CN114837120A - 一种兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统及其调控方法 - Google Patents
一种兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统及其调控方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统及其调控方法，双闸调控系统包括沿系统上游到下游依次设置的丁坝、引水首部枢纽、挡潮闸、整流堰及纳潮闸；所述丁坝对河流泥沙起导流作用，缓解淤积；所述引水首部枢纽引清排浑；所述挡潮闸拦蓄洪水以及阻挡盐潮上溯污染上游水体；所述整流堰可有效收窄河道，增加区域内水流流速，增强水流携沙能力；所述纳潮闸与挡潮闸闸门交错布置，且闸门总净宽较挡潮闸小，进一步缩短河道净宽，提高“束水攻沙”的效果。本发明利用挡潮闸发挥引水灌溉功能，结合潮汐气象模式和双闸启闭制度实现“高潮纳潮，低潮冲淤”功能，有效增强系统挡潮泄洪能力，并发挥一定经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及滨海挡潮闸清淤系统及清淤方法，尤其涉及一种兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统及其调控方法。
背景技术
挡潮闸在防潮抗台、提高排洪排涝能力、防止土地盐碱化、缓解水资源供需矛盾等方面发挥着重要作用。然而，挡潮闸的建立改变了河流海岸的动力条件和径流与潮流之间的能量平衡，导致闸下河道出现严重的泥沙淤积问题，显著降低河道的泄洪能力。
目前，治理挡潮闸闸下淤积方法主要有以下几种：
(1)扩大水源，引水冲淤
通过引外调水，增加河道冲淤水源补给，提高下游河道冲淤效果。然而，该方法需要引入外调水，不仅增加闸下河道冲淤成本，而且也浪费大量珍贵的淡水资源。
(2)汛期泄水冲淤
汛期河道流量较大，具有较好的冲淤效果。然而，挡潮闸可调节库容量较小，汛期也难以蓄集较多水资源量。此外，汛期泄水冲淤受季节周期影响，难以实现全年冲淤。
(3)机械清淤
当上游水源有限，闸下河床比较坚硬，靠水流难以冲动的情况下，或者在上游水源紧缺时顺流搅动以增加落潮或上游来水带去沙量的情况下，用机械清淤能得到最佳效果。但是机械清淤的运行成本高昂，难以维持大规模清淤活动。
(4)纳潮冲淤
纳潮冲淤是解决河口水力冲淤水源不足的有效方法。纳潮冲淤利用海潮涨到高潮位时泥沙在海水中絮凝沉降很快的特性，使潮水在表层以下一定水深的水中分离出含沙量很小的清水层，通过纳潮闸上、下扉门的控制，涨潮时纳入表层清水作为落潮时开闸放水的冲淤水源。然而，纳潮冲淤不可避免造成上游河道淤积，并诱发严重的盐潮上溯问题，造成上游土地盐渍化。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够冲刷河道泥沙淤积、避免盐潮上溯以及可以提供灌溉水源的兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统及其调控方法。
技术方案：本发明提出了一种兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统，包括挡潮闸、整流堰和纳潮闸；所述挡潮闸、整流堰及纳潮闸沿系统上游到下游依次设置；所述挡潮闸与纳潮闸的闸门交错布置；所述纳潮闸两侧边墩上游方向连接导流坝。
优选地，所述挡潮闸的闸顶高程高于汛期大潮高潮位2.0m以上，以满足蓄水以及挡潮的作用。
优选地，所述整流堰宽度为0.5m-1.0m，高度为汛期大潮高潮位时纳潮闸下游河道水深的一半，相邻两条整流堰间距为10m-20m，以收缩河道，增加水流流速。
优选地，所述整流堰轴线与挡潮闸的闸门轴线相对应，以增强下游水流的紊流程度，提高水流携沙能力。
优选地，所述纳潮闸的闸门总净宽小于挡潮闸闸门总净宽，且缩窄幅度不低于20％，使水流在闸门前缩窄，提升水流流速，提升冲淤效率。
优选地，还包括丁坝和引水首部枢纽，所述引水首部枢纽设于挡潮闸上游侧凹岸，丁坝设于引水首部枢纽上游同侧凹岸。
优选地，所述引水首部枢纽包括拦沙坝、沉沙池、排水渠；所述拦沙坝围绕河岸形成引水前池；引水前池连接引水渠首，利用势能可将低含沙量的河水引入，其连接处设有拦污栅，拦截河水中大块悬浮物，以防止管道堵塞；引水前池下游侧设有排沙洞；所述沉沙池承接引水渠首，连通引水管；所述排沙渠连通排沙洞、沉沙池以及挡潮闸下游河道。
优选地，所述丁坝距离引水首部枢纽100m-200m，其长度不小于河道宽度的20％，缓解下游侧引水首部枢纽处泥沙淤积问题。
本发明还提出了一种双闸调控系统的调控方法，包括：在潮汐大潮涨潮期间开启纳潮闸，在潮汐达到大潮高潮位时关闭纳潮闸，直至潮汐退潮至中潮位以下时再次开启纳潮闸；在挡潮闸上下游水位差超过1m后开启挡潮闸，且闸门开启幅度不低于闸门高度的30％，在达到纳潮量的30％-50％时关闭挡潮闸。
工作原理：丁坝、引水首部枢纽、挡潮闸、整流堰及纳潮闸沿系统上游到下游依次设置。丁坝对河流泥沙起导流作用，缓解下游侧引水首部枢纽的前缘淤积问题。引水首部枢纽位于挡潮闸的上游侧凹岸，提升引清排浑效果，引出水沙分离后的清水，将泥沙排入挡潮闸下游河道。挡潮闸位于整流堰上游侧，一方面拦蓄洪水，另一方面阻挡盐潮上溯污染上游水体。整流堰介于挡潮闸与纳潮闸之间，有效收窄河道，增加区域内水流流速和紊流程度，进一步增强水流携沙能力。纳潮闸与挡潮闸闸门交错布置，闸门总净宽小于挡潮闸闸门总净宽，进一步缩短河道净宽，提高“束水攻沙”的效果。潮汐大潮涨潮期间开启纳潮闸对下游河段冲淤；到达大潮高潮位时，关闭纳潮闸，拦蓄低含沙量咸水补充冲淤水源；潮汐退潮至中潮位以下时，再次开启纳潮闸对下游河段进行冲淤。当挡潮闸上下游水位差超过1m后，开启挡潮闸闸门，利用上游蓄洪水冲刷挡潮闸闸后泥沙淤积以及因纳潮闸关闭造成的泥沙淤积，完成双闸的二次冲淤；当达到纳潮量的30％-50％时，关闭挡潮闸进行蓄水。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、具有闸门交错的上下游两道闸门，可根据潮位及上游水位进行联合调度，增加区域内水流流速及冲淤水源，提高河道泥沙淤泥冲淤效果；2、将挡潮闸与引水首部枢纽联合布置，不仅可蓄淡阻咸，而且可为滩涂灌区提供灌溉水源，提高挡潮闸的经济效益；3、在上下游两道闸门之间布置整流堰，该装置可有效缩短河道净宽，提高河流水流流速，增强冲淤携沙能力。
附图说明
图1为本发明的平面布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，一种兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统，包括丁坝10、引水首部枢纽20、挡潮闸30、整流堰40及纳潮闸50。
丁坝10位于系统上游侧岸，其长度为河道宽度的30％。
引水首部枢纽20设于丁坝10下游同侧150m处，挡潮闸30上游侧岸，包括拦沙坝21、沉沙池26、排水渠28；拦沙坝21是引水首部枢纽20的前缘，围绕河岸形成引水前池22；引水前池22连接引水渠首25，下游侧设有排沙洞23，引水渠首25与引水前池22连接处设置拦污栅24；沉沙池26承接引水渠首25，连接引水管27；排沙渠28连通排沙洞23、沉沙池26以及挡潮闸30下游河道。
挡潮闸30设于引水首部枢纽20下游，中孔宽6m，边孔宽2m，中墩宽1.0m，边墩宽0.6m，闸门开启幅度为闸门高度的35％，闸顶高程高于汛期大潮高潮位2.5m。
纳潮闸50设于系统下游，中孔宽6m，边孔宽2m，中墩宽1.0m，边墩宽0.6m，闸墩轴线与挡潮闸30的闸墩轴线错开，两侧边墩上游方向连接导流坝51，闸门总净宽小于挡潮闸30闸门总净宽，且缩窄幅度为25％。
整流堰40设于挡潮闸30下游，纳潮闸50上游，轴线与挡潮闸30的闸门轴线相对应；数量为两条，长度为40m，宽度为0.7m，高度为汛期大潮高潮位时纳潮闸50下游河道水深的一半，相邻两条整流堰40间距为15m。
本发明具体使用时，工作原理如下：
(1)河水从系统上游流经丁坝处，河流泥沙被导流，减少在下游侧引水首部枢纽的前缘处淤积；
(2)低含沙量河水流经引水首部枢纽处，拦沙坝对泥沙起到一定的阻挡作用，引水前池利用势能将低含沙量河水引入引水渠首，引水前池与引水前部枢纽连通处的拦污栅拦截河水中的大块悬浮物，低含沙量河水流经引水渠首最后一次进行水沙分离，泥沙沉积在沉沙池，清水进入引水管用于灌溉；引水前池沉积在排沙洞的泥沙与沉沙池沉积的泥沙通过排沙渠排入挡潮闸下游河道；
(3)纳潮闸50在潮汐大潮涨潮期间开启，对下游河道进行冲淤；在潮汐达到大潮高潮位时关闭，拦蓄河水；直至潮汐退潮至中潮位以下时再次开启，对下游河道进行冲淤；
(4)挡潮闸30在上下游水位差超过1m后开启，利用上游蓄洪水冲刷挡潮闸闸后泥沙淤积以及因纳潮造成的淤积，完成双闸二次冲淤；在达到纳潮量的30％-50％时关闭，拦蓄洪水并且阻挡盐潮上溯污染上游水体；
(5)整流堰40有效收窄河道，增加区域内水流流速，提高下游水流的紊流程度，增强水流携沙能力，减少纳潮闸上游泥沙淤积。
Claims (9)
1.一种兼具引水和纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，包括挡潮闸(30)、整流堰(40)和纳潮闸(50)；所述挡潮闸(30)、整流堰(40)及纳潮闸(50)沿系统上游到下游依次设置；所述挡潮闸(30)与纳潮闸(50)的闸门交错布置；所述纳潮闸(50)两侧边墩上游方向连接导流坝(51)。
2.根据权利要求1所述的一种兼具引水及纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，所述挡潮闸(30)的闸顶高程高于汛期大潮高潮位2.0m以上。
3.根据权利要求1所述的一种兼具引水及纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，所述整流堰(40)的宽度为0.5m-1.0m，高度为汛期大潮高潮位时纳潮闸(50)下游河道水深的一半；相邻两条整流堰(40)间距为10m-20m。
4.根据权利要求1所述的一种兼具引水及纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，所述整流堰(40)的轴线与挡潮闸(30)的闸门轴线相对应。
5.根据权利要求1所述的一种兼具引水及纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，所述纳潮闸(50)的闸门总净宽小于挡潮闸(30)闸门总净宽，且缩窄幅度不低于20％。
6.根据权利要求1所述的一种兼具引水及纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，还包括丁坝(10)和引水首部枢纽(20)，所述引水首部枢纽(20)设于挡潮闸(30)上游侧凹岸，丁坝(10)设于引水首部枢纽(20)上游同侧凹岸。
7.根据权利要求6所述的一种兼具引水及纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，所述引水首部枢纽(20)包括拦沙坝(21)、沉沙池(26)、排水渠(28)；所述拦沙坝(21)围绕河岸形成引水前池(22)，引水前池(22)连接引水渠首(25)，其连接处设有拦污栅(24)，引水前池(22)下游侧设有排沙洞(23)；所述沉沙池(26)承接引水渠首(25)，连通引水管(27)；所述排沙渠(28)连通排沙洞(23)、沉沙池(26)以及挡潮闸(30)下游河道。
8.根据权利要求6所述的一种兼具引水及纳潮冲淤功能的双闸调控系统，其特征在于，所述丁坝(10)距引水首部枢纽(20)100m-200m，其长度不小于河道宽度的20％。
9.一种权利要求1所述的双闸调控系统的调控方法，其特征在于，该方法是在潮汐大潮涨潮期间开启纳潮闸(50)，在达到大潮高潮位时关闭纳潮闸(50)，直至退潮至中潮位以下时再次开启纳潮闸(50)；在挡潮闸上下游水位差超过1m后开启挡潮闸(30)，且闸门开启幅度不低于闸门高度的30％，在达到纳潮量的30％-50％时关闭挡潮闸(30)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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