、发电的同时，又能大幅提高环保要求，彻底解决库区泥沙淤积、库前泥沙减少、库区水质恶化、恢复鱼类洄游的4大难题。

本发明是季节性水利枢纽，主要适用于10米以下的拦水抗旱水利枢纽，其次适用于30米以下兼有发电功能的水利枢纽。季节性水利枢纽及调度方法可以彻底根除水利枢纽弊端不再发生的想法是可以现实的，产生的社会效益更是无法用金钱计算；但是存在1个问题：季节性水利枢纽的发电成本要高于常规水利枢纽发电成本1.5～3倍，导致水电经营者会放弃季节性水利枢纽的方案，这个问题需要国家的监督和扶持才能解决。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是水利枢纽的主要弊端。

季节性水利枢纽的作用是：从汛水末期开始到下一年枯水末期，水利枢纽水库是正常高水位，兴利灌溉、供水、通航、发电；从枯水末期开始到汛水末期，水利枢纽的挡水闸门全部打开，兴利作用全部停止，水利枢纽库区回归到河道天然状态；兴利作用灌溉、供水、通航、发电可以是其中的一项或者多项。

在汛水期间不需要灌溉、供水，不需要把水位提高到深水通航，因此在汛水期间停止使用季节性水利枢纽，库区进入天然河道状态，在天然流水状态期间发挥高度的环保要求，从而解决长期存在的环保难题；与常规水利枢纽比较，损失的仅仅是汛水期间没有发电；与损失发电相比较，解决环保难题的利益远远大于损失。

季节性水利枢纽，主要适用于10米以下的拦水抗旱水利枢纽，其次适用于有高度环保要求的30米以下兼有发电功能的水利枢纽。所谓高度环保要求是指：彻底解决库区泥沙淤积、库前泥沙减少、库区水质恶化、恢复鱼类洄游的4大难题。

季节性水利枢纽的综合效益主要有：

1.季节性水利枢纽最主要的作用是枯水期间灌溉、供水、通航，其次是发电作用；因为旱情主要发生在枯水期间的9月至10月和11月至次年2月；

2.双层水库方法技术的出现，有效地提高了枯水期间河道径流量，季节性水利枢纽是专门利用枯水期间水量的兴利工程，因此双层水库方法的实施会大幅提高了季节性水利枢纽的兴利效果；

3.季节性水利枢纽在汛水期间闸门全部打开，河道回归至天然状态，因此汛水能有效地冲刷河床，把库区泥沙冲走至下游方向，提高水量流动，彻底解决库区泥沙淤积、库前泥沙减少、库区水质恶化；

4.季节性水利枢纽在汛水末期和汛水期间闸门全部打开，河道回归至天然状态，因此在枯水末期和汛水初期鱼类可以无阻碍洄游产卵，在汛水末期秋季鱼类可以无阻碍洄游觅食；一些因环保问题一直争议不断导致不能实施的水利工程，采用季节性水利枢纽方案是可以完全实施的，实施高度环保要求的新型水利枢纽符合现代社会发展和可继续发展的要求。

季节性水利枢纽的技术特征：

从汛水末期开始到下一年枯水末期，水利枢纽水库是正常高水位，兴利灌溉、供水、通航、发电；从枯水末期开始到汛水末期，水利枢纽的挡水闸门全部打开，兴利作用全部停止，水利枢纽水库库区回归到河道天然状态；兴利作用灌溉、供水、通航、发电可以是其中的一项或者多项；

根据兴利功能范围不同，季节性水利枢纽分为A1、A2、B1、B2、C1、C2六种类型，其中兴利是季节性的，交通是非季节性的，六种类型是：

A1型季节性水利枢纽：兴利灌溉、供水、通航、发电；

A2型季节性水利枢纽：兴利灌溉、供水、通航、发电，水利枢纽上面用于公路、铁路或其它交通；

B1型季节性水利枢纽：兴利灌溉、供水、发电；

B2型季节性水利枢纽：兴利灌溉、供水、发电，水利枢纽上面用于公路、铁路或其它交通；

C1型季节性水利枢纽：兴利灌溉、供水；

C2型季节性水利枢纽：兴利灌溉、供水，水利枢纽上面用于公路、铁路或其它交通；

季节性水利枢纽水库的大部分库容为死水库容，调节库容很小，仅为日调节能力；

季节性水利枢纽水库的兴利水位设计为正常高水位，水库水量高于正常高水位时需要加大发电排水，水库水量低于正常高水位时需要减少发电排水；

季节性水利枢纽水库不设计正常低水位线，在低水位时水库恢复到河道(或者湖泊)天然状态。

季节性水利枢纽的调度方式：

1.在汛水初期和中期，季节性水利枢纽水库的挡水闸门是全部打开的，水库库区为河道天然状态；

2.在汛水末期，常规水库调度方式是进行蓄水用于提高水库水位，季节性水利枢纽水库则是在常规水库蓄水之前就蓄水到高水位；在常规水库蓄水之前就蓄水到高水位，这样调度的目的是为了不与常规水库同时蓄水，避免出现抢水现象；

3.在蓄水期间和蓄水到正常高水位之后，船只从船闸通过；蓄水到正常高水位之后，兴利深水通航、发电、灌溉、供水；这种兴利作用一直发挥到枯水末期；

4.在枯水初期和中期，季节性水利枢纽水库保持高水位；

5.在枯水末期，季节性水利枢纽加大排水量，逐步把水库水量全部排完，发电停止，挡水闸门全部打开，船只从挡水闸门位置通过，水库库区回归到河道天然状态；在枯水末期把水库水量排完的目的是增加枯水末期的径流量，因为在汛水初期排水会与常规水库腾空库容排水是同一时期，两者水量相加会出现下游方向河流径流量过大问题；

6.如果库区有春季洄游的鱼类在4～6月溯江洄游产卵，则把水库回归到河道天然状态的时间提前到3月份；

7.在枯水末期之后进入汛水初期，又从第1步开始，这样循环调度。

附图说明：

图1是：季节性水利枢纽挡水坝不蓄水图。

图2是：季节性水利枢纽挡水坝蓄水图。

()内的数字代表图中的数字，数字代表()前的名称；代表的名称为：发电机房(1)，惯流式发电机组(2)，挡水坝体(3)，天然状态水位线(4)，挡水坝体地下基础(5)，船闸(6)，船闸闸门(7)，蓄水状态水位线(8)，挡水闸门(9)。

具体实施方式一：

河道型季节性水利枢纽的具体实施。

长江上游川江可以修建小南海水电站、朱杨溪水电站、石硼水电站，具有提高通航能力、尤其是提高枯水期间通航能力的巨大作用，具有发电近距离供应大型城市和灌溉供水作用；但是，常规水利枢纽使川江成为一个又一个相对封闭的库区水体，阻断了白鲟等濒危物种及长江特有鱼类的生殖洄游通道和索饵洄游通道，使许多珍稀特有鱼类难以完成生活史，将加剧这些物种的濒危程度，因此在川江修建水电站需要具有高度的环保要求；季节性水利枢纽技术方案能解决这些问题。

小南海水电站多年来争议缠身，季节性水利枢纽可解决所有的争议；

据国内媒体报道，整个小南海水电站的建设争议持续了十多年，最根本的争议是项目将人为分割长江上游珍稀特有鱼类国家级保护区(重庆段)，影响长江珍稀特有鱼类的繁衍生息；白鲟春季溯江产卵，主产于中国长江自宜宾至长江口的干支流中，是中国特产稀有珍贵动物，属国家一级野生保护动物，现资源量逐年明显下降，面临濒危，有″水中大熊猫″之称，因小南海水电站被环保部紧急叫停；季节性水利枢纽技术方案能解决这个问题；

其中主要的反对方，是和重庆“一衣带水”的泸州和宜宾市，泸州市长刘强认为，小南海工程将造成泸州港区泥沙淤积，使得泸州港成为“死港”，宜宾市市长徐进亦表达了同样态度；季节性水利枢纽技术方案能解决这个问题；

在汛水期间不需要灌溉、供水，不需要把水位提高到深水通航，因此在汛水期间停止使用季节性水利枢纽，与常规水利枢纽比较，季节性水利枢纽的损失是汛水期间没有发电；得到的利益是枯水期间发电、灌溉、供水、通航，同时具有高度环保要求，因此小南海季节性水利枢纽得到的利益远远大于损失；

以小南海水电站为例，陈述河道型季节性水利枢纽的具体实施方式，具体实施方式是：重庆市巴南区中坝岛修建季节性水利枢纽挡水坝，坝顶高程200m，正常蓄水位196米，并且要求把挡水坝体地下基础(5)修建在河床底部的地下，修建好之后按以下调度方式进行调度：

1.在汛水初期和中期，小南海水库的挡水闸门是全部打开的，小南海水库是河道天然状态；河道在天然状态时，灌溉、供水、发电是停止的，船只从挡水闸门中通过；

2.汛水末期常规水库调度方式是进行蓄水用于提高水库水位，小南海水库则是在常规水库蓄水之前就蓄水到高水位；具体操作是挡水闸门全部关闭拦截洪水进行蓄水；在常规水库蓄水之前就把水蓄满水，这样调度的目的是为了不与常规水库同时蓄水，避免出现抢水现象；

3.小南海水库蓄水到正常高水位后，开启兴利作用深水通航、发电，在干旱时期对农业区提供灌溉、对居民提供生活供水；这种兴利作用一直发挥到下一年的枯水末期，船只从船闸通过；

4.在枯水末期，小南海水库加大排水量，逐步把水库水量全部排完，所有的兴利功能全部停止，挡水闸门全部打开，水库回归到河道天然状态，这种天然状态一直保持到汛水初期和汛水中期；水库水量在枯水末期排放目的是增加枯水末期的径流量，因为在汛水初期排水会与常规水库腾空库容排水是同一时期，两者水量相加会出现下游方向河流径流量过大问题，因此避免在汛水初期排水；

5.库区有白鲟鱼春季洄游产卵，洄游时期是4～6月的溯江洄游，因此把水库回归到河道天然状态的时间提前到3月份；

6.进入汛水末期，又从第1步开始，这样循环调度。

具体实施方式二：

湖泊型季节性水利枢纽、平原型水库季节性水利枢纽的具体实施。

湖泊型季节性水利枢纽和平原型水库季节性水利枢纽的具体实施方式是相同的。

由于长江三峡水库清水下泄，长江中下游河道高程下降，导致河道水位随同下降；水位下降导致洞庭湖、鄱阳湖水位下降，在枯水期间两湖失去了湖泊的功能；洞庭湖北部可能发展为新的干旱走廊的地区；在鄱阳湖畔，展现在眼前的是一片草原风光，原来的湖面已经荡然无存，取而代之的是干涸开裂的河床和茂密的草地；季节性水利枢纽适用于湖泊，使湖泊具有高度环保要求。

湖南省已拟在藕池河东支的鲇鱼须河、藕池河中支陈家岭河、藕池河西支和松滋东支大湖口河等建设4处平原水库；在上荆江南岸建设水闸和渠道，可将长江水引入洞庭湖区，通过挡水闸门在9月至10月、11月至次年2月引进长江水80亿立方米，可灌溉洞庭湖区商品粮农田600万亩，泽润湿地近2000平方公里；季节性水利枢纽适用于平原水库，使平原水库具有高度环保要求。

2011年江西受大旱影响，提出了鄱阳湖修建2800米长的大坝拦住水源，以此对抗枯水期间的干旱，鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区5000多亩水面只剩下1000多亩，整个鄱阳湖湿地的9个子湖中有8个干涸。在湖泊的天然出水口修建与常规水库相同功能的水闸，会在生态方面产生许多负面的影响，不仅影响下游大城市的供水安全，而且必然延长湖泊的换水周期，把泥沙淤积在湖泊导致湖泊容积缩小，湖泊下游方向的长江河道进一步缺少泥沙导致河道高程进一步下降；季节性水利枢纽能解决这些问题。

事实上，江西省想在鄱阳湖边建大坝的想法早在2011年初就有，但一直争议不断，季节性水利枢纽可解决这个问题；

在鄱阳湖修建季节性水利枢纽可以大幅提高鄱阳湖枯水季节水环境容量，达到供水、灌溉、保护水生态环境、保护湿地、消灭钉螺、航运、发电以及水产等方面的兴利，同时具有高度环保要求；与常规水利枢纽比较，季节性水利枢纽的损失是汛水期间没有发电；因此鄱阳湖季节性水利枢纽得到的利益远远大于损失；

以鄱阳湖挡水坝为例，陈述湖泊型季节性水利枢纽的具体实施方式，具体实施方式是：在距离长江27公里处的鄱阳湖北端，修筑一座长约2.8公里的混凝土挡水坝，挡水坝的大部分为挡水闸门，兼有惯流式发电机组和船闸；并且要求把挡水坝体地下基础(5)修建在河床底部的地下，修建好鄱阳湖挡水坝之后按以下调度方式进行调度：

1.在汛水初期和中期，鄱阳湖挡水坝的挡水闸门是全部打开的，鄱阳湖与长江为天然连通状态；湖泊在天然状态时，灌溉、供水、发电是停止的，船只从挡水闸门中通过；

2.汛水末期常规水库调度方式是进行蓄水用于提高水库水位，鄱阳湖挡水坝水库则是在常规水库蓄水之前就蓄水到高水位；具体操作是挡水闸门全部关闭拦截洪水进行蓄水；在常规水库蓄水之前就蓄水到高水位，这样调度的目的是不与常规水库同时蓄水，减缓枯水期的提前出现；

3.鄱阳湖挡水坝蓄水到正常高水位后，开启兴利作用深水通航、发电，在干旱时期对农业区提供灌溉、对居民提供供水、保护水生态环境、保护湿地，这种兴利作用一直发挥到下一年的枯水末期，船只从船闸通过；

4.在枯水末期，鄱阳湖挡水坝加大排水量，逐步把挡水坝水量全部排完，所有的兴利功能全部停止，挡水闸门全部打开，湖泊回归到与长江连通的天然状态，这种天然状态一直保持到汛水初期和汛水中期；水库水量在枯水末期排放目的是增加枯水末期的径流量，因为在汛水初期排水会与常规水库腾空库容排水是同一时期，两者水量相加会出现下游方向河流径流量过大问题，因此避免在汛水初期排水；

5.进入汛水末期，又从第1步开始，这样循环调度。

Claims (1)

1.季节性水利枢纽，其特征是：从汛水末期开始到下一年枯水末期，水利枢纽水库是正常高水位，兴利灌溉、供水、通航、发电；从枯水末期开始到汛水末期，水利枢纽的挡水闸门全部打开，兴利作用全部停止，水利枢纽库区回归到河道天然状态；兴利作用灌溉、供水、通航、发电可以是其中的一项或者多项；

季节性水利枢纽的调度方式：

1.在汛水初期和中期，季节性水利枢纽水库的挡水闸门是全部打开的，水库库区为河道天然状态；

2.在汛水末期，常规水库调度方式是进行蓄水用于提高水库水位，季节性水利枢纽水库则是在常规水库蓄水之前就蓄水到高水位；

3.在蓄水期间和蓄水到正常高水位之后，船只从船闸通过；蓄水到正常高水位之后，兴利深水通航、发电、灌溉、供水；

4.在枯水初期和中期，季节性水利枢纽水库保持高水位；

5.在枯水末期，季节性水利枢纽加大排水量，逐步把水库水量全部排完，发电停止，挡水闸门全部打开，船只从挡水闸门位置通过，水库库区回归到河道天然状态；

6.如果库区有春季洄游的鱼类在4～6月溯江洄游产卵，则把水库回归到河道天然状态的时间提前到3月份；

7.在枯水末期之后进入汛水初期，又从第1步开始，这样循环调度。