CN106854863A - 海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统 - Google Patents

Abstract

海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统，包括：有上下闸门的主体坝、外引流坝、内引流坝，通过主体坝内外由涨潮和退潮造成的水平面落差带动海水在内外引流坝的引导下形成有组织的流动，解决湾内存淤问题；也可结合洗砂船联合作用,搅动湾内已板结淤泥,在由主体坝闸门调解流量、引流坝体引导方向的海水冲涮下将淤泥中占比较少的纯淤质泥冲走，再由洗砂船洗出淤泥中占比较大的海砂作为建筑材料，即减少了排入海洋的淤泥量，又增加了经济效益。该技术可广泛应用于旅游和潮汐发电的海湾清淤项目。

Description

海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统

技术领域

本发明涉及一种大坝，大坝的布置和闸门的设置可永久、经济地解决潮汐发电和旅游使用的海湾淤泥沉积问题，属于水利工程技术领域。

背景技术

随着到石油、煤炭这些不可再生资源的急剧消耗和紧缺，各国都在抓紧开发太阳能、风力和潮汐发电项目。现阶段，我国也对这些能源的开发给予了政策上的支持，并投入了大量的人力、物力。因此，潮汐发电这种涨潮时将海水储存在湾内以势能形式保存，然后在落潮时放出海水，利用高、低潮位落差推动水轮机旋转从而带动发电机发电的绿色环保且永久项目取得了较快发展。 我国海岸线曲折，全长约1.8×10^4km，除有许多可供潮汐发电的海湾外，还有大量海湾被开发成了旅游项目。由于我国特殊的地理地貌，这些湾域很容易被淤泥所填充，特别在有河流流入的海湾湾口筑坝，更降低了海水回流的速度和震荡，加剧了湾内淤泥沉积的速度，造成海湾容量减少和旅游环境的恶化。

对陆基土地和农作物田地来说，海洋淤泥属含盐、碱的重污染物，常规的清淤在陆地很难找到堆放位置；为避免人类生活建设对海洋的污染，海洋法明确规定不能向海内抛洒土方、垃圾和淤泥的等固体物质，所以湾内淤泥的堆积、处理是一个非常棘手的问题。

经多方探查发现，中国沿海海湾淤泥中，特别是已板结的淤泥中砂的含量非常之高，甚至高达60%以上，其他一部分是有机物和泥质土（纯淤泥）。纯淤泥的比重较轻，如没砂的稳固作用，纯淤泥是浮沉在湾底，很容易受水波的影响，也很容易被水流带走。纯淤泥只有和砂混合、在砂的重压下才能生成稳定的板结体。

综合上述了解，发明人考虑发明一种简单实用的系统将淤泥中砂子析出，借助大海自身的动力将剩余的有机物和泥质土（纯淤泥）排入大海。以树叶、木屑为主形成的有机土是海洋生物所需要的物质，海洋生物可以自行消化，这样既避免了对陆基的污染也规避了海洋的律条戒规，又变废为宝带来经济上的效益。

发明内容

本发明技术布置方案如下：海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统，包括：带有有上下闸门的主体坝、外引流坝、内引流坝；在湾口处设置连接两岸的主体坝，主体坝既具有挡水功能，又起交通的功能。坝身设置数段挡水闸，挡水闸分上部挡水闸（A进水闸：可设计成上下几部分）和下挡水闸（B泄水闸，B泄水闸口也可作为潮汐发电水轮机口使用），发挥进、排水的作用；在主体坝的中部、垂直主体坝的方向在湾外设置外引流坝至湾口，设置内引流坝至湾内。湾内配置数条洗砂作业的洗砂船。

进一步，涨潮时开启引流坝某一侧主体坝上部的挡水闸（A挡水闸），让湾外水势较高的海水从高处流入湾内，在引流坝的引导下，形成有组织的流动，带动淤泥到达引流坝另一侧靠近主体坝位置，当湾内水位和湾外水位齐平时关闭该上部挡水闸（A进水闸）；落潮后开启另一侧（存淤侧）主体坝下部的挡水闸（B泄水闸），由下部泄出的水冲动淤泥在外引流坝的引导下到达海洋深处，待湾内水平面降至某一警戒线后关闭该泄水闸。

进一步，在海湾设置数条洗砂船，由洗砂船搅动湾内一定深度的板结淤泥洗出部分砂粒，同时将细质淤泥浮沉到湾底，然后依据权力书第2条工作原理，在海洋水位高潮和低潮时分别开启主体坝上部的进水闸（A进水闸）和下部的泄水闸（B泄水闸），通过闸门开启大小调节流动水量将纯细质淤泥带出海湾，然后再由洗砂船将湾底含量较高的砂粒洗（吸）出用作建筑材料，该工作重复进行，直到清理到设计标高为止。

进一步，闸门分上部挡水闸（A进水闸）和下挡水闸（B泄水闸）。上部挡水闸（A挡水闸）在实际设计时可分成上下几部分，供不同高度的涨潮进水和控制水流量使用；在潮汐发电项目上下部挡水闸（B泄水闸）也可作为潮汐发电水轮机口综合使用。

进一步，上部可设置连接两岸的交通通道和工作道，引流坝还可开发为海上旅游观光设施。

附图说明

图1为本发明的平面布置示意图。

图2为本发明的涨潮时进水工作示意图。

图3为本发明的落潮时排水工作示意图。

图4为本发明的关闭闸门时工作示意图。

图中：1-主体坝；2-水下加固段；3-A进水闸；4-B泄水闸；5-闸口；6-坝底；7-维护栏杆；8-闸门工作道；9-游客观光道；10-外引流坝；11-内引流坝；12-海湾；13-海岸线。

具体实施方式

以山东省青岛经济技术开发区唐岛湾为例：

唐岛湾位于青岛开发区最重要的旅游商务核心位置，地理条件优越，交通便利，水域面积约28平方公里。是青岛海岸线陆基探出形成的天然浅水港湾，湾口向西，湾的水域中部有一小岛（牛岛），整个湾区计划作为海湾旅游的目的进行开发。该湾有悠久的历史，过去有航道和胶州湾连通，由于长期的淤塞已和胶州湾断开，海水涨潮时，湾内储水充溢，但在落潮时淤泥裸露。所以，唐岛湾旅游开发的一个关键问题就是如何清淤，如何保持湾内再不淤积。专利申请者已建议使用海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统。

在湾口处南北方向设置主体坝一道，连接唐岛湾南北两岸，主体坝初步设计功能主要是蓄排水、防淤，兼作旅游交通通道和观光设施。坝身处设置几段挡水闸，正常情况下，挡水闸上部作为进水之用（A进水闸），下部挡水闸作为泄水之用（B泄水闸）。

从主体坝的中部，垂直主体坝的往西到湾的外口设置一条外引流坝，往东到牛岛设置内引流坝。外引流坝的端头设置警示塔，规划开辟垂钓区或观澜阁。内引流坝的端头----牛岛计划开发成海上乐园。

主体坝主要设计为钢筋混凝土材料，闸门使用钢体材料，内、外引流坝采用视觉美观、结实价廉的毛石堆筑。

由于唐岛湾的淤积非常严重，且时间长久，大部分淤泥已形成板结淤泥，含沙量非常高，清淤工作计划分成两个阶段进行：第一阶段为潮汐自流洗砂清淤阶段：坝体建成运行初期，首先在海湾内和坝外湾头处布置数条洗砂船，由洗砂船搅动湾内板结一定深度的淤泥，洗砂带走该深度层的砂粒，留下细质淤泥浮沉在湾底。然后依据上述工作原理，在涨潮和落潮时分别开启主坝体的进水闸和泄水闸，形成有组织的流水将细质纯淤泥带出海湾。该项工作分层反复进行，直到达到湾底设计标高位置为止， 洗出砂粒作为建筑材料之用；第二阶段为潮汐自流清淤阶段：完成第一阶段后，湾底短时间内很难再形成板结淤泥，新的淤泥基本浮沉在湾底，这时再不需要洗砂船配合工作，仅仅依据上述工作原理，在涨潮和落潮时分别开启主坝体的进水闸和泄水闸，将细质纯淤泥直接冲出海湾。如湾内长时间砂粒沉积达到了一定厚度，可继续运行第一阶段的工作即可。

Claims (5)

1.海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统，包括：带有有上下闸门的主体坝、外引流坝、内引流坝；在湾口处设置连接两岸的主体坝，主体坝既具有挡水功能，又起交通的功能；

坝身设置数段挡水闸，挡水闸分上部挡水闸（A进水闸：可设计成上下几部分）和下挡水闸（B泄水闸，B泄水闸口也可作为潮汐发电水轮机口使用），发挥进、排水的作用；在主体坝的中部、垂直主体坝的方向在湾外设置外引流坝至湾口，设置内引流坝至湾内；

湾内配置数条洗砂作业的洗砂船。

2.根据权利要求书1所述的海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统，其特征在于：涨潮时开启引流坝某一侧主体坝上部的挡水闸（A挡水闸），让湾外水势较高的海水从高处流入湾内，在引流坝的引导下，形成有组织的流动，带动淤泥到达引流坝另一侧靠近主体坝位置，当湾内水位和湾外水位齐平时关闭该上部挡水闸（A进水闸）；落潮后开启另一侧（存淤侧）主体坝下部的挡水闸（B泄水闸），由下部泄出的水冲动淤泥在外引流坝的引导下到达海洋深处，待湾内水平面降至某一警戒线后关闭该泄水闸。

3. 根据权利要求书1所述的海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统，其特征在于：在海湾设置数条洗砂船，由洗砂船搅动湾内一定深度的板结淤泥洗出部分砂粒，同时将细质淤泥浮沉到湾底，然后依据权力书第2条工作原理，在海洋水位高潮和低潮时分别开启主体坝上部的进水闸（A进水闸）和下部的泄水闸（B泄水闸），通过闸门开启大小调节流动水量将纯细质淤泥带出海湾，然后再由洗砂船将湾底含量较高的砂粒洗（吸）出用作建筑材料，该工作重复进行，直到清理到设计标高为止。

4.根据权利要求书1所述的海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统，其特征在于：所述闸门分上部挡水闸（A进水闸）和下挡水闸（B泄水闸）；上部挡水闸（A挡水闸）在实际设计时可分成上下几部分，供不同高度的涨潮进水和控制水流量使用；在潮汐发电项目上下部挡水闸（B泄水闸）也可作为潮汐发电水轮机口综合使用。

5.根据权利要求书1所述的海湾内潮汐自流清淤和自流洗砂清淤技术系统，其特征在于：上部可设置连接两岸的交通通道和工作道，引流坝还可开发为海上旅游观光设施。