CN111893966B - 一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置。在合适的江流河段，建设在水下横江的喇叭口水袋式阻流坝。阻流坝与水面平齐，坝底部有留空并可调控的栅栏让水流通过，以利于排除上游的泥沙。不用截断河流，使水生动物上下游通过迁移栖息。主要的流量进入喇叭口卧漏斗形水袋，在水袋底部的水出口处安装水轮机和发电机，利用压强增加流速的水流冲击水轮机发电。

Description

一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置

技术领域

本发明属于水利水电技术领域。一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置，涉及到一种由喇叭口水袋式阻流坝和发电装置组成一体的低坝水利水电技术方案。选择合适的江流河段，即江面宽度、流速、水深、落差等参数适合的地方，建设在水下横江的喇叭口水袋式阻流坝。阻流坝的作用，延缓江水流逝的速度，造成上游水位升高，便于航行。水流水面与阻流坝平齐，水量大的时候也可从顶部漫过。阻流坝底部有留空活动栅栏，水流从栅栏留空的底部通过，流速加快，有利于排除上游由于阻流缓流沉积的泥沙。因此，也不用截断河流，有利于水生动物上下游通过迁移栖息。最重要的是，主要的流量顺流进入喇叭口卧漏斗形水袋，在喇叭口水袋底部的水出口处安装水轮机和发电机，利用压强增加流速的水流冲击水轮机发电。可以根据实时变化的水文情况，调整阻流坝底部栅栏留空的空间，以维持水位、流速和流量。原则是，上游来水的流量不能少于阻流坝底部留空的出水加上喇叭口水袋底部的发电出水。在洪水汛期，阻流坝的喇叭口可以自动调节降低至完全收缩至河床底部，以保证无阻碍畅流。喇叭口水袋式阻流坝靠近两岸的地方留出空位，用于建设可升降调节的过船闸或通行水道。喇叭口水袋式阻流坝做成卧漏斗形与水轮发电机一体的发电装置。这种发电装置的尾水出口仍有加速水流，可以冲刷并排除河底沉积泥沙。可以横向和纵向顺流排列建设多个喇叭口发电装置，也可以在河流的支流和干流上建设梯级的喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，结合江河水利综合系统，充分利用江河流动的水能，达到发电、防洪、通航、合理用水等等效果。江河水利，与水患相伴。自古治水，取水之利而去水之患。大禹治水，以疏通为要。然而，如果单纯建大坝拦江断河，千里牢固河堤束水锁龙，仅仅是堵、截之策，应该加上主动阻流缓流和适时疏泄的办法。用水利应尽其善，去水患需早预防。江河蕴藏水能，大自然赐予了平衡的能量。顺其自然，可持续发展，我们既可以尽水之利，亦能防患于未然。

背景技术

目前，建造水库或拦河水坝蓄水，驱动水轮机发电机组发电，是成熟普遍的水力发电技术，是利用万有引力造成的水流运动重力势能发电的技术。但是，严格地说，大坝水电工程在防洪、发电、通航等等诸多好处之外，仍未能充分利用江河全部水资源及其水能量，且有种种自然环境生态和安全等方面的忧虑，不必一一细说。

加拿大的河狸能够咬断粗大的树干，把树干树枝拖到山谷溪流中筑成类似于栅栏的阻流水坝，使上游形成水深的池塘，使卵石浅溪也能变成深水池塘，它们可以在深水塘中活动躲避猛兽天敌攻击。河狸阻流水坝可以让水流从树干树枝间的空隙通过，不截断溪流，鱼类可以溯流而上来到安静的水塘产卵孵化，这是一个和谐的自然环境。在加拿大的山谷溪流上，常常看到接连几个河狸阻流水坝拦成的梯级池塘，河狸在各个不同的水塘中活动，因为上游的溪水不断地下流，装满一节又一节的梯级水塘，实际上起到了延缓溪水过快流失，不让溪流河床裸露的自然作用。向河狸的智慧学习，我们也可以在江河中建造类似的栅栏阻流坝和梯级坝，提高上游水位，延缓江河水流失的速度，江河水位提升之后，上游流速减缓，更适合于通航。江河水可以从栅栏阻流坝的底部空隙中通过，水流加速，有助于排除带走淤积的泥沙。这样的栅栏阻流坝既可以尽量地利用水资源，又可以保持江河水流动力，维持健康的水环境。

钱塘江潮的形成有天造地设的地利条件。钱塘江入海口杭州湾两端宽达上百公里，与顶端观潮点连接形成一个喇叭漏斗似的地形，江潮从杭州湾涌入，由宽到窄，到了漏斗式地形的底部，造成高潮冲击力。这是水流压强的道理。水流持续压力不变，水流入口处截面积不变，随着水流涌入，水通道截面积的逐渐缩小和江底的抬高，水流压强增大，冲击力也增大。应用水流压强的道理，可以建造顺江安置的顺流喇叭口水袋式发电装置。

在水利工程技术中，橡胶坝属于重力坝的一种，实际上就是一个橡胶质的大水袋，一般作为挡水坝，高度在十米以下。低坝是橡胶坝的特点，也是可活动移除的水坝。江河水从橡胶坝的顶部漫流而过，造成瀑布景观。但是，橡胶坝主要用作挡水提高水位，一般不具发电功能。同时，为了固定橡胶坝，需要在河床上挖沟，使橡胶坝坐实河底，因此，橡胶坝也截断江流，不利于水生动物的迁移栖息生态环境。

综合上述背景技术特点，本项发明有条件地适用大坝电站发电功率的计算公式：P＝GQHη；

液体压强计算公式：P＝pGH，P＝F/S，液体压强和电功率计算公式：P＝W/t

发明内容

一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置，其具体内容包括如下：

选择合适的江流地段。假设：江面宽100m，水深6m，流速每秒1m，建设喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站。在这样条件的江流地段，可建三个相连的、每个喇叭口宽20m、高5m的、底部留空1m的刚性漏斗形水袋式阻流坝。几个喇叭口方形相连是为了减少流量和水流动力损失。底部留空1m，是为了保留河流的上下游相通，利用水流动力排沙。底部留空的1m安装卷帘式可控制高度的栅栏，可根据需要调节全开或全闭截流。喇叭口水袋的长度为宽度的3倍60m，加长深度可使压强增加。漏斗形水袋的尾部为1m正方的出水管，连接因压强增加的强水流驱动的水轮发电机。喇叭口漏斗形的水袋式发电装置顺江流倾斜卧置，喇叭口水袋的倾斜度造成一定的水流重力势能，并可避免泥沙在喇叭口水袋内沉积。进水喇叭口的上宽与水面平齐，下宽悬在河床上1m，与河床之间的留空设可控卷帘栅栏。喇叭口漏斗形水袋的尾部连接水轮机的进水口与河床平齐，造成高1m→0m长60m的长坡度。水轮机坐落在河床上，与水轮机连接一体的发电机设置在河床下部埋设的密封涵管通道里。

喇叭口漏斗形水袋是由两侧和上下的四面刚性如钢铁等材料板组成的卧立体，喇叭口的进水口和底部去往水轮机的进水口为空。下底面板与两侧面板为门铰式合页连接，两侧由数个液压装置做竖立直角支撑和绞盘滑轮组钢丝绳装置做拉动回收和拉紧复位固定。上覆盖面板的凹槽与两侧面板的嵌入隼相嵌，可以受控制脱离或嵌入。除了喇叭口上覆盖面板的边沿有一行滚珠轴承和两侧面板的顶端有一个滚珠轴承以减少摩擦阻力之外，喇叭口的覆盖面板两边沿从头到尾设有凹槽，两侧板的上边是嵌入隼，嵌入凹槽相接固定。上覆盖面的尾部与水轮机的上面有门铰合页连接。在一般情况下，喇叭口漏斗形水袋正常进水，压强出水发电。在汛期洪水时候，喇叭口水袋的四面板可松开收缩叠合在河床上，方便畅通泄洪。汛期过后，喇叭口漏斗形水袋可自动控制复位。喇叭口水袋松开收缩的时候，外面两侧竖立直角支撑的液压装置的斜弦液压泵螺杆把两侧面板往内推动，使嵌入隼脱离上覆盖面的凹槽，向内倒至45度角，压力泵的螺杆放松压力回缩。有门铰与后进水口的水轮机上面连接的上覆盖板重力下压，与正在向内倒下的两侧面板相接，覆盖板的重力压力加在两侧面板顶上。喇叭口上覆盖板上边的滚珠轴承与正在向内倒下的两侧面板顶端的滚珠轴承相接减少摩擦阻力，相继水平地倒下叠合在河床上的下面板上。与设置在喇叭口水袋外面两侧的直角竖立液压泵装置一体的是一套绞盘、滑轮和钢丝绳组成的拉动回收侧面板的设备。钢丝绳的一端扣住侧面板外上部的一个环上。当喇叭口水袋松开收缩的时候，钢丝绳也跟着放松，最后被压在上覆盖面底下的平面上。喇叭口水袋开始复位重新组合的时候，方形喇叭口两侧的直立液压泵向上撑顶覆盖面到一定高度，电机绞盘通过滑轮拉紧钢丝绳，拉动两侧面板向外恢复到45度并继续拉动直至竖立，侧面顶端的滚珠轴承与覆盖面上的滚珠轴承接触滚动行进至两侧面顶端，侧面板边沿的嵌入隼重新嵌入覆盖面的凹槽，钢丝绳拉紧固定，喇叭口水袋恢复原状。

在河床上挖沟埋设密封的横江涵管通道，内部放置连接水轮机的三个或数个发电机，水轮发电机一体，发电机在下，水轮机在上，水轮发电机组的数量由江面的宽度而定。横江涵管通道的出口设在两岸上的电站机房控制建筑中。

100m宽的江面，除去建3个喇叭口水袋式阻流坝发电装置的60m宽度，两岸边各余下20m宽度可建过船闸。建过船闸的目的是为了截住水流，升高水面，不让流量白白流失，流量少而浅的河流的水资源是十分宝贵的。每条江河、每个江河段的实际情况是不一样的，应该根据江面宽和水深来设计水电站。如果水深大大超过6m，喇叭口水袋式阻流坝发电装置就可以安装在江面以下，通航船只就可以越阻流坝顶而过，无需做过船闸。喇叭口的进水面积大小、水袋的形状和大小也可以根据江流水文的实际情况来调整、制造和安装。反正，喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站不会妨碍船只通航，提高了水位，还能为船只通航创造了更好条件。更重要的是，阻流坝延缓了水流，留住了宝贵的流量，又不至于减少冲刷河流的水动力。

即使是河流的水深不足，甚至很浅，也可以学习河狸的智慧，做喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站。可以先做喇叭口水袋式阻流坝完全截流，达到一定水深之后，再打开底部一定程度的栅栏卷帘式留空口通流，可以只做单个做喇叭口水袋式阻流坝发电装置，只要使上游来水不少于卷帘式留空口出水加上驱动发电装置的流量即可。这样的话，很多即使稍有落差的、只有几十公里或仅百公里长度的区域性短河流都可以留住流量并用水，可以建设喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站，可以开通区域性短距离船运，可以营造水景和水产养殖，可以农业灌溉和工业用水。

可以在选定的江流段横江建设排列数个的喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，也可以顺着江流建设几列或数列喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，还可以顺江流相隔不远建设梯级的喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站。河流上的喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站数量可以大大多于大坝水库发电站。不会影响河流的自然功能。应该尽可能地利用自然赋予的水能。总之，江河蕴藏的水能，是以静水重力和流水运动势能作为表现的，是万有引力的能量，喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站是一个应用万有引力的技术方案，同时又是一个不影响江河动力流通和其他自然功能的技术方案。

虽然，喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站应该选择合适的江河地段来建设，但是，水电站的各个部件：喇叭口漏斗形水袋的四面门铰式刚性合页、连接合页门铰的轴承、水轮机和发电机连同横江密封涵管通道的各个标准段、阻流坝底部留空处的卷帘门、直角支撑水袋两侧的液压系统、水袋回收复位的马达绞盘系统等等、都要预先在工厂做标准制式模块化的制造，到水电站地址安装。

本项发明可有条件地适用大坝电站发电功率的计算公式：P＝GQHη。P＝发电功率、G＝重力常数9.8、Q＝秒流量(河流截面积X秒流速)、H＝水头高度、η＝水轮机和发电机的工作效率，目前我国的水轮机和发电机工作效率已达到90％，所以η＝90％X90％＝81％。该公式应用于大坝水库的高水头重力水能发电。喇叭口水袋式阻流坝发电装置有条件地适用该公式，但有很大的不确定的变数。首先，该公式的常数G＝9.8是垂直重力加速度，而喇叭口水袋式阻流坝发电装置是坡度运动加压强的水流动力能量发电，如果计算发电功率适用G＝9.8，则需要计算水流遇到的阻力，这是一个抵消的变数。另外，喇叭口水袋的卧漏斗形状也使压强增加，这也是变数。可以有条件地适用大坝电站发电功率的计算公式：P＝GQHη，在具体装机功率的时候，按实际条件做实际的计算。

液体压强计算公式：P＝pGH，这是垂直规则容器中(如圆柱体或立方体)的液体压强计算公式。P＝压强，单位是帕pa、p＝水液体密度，单位是1吨/m3、G＝9.8、H＝规则容器的高度，单位m，在立方体上方的H是1，60m高的立方体，到底部的H是60.如果立方体上方的面积是20m X 5m＝100m2，那么，上方的压强P＝100X1X9.8X1＝980pa.高60m的立方体底部压强P＝100X9.8X60＝58,800pa。

液体压强在容器水平面积不变的情况下，随着容器深度增加和底部面积缩小，压强就越大。可以有条件地使用公式P＝F/S，F＝58,800、S＝1m2(底部去水轮机的进水口截面积)，计算漏斗形立体容器或此处的喇叭口水袋的压强P＝58,800/1＝58,800pa。

液体压强和发电功率计算公式：P＝W/t，P＝kw(千瓦)、W＝58,800、t是秒时间。在流速1m/s的情况下，t＝60秒。58,800/60＝980kw.每个喇叭口截面积为20mX5m、深为60m、底部水轮机进水口为1mx1m的喇叭口水袋式阻流坝发电装置的功率是980kw，.由于实际情况有很多很大的变数，例如，如果水流速逐渐增加大于1m/s，所以t会少于60秒，实际发电功率就要增加。由于实际情况的变数，上述的有条件的相关计算应该是不完全正确的，只是证明喇叭口水袋式阻流坝发电装置的可以用于发电的原理，压强增加的水流是能够驱动水轮发电机发电的。应该按照实际情况来计算安装水轮发电机的装机容量。

附图说明：

图1：喇叭口水袋式阻流坝发电装置(空中俯视图)

1、2、3，喇叭口水袋。4、5、6，喇叭口水袋的进水口。

7、8、9，喇叭口水袋底部通水轮机的进水口。10、11、12，水轮发电机。13、14，安放水轮发电机组的涵管通道的出入口。

15、16，虚线是在河床下安放水轮发电机组的涵管通道。

17，往上游去的上水过船闸。

18，往下游去的的下水过船闸。

19，上游在喇叭口水袋进水口前的漂浮物阻拦网。

20，上水过船闸进口。

21、22、23，水轮发电机的出水口。

24、25、26、27，有水的河道。

28，上水过船闸的出口。

29，下水过船闸的进口。

30、31、32，虚线是在喇叭口水袋进水口下部留空的卷帘式栅栏。

33，下水过船闸的出口。

图2：单个喇叭口水袋式阻流坝的发电装置的溯流右视和顺流左视图

1，溯流右视的卧水袋。

2，顺流左视的喇叭口水袋。

3、4，溯流右视的河道水。

5、6、7、8，水轮机发电机。

9、10，虚线是在喇叭口水袋进水口下部留空的卷帘式栅栏。

11、12，喇叭口水袋有滚珠轴承的上边沿。

13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28，由电机绞盘、滑轮组和钢丝绳连接两侧板的水袋恢复重新组合系统。

29、30、31、32，直角竖立液压泵支撑喇叭口水袋上覆盖面。

33、34、35、36，粗黑弦线液压泵推动两侧板向内倒至45度。

37、38、39、40，河床。

41、42，虚线上是在河床下安放水轮发电机组的涵管通道。

图3：单个喇叭口水袋式阻流坝的发电装置的空中俯视图

1，喇叭口水袋。

2，喇叭口水袋进水口。

3，虚线是在喇叭口水袋进水口下部留空的卷帘式栅栏。

4、5、6、7、8、9，喇叭口水袋的两侧面板与下面板门铰合页式连接的门铰。

10、11、12、12’，虚线是喇叭口水袋两侧面板上边沿嵌入与上覆盖板凹槽的连接。13、14、15、16、17、18，喇叭口水袋两侧面板支撑、收缩及回收的液压泵和绞盘装置。

19，喇叭口水袋的上覆盖面与底部水轮机上面连接的门铰。

20，水轮发电机。

21，虚线是在河床下安放水轮发电机组的涵管通道。

22，水轮发电机的出水口。

图4：单个喇叭口水袋式阻流坝的发电装置的顺流剖面正视图

1，喇叭口水袋。

2，河道水体。

3，喇叭口水袋侧面支撑上覆盖面进水口处边沿的液压泵。

4，喇叭口水袋的进水口。

5，水轮机。6，发电机及涵管通道。7，喇叭口水袋的上覆盖面与水轮机上面连接的合页门铰。

8，虚线是喇叭口水袋侧面板与上覆盖面结合的嵌入凹槽连接。

9、10、11，虚线和粗黑线段是喇叭口水袋的侧面板与下面板的门铰合页连接。

12、13、14，支撑、推动侧面板向内倒至45度和回收重新组合的液压泵及绞盘系统。15、16、17、18、19，河床下的水泥基建。

20，水面。

21，水轮机出水口。

22，虚线是在喇叭口水袋进水口下部留空的卷帘式栅栏。

23，河床。

图5：单个喇叭口水袋松开收缩示意图

1，液压泵推动喇叭口水袋两侧面板向内倒45度，上覆盖面板重力下压后的状态。2，喇叭口水袋的上下两侧四块面板全部松开收缩呈水平叠合在河床上的状态。

3、3’，虚线表示喇叭口水袋收缩前的位置。

4、5、6、7，水轮机发电机。

8、9，在河床下安放水轮发电机组的涵管通道。

10、11，虚线是在喇叭口水袋进水口下部留空的卷帘式栅栏。

12、13、14、15，喇叭口水袋侧面撑顶上覆盖面进水口处边沿的液压泵

16、17、18、19，粗黑弦线液压泵推动两侧板向内倒至45度。

20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36，由电机绞盘、滑轮组和钢丝绳连接两侧板的水袋恢复重新组合系统。

37、38，液压泵推动喇叭口水袋两侧面板向内倾倒45度。

39、40，喇叭口水袋的上覆盖面板水平下降。

41、42，两侧面板顶端的滚珠轴承与进水口上覆盖面边沿的滚珠轴承相接较少阻力行进。

43、44，两侧面板完全倒下与下面板和上覆盖面板水平叠合。

45，侧面板与上覆盖面板的嵌合，两块板呈直角从头到尾嵌合。

46，侧面板上顶端的滚珠轴承与上覆盖面边沿的滚珠轴承接触行进。

图6：单个喇叭口水袋松开收缩水平叠合在河床上的空中俯视图

1，大等腰三角形是上下和两侧面板的水平重叠。

2、3，两侧面板水平叠合在下面板和上覆盖面板之间。

4，此处虚线是在喇叭口水袋进水口下部留空的卷帘式栅栏。

5，喇叭口水袋的进水口。

6、7、8、9、10、11，两侧面板与底面板连接的门铰。

12，上覆盖面与水轮机上面连接的门铰。

13、14、15、16、17、18，在两侧面板外用作支撑、推开和恢复液压泵及绞盘装置。19，水轮发电机。

20，在河床下安放水轮发电机的涵管通道。

图7：单个喇叭口水袋四面板向外平面展开图

1，上覆盖面板。

2，下面板。

3、4，向外展开的两侧面板。

5、6，两侧面板与下面板结合的合页门铰。7，上覆盖面板与水轮机上面相连的合页门铰。

图8：单个喇叭口水袋恢复重新组合示意图

1，经竖立液压泵撑顶上覆盖面和绞盘滑轮钢绳拉动两侧面板，喇叭口水袋半恢复状。2，喇叭口水袋重新组合恢复到完全工作状态。

3，虚线是即将恢复的位置。4、5、6、7，水轮机发电机。

8，恢复中的喇叭口水袋有滚珠轴承的上边沿，与45度角的侧面板相接。

9，已经完全恢复的喇叭口水袋有滚珠轴承的上边沿，两侧面板已嵌入凹槽连接支撑。10、11，在河床下安放水轮发电机的涵管通道。

12、13，此处虚线是在喇叭口水袋进水口下部留空的卷帘式栅栏。

14、15、16、17，喇叭口水袋侧面撑顶上覆盖面进水口处边沿的液压泵。

18、19、20、21，粗黑弦线液压泵，只用于松开收缩，恢复重新组合不用此功能。22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37，由电机绞盘、滑轮组和钢丝绳系统连接、拉起并拉紧两侧板，恢复重新组合喇叭口水袋。

38、39，两侧面板被拉起到45度顶端的滚珠轴承与喇叭口上边沿的滚珠轴承接触向外行进，直至完全恢复组合。

40、41、42、43，河床。

图9：一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站和江河综合水利系统

1，2，弯曲主干流江段的上游到下游。

3、4、5、6、7、8，主干流上的梯级喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站。

9、10，弯曲主干流的流水不畅薄弱部位建牢固水闸，丰水时开闸给水利系统补水，洪水时提前泄洪为主干流降低水位，水闸下建喇叭口水袋式发电装置。

11、12、13、14、15、16、17，与主干流配套的综合水利水网。

18、19、20、21、22，与主干流配套的综合水利水网的蓄水湖、山塘、水库。

23、24，综合水利水网向主干流下游地势水位低的江段的排水闸。有了喇叭口水袋式阻流坝发电装置，电力充足了，可在主干流江堤内外，视水位和洪涝情况用电大力排水。

本发明具体实施方案：

如附图1所示的一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站。选择合适的江流地段。假设：平时的江面宽100m，水深6m，平均流速每秒1m。在秋冬季的枯水期，在选定江流段的建设地址，用柔性的橡胶坝快速围堰出河床上的电站建设地面，进行挖沟埋设横江涵管通道的土方工程和水泥浇筑基建。同时，水电站的各种部件在工厂按照标准制式模块制造好运到水电站址安装，用这样的具体实施方案，应该能够在枯水越冬期间建设好一个喇叭口水袋式阻流坝发电装置水电站。在这样适当条件的江流地段，可建三个相连的、每个喇叭口宽20m、高5m的、底部留空1m的刚性喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，加上两岸靠边的过船闸。如果水深足够，例如水深超过10m以上，那就不用建过船闸，可连接建五个喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，来往的相应吨位的船只可以越阻流坝顶航行。

有不同类型的江河及其流域。例如，黄河长而流域广，但是年流量少，不足600亿立方米的水资源极其宝贵，白白流失入海是极大的浪费。建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站可以延缓流量的流失，最大程度地利用水资源，同时能够保持河流水动力和其他的自然功能。

例如，西北新疆、甘肃、青海的短小河流数量不少，但是几乎都是发源于雪山，流程短且有落差，水流量白白地流入沙漠盆地或内陆湖，很多这样的河流都在100km以上，完全有条件建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，达到利用当地水资源发展工农业经济的目的。

例如金沙江、怒江、澜沧江、雅鲁藏布江这些高原河流，落差大、水能极其丰富，考虑到建水坝涉及到的自然生态和国际河流争端问题，完全可以建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，有百利而无一害。

例如长江和珠江及其广大流域，情况比较复杂一些，年流量大且有季节性大范围集中性强降雨造成的洪水灾害。我国三峡大坝和几万个水库的系统已经起到巨大的汛期调节行洪的作用。即便如此，这样的江河流域还有因为地形和季节性降雨不平均等问题引起的旱情，还有洪汛期间排洪不够顺畅、河堤溃决等等险情。如附图9所示，建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站和江河水利系统结合起来，在大河大江的弯道河堤薄弱处建牢固的水闸加上一个喇叭口水袋式发电装置，连接流域内综合水网系统的湖泊、水库、山塘。丰水期可通过水闸补充江河主干流堤内的水网湖泊水量，得灌溉、舟楫、养殖、景观之利。在汛期可以先于洪峰到来，主动提前水闸泄流，降低主干流的水位。由于建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站提供了充足的电力，可以有大马力的抽水系统用于不同情况和正反内外方向的抽水。橡胶坝也可以在堤防抗洪抢险中发挥作用，以土袋垒沟，置橡胶水坝于其中，可以快速地提高至少1m的堤防。洪水过后也可以方便移除。现在天气预报的大数据信息丰富，也相当准确，是可以预测到洪水、降雨、汛情的，针对性的预防是可以做到的。所以，长江和珠江及其流域的水利综合治理问题，可以和建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站结合起来，即使不能完全根绝洪水灾害，也可以大大减灾。

我国的水利水电产业举世无双，积累起来的工程技术、制造能力和人力资源也是世界第一流的。由于有关于自然生态和安全的争论和忧虑，不能尽用水力之利。建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站可以作为选择之一，顺自然之道而行之。而且，由于建喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站的部件是可以按照标准制式模块在工厂制造的，水力水电产业又可以增加了制造业的产能，扩大了先进制造业的能力和规模。总之，关于水利水电，宜水库大坝则行之，宜阻流坝水电亦行之，把水电建成第一能源，国家就好啦。

Claims (8)

1.一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置，是一种由喇叭口水袋式阻流坝和发电装置组成一体的低坝水利水电技术方案，其技术特征是：单个或多个喇叭口水袋连锁横江的阻流坝建设在合适的江流河段水下，阻流坝与水面平齐，延缓江河水流逝的速度，留住尽可能多的流量；阻流坝底部有留空的、可调节的活动栅栏让水流加快流速通过，以利于排除上游的泥沙，不用截断河流，使水生动物上下游通过迁移栖息，喇叭口水袋底部的发电进水和阻流坝底部留空的泄流量可以调控开大或完全截流，原则是上游来水流量不能少于底部留空泄流量加上喇叭口水袋的发电用流量，主要流量进入喇叭口卧漏斗形水袋；在洪水汛期，喇叭口水袋式阻流坝可以自动松开收缩以方便畅通排水，汛期后，可自动控制重新组合恢复喇叭口水袋式阻流坝的发电功能；在喇叭口水袋底部的水出口安装水轮机和发电机，利用压强增加流速的水流冲击水轮机发电，与水轮机上下一体的发电机安装在河床下的一条横江密封涵管通道中；横江连锁的每个喇叭口水袋式阻流坝与河床下相应的那段横江密封涵管通道上面外部的水轮机和内部的发电机发电装置结合为一个系统结构；在喇叭口水袋式阻流坝靠近两岸的地方留出空位，用于建设过船闸或通行水道；在大江大河的弯道河堤的薄弱处建牢固的水闸加上一个喇叭口水袋发电装置。

2.根据权利要求1所述的喇叭口水袋式阻流坝发电装置，单个或多个喇叭口水袋连锁横江的阻流坝建设在合适的江流河段，其技术特征是：与水面平齐，合适江流河段的标准条件是：江面宽100m，水深6m，流速每秒1m，进水喇叭口宽20m，高5m，喇叭口的下边到河床有1m留空栅栏，喇叭口水袋的底部出水口1m正方，从喇叭口到水袋底部出水口的长度是60m，三倍于喇叭口的宽度，喇叭口水袋是由两侧和上下的四面刚性钢铁板组成的斜躺卧体，从喇叭口的上边到水袋的出水口下边有6m的落差，从喇叭口的下边到水袋的出水口的下边有1m的坡度，喇叭口的进水口和底部去往水轮机的进水口为空，下底面板与两侧面板为门铰式合页连接，两侧由数个液压装置做竖立直角支撑和绞盘滑轮组钢丝绳装置做拉动回收和拉紧复位固定，上覆盖面板的凹槽与两侧面板的嵌入隼相嵌，可以受控制脱离或嵌入，除了喇叭口上覆盖面板的边沿有一行滚珠轴承和两侧面板的顶端有一个滚珠轴承以减少摩擦阻力之外，喇叭口的覆盖面板两边沿从头到尾设有凹槽，两侧板的上边是嵌入隼，嵌入凹槽相接固定，上覆盖面的尾部与水轮机的上面有门铰合页连接，喇叭口漏斗形水袋正常进水，压强出水发电，建一个或多个单体连锁的、喇叭口宽20m、高5m的、底部留空1m的刚性漏斗形水袋式阻流坝，喇叭口水袋单体的个数由江面的宽度而定。

3.根据权利要求1所述的喇叭口水袋式阻流坝发电装置，阻流坝底部有留空的、可调节的活动栅栏让水流加快流速通过，其技术特征是：喇叭口的下边到河床有1m留空栅栏，栅栏装有一个如卷帘门样的可完全关闭或打开、可自动调控留空栅栏口高度的卷帘门，可调节的活动栅栏卷帘门的目的:一是不截断江河流动力，利于水生动物上下游迁移，二是造成并增加河床流动力，利于排沙，三是能够调节控制流量，可关闭或调小栅栏高度，留住流量，原则是上游来水任何时候都不少于栅栏留空口出水加上驱动发电装置的流量，这是喇叭口水袋式阻流坝的留空栅栏口的最重要的流量控制原则，即使是河流的水深不足，甚至很浅，也可以先关闭栅栏完全截流，达到一定水深之后，再打开一定程度的栅栏留空口通流，可以只做单个喇叭口水袋式阻流坝发电装置，这样的话，很多稍有落差的、只有几十公里或仅百公里长度的区域性短河流都可以留住流量，用水和发电。

4.根据权利要求1所述的喇叭口水袋式阻流坝发电装置，喇叭口水袋式阻流坝可以自动收缩和自动恢复，其技术特征是：在汛期洪水时候，喇叭口水袋的四面板可松开收缩叠合在河床上，方便畅通泄洪，汛期过后，喇叭口漏斗形水袋可自动控制复位，喇叭口水袋松开收缩的时候，外面两侧竖立直角支撑的液压装置的斜弦液压泵螺杆把两侧面板往内推动，使嵌入隼脱离上覆盖面的凹槽，向内倒至45度角，压力泵的螺杆放松压力回缩，有门铰与后进水口的水轮机上面连接的上覆盖板重力下压，与正在向内倒下的两侧面板相接，覆盖板的重力压力加在两侧面板顶上，喇叭口上覆盖板上边的滚珠轴承与正在向内倒下的两侧面板顶端的滚珠轴承相接减少摩擦阻力，相继水平地倒下叠合在河床上的下面板上，与设置在喇叭口水袋外面两侧的直角竖立液压泵装置一体的是一套绞盘、滑轮和钢丝绳组成的拉动回收侧面板的设备，钢丝绳的一端扣住侧面板外上部的一个环上，当喇叭口水袋松开收缩的时候，钢丝绳也跟着放松，最后被压在上覆盖面底下的平面上，喇叭口水袋开始复位重新组合的时候，方形喇叭口两侧的直立液压泵向上撑顶覆盖面到一定高度，电机绞盘通过滑轮拉紧钢丝绳，拉动两侧面板向外恢复到45度并继续拉动直至竖立，侧面顶端的滚珠轴承与覆盖面上的滚珠轴承接触滚动行进至两侧面顶端，侧面板边沿的嵌入隼重新嵌入覆盖面的凹槽，钢丝绳拉紧固定，喇叭口水袋恢复原状。

5.根据权利要求1所述的喇叭口水袋式阻流坝发电装置，在喇叭口水袋底部的水出口处安装水轮机和发电机，利用压强增加流速的水流冲击水轮机带动上下一体的发电机，其技术特征是：喇叭口水袋底部的水出口连接水轮机的进水口，水轮机的尾水出口也与河床平齐，尾水动力也能冲沙，与水轮机上下一体的发电机安装在河床下面的一条密封的横江涵管通道之中，内部放置连接涵管通道外水轮机的数个发电机，水轮发电机一体，发电机在下，水轮机在上，水轮发电机组的数量由江面的宽度而定。

6.根据权利要求1所述的喇叭口水袋式阻流坝发电装置，横江连锁的每个喇叭口水袋式阻流坝与河床下相应的那段横江涵管通道上面外部的水轮机和内部的发电机发电装置结合为一个系统结构，其技术特征是：系统结构的上一横是发电装置及安置发电机的密封横江涵管通道，系统结构的下一横是连锁横江的喇叭口，系统结构中间连接上下两横的是喇叭口水袋，一个系统结构就是单个喇叭口水袋式阻流坝发电装置，一个或多个系统结构连排可以组成不同规模的喇叭口水袋式发电装置的水电站，横江涵管通道的出口设在两岸上的电站机房控制建筑中，可以顺着整条江河进行梯级建设N个这样系统结构的、标准化的、模块化的喇叭口水袋式发电装置的水电站。

7.根据权利要求1所述的喇叭口水袋式阻流坝发电装置，在喇叭口水袋式阻流坝靠近两岸的地方留出空位，用于建设过船闸或通行水道，其技术特征是：合适的江河流段标准是江面宽100m，水深6m，在江中建设3个标准单体连锁的喇叭口水袋式阻流坝发电装置之后，两岸边还各有20m用于建设上下游左右岸过船闸或通行水道，建设过船闸或通行水道非常重要，目的一是要在过船通行时，通过开闭上下水船闸，锁住上游来水的流量不使流失；二是船闸作为连锁横江的喇叭口水袋式阻流坝延长至岸边的部分，可以锁住上游来水流量的水压力，把全部水压力集中于造成河床动力，用于喇叭口水袋底部的出水发电和留空栅栏的冲沙；三是保持6m水深，使船闸的上下游无落差，船只能够平稳容易航行。

8.根据权利要求1所述的喇叭口水袋式阻流坝发电装置，在大江大河的弯道河堤的薄弱处建牢固的水闸加上一个喇叭口水袋发电装置，其技术特征是：连接流域内综合水网系统的湖泊、水库、山塘，丰水期可通过水闸，根据流量控制原则，补充江河主干流堤内的水网湖泊水量，得灌溉、舟楫、养殖、景观之利，在汛期可以先于洪峰到来，主动提前开水闸泄流，降低主干流的水位，由于建喇叭口水袋发电装置提供了充足的电力，可以有大马力的抽水系统用于不同情况和正反内外方向水位的抽水调节调度。

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