CN106436761A - 一种具有洋流发电功能的跨海通道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有洋流发电功能的跨海通道，属于海洋工程领域。一种具有洋流发电功能的跨海通道，在海床上建设桩基础，安装多组模块化的洋流发电用中空的钢筋混凝土框架，然后在洋流发电用中空的钢筋混凝土框架中安装水轮发电机组，洋流发电用中空的钢筋混凝土框架上部安装跨海通道模块，构建跨海通道，跨海通道上面留出航道，其余部分再安装洋流发电用中空的钢筋混凝土框架和水轮发电机组。一种具有洋流发电功能的跨海通道不仅建设一条结构简单的跨海通道，而且同时建设了洋流发电电站，增加了投资收益，缩短投资回收期。

Description

一种具有洋流发电功能的跨海通道

技术领域

本发明涉及一种具有洋流发电功能的跨海通道，属于海洋工程领域。

背景技术

目前，跨海通道均采用常规的桥梁和隧道，常见的有索拉桥、盾构隧道、沉管隧道、水中悬浮隧道。桥梁跨度不能建得太大，台风及浓雾等恶劣天气将影响行车；隧道成本高，特别当海底很深时，成本更高，且地质要求高。随着海峡宽度和深度的增大，应用常规的隧道和桥梁遇到了越来越大的困难。水中悬浮隧道，海水的浮力抵消了隧道的自重，减少桥的投入。根据文献《琼州海峡通道宜隧不宜桥 钱七虎》，琼州海峡越海通道工程,采用水下隧道方案确实明显优于桥梁方案。

还有一种尚未在跨海通道中应用而又很有前途的桥梁，如浮托式观光阿基米德桥(专利申请号200410034159.1)。它依托巨大的浮力悬浮于水中，通过锚来固定。阿基米德桥已成为与传统交通技术，如桥梁、沉底隧道和地下隧道相竞争的一种富有吸引力的技术选择。它具有经济和环境方面的优势，建设成本低，污染少，对周边景观影响不大。但是，阿基米德桥很难经受荷载的扰动，在深水下锚固也不太容易，所以主要适用于浅水环境。

潜浮力活动桥梁（CN97106513.6）、一种潜浮桥（CN03225689.2）、潜浮式倒悬索桥（CN200720084510.7）、海洋潜浮式浮桥（CN99221896.9）、一种潜浮桥(CN200820019665.7)、潜浮式索张桥(CN200720087784.1)和阿基米德桥(专利申请号200410034159.1)都只有桥的功能，不具备洋流发电的功能。跨海通道耗资巨大，投资收益是一个跨海通道能否实施的关键，如果跨海通道同时具有洋流发电的功能，就能增加投资收益，或者说摊销成本。洋流发电技术不断成熟。

矿物燃料使用所造成的环境破坏日益严峻,世界各国早已就大力开发可再生清洁能源达成共识。根据文献《琼州海峡的海流和水交换的初步分析_柯佩辉》，每年从粤西海区向北部湾海区输送的海水为2,089.5立方公里，琼州海峡一年四季的流动，除西南风条件下从西往东流动外，其余时间海水均从东往西流动。从粤西海区输入北部湾海区的海水约占总交换量的92%，从北部湾海区输入粤西海区的海水只占总交换量的8%左右。各季代表风场的相应流场，从表层至底层流向基本相同，未发现逆流。根据文献《琼州海峡冬末春初潮余流场特征_侍茂崇》，１９９５年２月２６日至３月６日，在琼州海峡的新海——四塘断面上，大小潮期间进行１５条船同步测流。该断面上涨潮流速普遍大于落潮流速，实测最大涨潮流速为１７２ｃｍ／ｓ，最大落潮流速为１４２ｃｍ／ｓ；大潮期间北部６个站全层平均余流速度为１８．４ｃｍ／ｓ。海峡中间３个站０～２０ｍ层平均流速为１８．３ｃｍ／ｓ，南部６个站平均余流速度为１０．２ｍ／ｓ。中间和北部诸站余流方向指向Ｗ——Ｓ范围，南部６个站因受地形影响，流向指向ＮＥ。用数值计算方法，再现了大小潮期间琼州海峡整个潮流场。大潮期间，通过西断面（灯楼角──玉苞角）落潮流总通量为４．７３*１０^１０ｍ^３，涨潮流总通量为４．２９*１０^１０ｍ^３；通过东断面（东营──龙塘镇）落潮流总通量为５．２２*１０^１０ｍ^３，涨潮流总通量为４．９０*１０^１０ｍ^３，其净通量，西、东断面分别为０．４３*１０^１０和０．３２*１０^１０ｍ^３，其方向指向西。

总之，琼州海峡洋流能丰富，琼州海峡交通不便。

发明内容

本发明解决其技术问题：利用海峡洋流发电同时建立跨海通道，降低建设单一系统洋流发电或跨海通道的成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有洋流发电功能的跨海通道，包括洋流发电部件、跨海通道模块、航道、钢筋混凝土桩基础、钢筋混凝土立柱、钢索，在海床上建设钢筋混凝土桩基础和钢筋混凝土立柱，安装多组模块化的洋流发电部件在钢筋混凝土桩基础上，在洋流发电部件上安装跨海通道模块，过海车辆在跨海通道模块中行驶，跨海通道模块上面留出航道，轮船在航道中行驶，其余部分再安装洋流发电部件；使用钢索固定洋流发电部件和跨海通道模块在钢筋混凝土立柱上。

洋流发电部件包括洋流发电用中空的钢筋混凝土框架、锥型截流体、截流体内衬、水轮发电机组、叶片和防护网；锥型截流体安装在洋流发电用中空的钢筋混凝土框架中，截流体内衬安装在锥型截流体内、水轮发电机组安装在截流体内衬中，防护网安装在截流体内衬的大端。

跨海通道模块内部安装可调节的配重，调整配重改变该部件的平均密度，使跨海通道模块的密度接近安装海域的海水密度。

锥型截流体外表面的锥度小于摩擦自锁锥度，截流体内衬外表面的锥度小于摩擦自锁锥度。

定位凹槽和定位凸台相互定位，方便洋流发电用中空的钢筋混凝土框架安装调试定位；密封减重空腔减轻洋流发电用中空的钢筋混凝土框架的重量，调整洋流发电部件整体的密度接近与安装该部件海域的海水的密度。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：不仅建设一条不受台风等恶劣气候的影响，稳固可靠，结构简单的跨海通道，而且同时建设一组洋流发电电站，增加了投资收益，缩短投资回收期。下面结合附图详细描述本发明实施方式，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是一种具有洋流发电功能的跨海通道结构示意图；

图2是跨海通道模块安装示意图；

图3是洋流发电用中空的钢筋混凝土框架安装示意图；

图4是锥型截流体安装示意图；

图5是另一种锥型截流体安装示意图；

图6是洋流发电用中空的钢筋混凝土框架安装示意图；

图7是小截流面积的具有洋流发电功能的跨海通道结构示意图；

图8是中截流面积的具有洋流发电功能的跨海通道结构示意图。

附图标记：100洋流发电部件 101洋流发电用中空的钢筋混凝土框架 102左截流体 103水轮发电机组 104右截流体 105跨海通道模块 106过海车辆 107轮船108航道 109洋流发电部件 110钢筋混凝土桩基础；

201钢筋混凝土立柱 202钢索 105跨海通道模块 106过海车辆；

201钢筋混凝土立柱 301钢索 302截流体安装孔 303洋流发电用中空的钢筋混凝土框架；

401锥型截流体 402截流体内衬 403水轮发电机组 404叶片 405防护网；

501锥型截流体 502正向截流体内衬 503反向截流体内衬 504水轮发电机组 505叶片 506防护网；

601定位凹槽 602定位凸台 603密封减重空腔 101洋流发电用中空的钢筋混凝土框架 604定位凸台 605定位凹槽；

70 1洋流发电部件 702洋流发电部件 703洋流发电部件 704跨海通道模块 705轮船 706航道 707洋流发电部件；

801洋流发电部件 802海洋生物通道 803海洋生物通道 804跨海通道模块 805航道 806轮船 807过海车辆 808海洋生物通道 809钢筋混凝土桩基础。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例1：

如图1所示，一种具有洋流发电功能的跨海通道，在海床上建设钢筋混凝土桩基础110，安装多组模块化的洋流发电部件100，洋流发电部件100包括洋流发电用中空的钢筋混凝土框架101、左截流体102、水轮发电机组103、右截流体104，在洋流发电用中空的钢筋混凝土框架101中安装左截流体102和右截流体104，在左截流体102和右截流体104中安装水轮发电机组103发电，洋流发电部件100上部安装跨海通道模块105，构建跨海通道，过海车辆106在跨海通道模块105中行驶，跨海通道模块上面留出航道108，轮船107在航道108中行驶，其余部分再安装洋流发电部件109。

跨海通道模块105内部安装可调节的配重，调整配重改变该部件的平均密度，使跨海通道模块105密度接近安装海域的海水密度，这样就减少了跨海通道模块105下面支撑结构洋流发电部件的载荷，当过海车辆106通过时跨海通道模块105，跨海通道模块105承受过海车辆106的重量为载荷，传递给跨海通道模块105下面支撑结构洋流发电部件。

如图2所示，使用钢索202将跨海通道模块105水平固定在钢筋混凝土立柱201上，过海车辆106在跨海通道模块105中行驶。

如图3所示，使用钢索301将洋流发电用中空的钢筋混凝土框架303水平固定在钢筋混凝土立柱201上。

如图4所示，在单向流动的洋流海域，锥型截流体401固定在洋流发电用中空的钢筋混凝土框架303内，锥型截流体401外表面的锥度小于摩擦锥度，截流体内衬402安装在锥型截流体401内，在流水冲刷腐蚀后只需更换截流体内衬402，易于维护。水轮发电机组403及叶片404安装在截流体内衬402的小端，水轮发电机组403将洋流的动能变换成旋转的动能，带动发电机发电。防护网405防止生物和其它杂物进入水轮发电机组403，影响水轮发电机组403正常工作。

如图6所示定位凹槽601和定位凸台602以及定位凸台604和定位凹槽605相互定位，方便洋流发电用中空的钢筋混凝土框架101安装调试定位，密封减重空腔603减轻洋流发电用中空的钢筋混凝土框架101的重量，达到调整洋流发电部件100整体的密度接近与安装该部件海域的海水的密度，这样减少了洋流发电部件100的重力对基础的载荷，减少工程的成本。

如图7所示，洋流发电部件701、洋流发电部件702和洋流发电部件703支撑跨海通道模块704，跨海通道模块704支撑洋流发电部件707，这样洋流发电部件701、洋流发电部件702和洋流发电部件703起到了桥墩的作用，截流面积小，对洋流影响较小，对海洋生物和环境影响较小，轮船705在航道706中航行。

实施例2

如图5所示，在双向流动的洋流海域，锥型截流体501固定在洋流发电用中空的钢筋混凝土框架303内，锥型截流体401外表面的锥度小于摩擦锥度，截流体内衬502和内衬503安装在锥型截流体501内，在流水冲刷腐蚀后只需更换截流体内衬502和内衬503，易于维护。水轮发电机组504及叶片505安装在截流体内衬502和内衬503的小端，水轮发电机组504及叶片505将洋流的动能变换成旋转的动能，带动发电机发电。防护网506防止生物和其它杂物进入水轮发电机组，影响水轮发电机组正常工作。

实施例3：

如图8所示，钢筋混凝土桩基础809上安装洋流发电部件801，洋流发电部件801的断面为正六边形，洋流发电部件之间留有海洋生物通道802、海洋生物通道803、海洋生物通道808，过海车辆807在跨海通道模块804中通过海峡，跨海通道模块804上面留有航道805，轮船806在航道805中行驶。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有洋流发电功能的跨海通道，其特征在于：包括洋流发电部件、跨海通道模块、航道、钢筋混凝土桩基础、钢筋混凝土立柱、钢索，在海床上建设钢筋混凝土桩基础和钢筋混凝土立柱，安装多组模块化的洋流发电部件在钢筋混凝土桩基础上，在洋流发电部件上安装跨海通道模块，过海车辆在跨海通道模块中行驶，跨海通道模块上面留出航道，轮船在航道中行驶，其余部分再安装洋流发电部件；使用钢索固定洋流发电部件和跨海通道模块在钢筋混凝土立柱上。

2.根据权利要求1所述的一种具有洋流发电功能的跨海通道，其特征在于：洋流发电部件包括洋流发电用中空的钢筋混凝土框架、锥型截流体、截流体内衬、水轮发电机组、叶片和防护网；锥型截流体安装在洋流发电用中空的钢筋混凝土框架中，截流体内衬安装在锥型截流体内、水轮发电机组安装在截流体内衬中，防护网安装在截流体内衬的大端。

3.根据权利要求1所述的一种具有洋流发电功能的跨海通道，其特征在于：跨海通道模块内部安装可调节的配重，调整配重改变该部件的平均密度，使跨海通道模块密度接近安装该部件海域的海水密度。

4.根据权利要求2所述的一种具有洋流发电功能的跨海通道，其特征在于：锥型截流体外表面的锥度小于摩擦自锁锥度，截流体内衬外表面的锥度小于摩擦自锁锥度。

5.根据权利要求1所述的一种具有洋流发电功能的跨海通道，其特征在于：定位凹槽和定位凸台相互定位，方便洋流发电用中空的钢筋混凝土框架安装调试定位；密封减重空腔减轻洋流发电用中空的钢筋混凝土框架的重量，调整洋流发电部件整体的密度接近与安装该部件海域的海水的密度。