CN115094819A - 河道泄洪通航输水工程 - Google Patents

Abstract

一种河道泄洪通航输水工程，由泄洪通航河道、引水泄洪渠、船闸、泄洪闸门、港口设施和跨线输水渠组成，以黄河下游整改为案例。泄洪通航河道宽度减小，挖深到地面下数米，可让特大洪水从引水泄洪渠或新挖黄河支流快速排入泄洪河道。黄河下游河道的坡度大，在泄洪的同时进行调水调沙作业，冲沙效果好又节水。船闸和泄洪闸门可拦蓄河水，可利用发电尾水、工农业用水和节约的冲沙用水，作为通航船舶的载体河水和船闸用水，黄河下游可成为航运大通道。丹江水质优、量大，中线输水已达设计值，仍多次大泄洪。可加大中线明渠输水量，分流丹江水，利用黄河两岸地上河道跨线输水到东线，让黄河成为造福人民的幸福河。

Description

河道泄洪通航输水工程

技术领域

本发明专利涉及一种河道通航工程，尤其涉及一种河道泄洪通航输水工程。

背景技术

黄河下游是地上河，两岸的洪水不能排入黄河，只能通过小河排入遥远的海河或淮河，淮河本身又没有出海口，需要借道其他河流出海。虽然黄河流域的平均年降雨量并不算大，可是郑州市西面的高山容易阻挡住海上漂来的积雨云团，形成长时间的暴雨，特大洪水不能就近、快速排入大河入海，容易造成洪灾，甚至特大灾害。

黄河是第二大河，可是郑州以下800多千米河道几乎没有航运，主要是平时流量较小，河道坡度又大，河水浅，无法行船。它的年径流量达580亿吨，可把发电尾水、工农业用水和冲沙用水利用起来，作为船舶航运的载体水源和船闸中船舶升降所需河水。相比大运河，流量也不大，货运量高达3.49亿吨/年，是成功的典范。水运最廉价，中国还有大量的河流，船舶通航并不普遍，也可开发。

南水北调中线输水量已接近设计值，可东线的输水量还不多，自来水水源更有困难。丹江人民为南水北调作出了巨大贡献和牺牲，又得到了引江济汉工程的支援。丹江口水库年入库量390亿吨，库容290亿吨，沉淀效果好，是优II类水，中线输出只占小部分。2021年，中线输水90亿吨，水库还多次泄洪，最大泄洪量7200吨/秒。丹江水水质优、水量大、高程适合自流输水的优势应得到充分发挥。

黄河河道经过减宽挖深到地面下几米，黄河下游也能泄洪；在挖深的河道装上船闸和泄洪闸门用来调节储蓄河水，则可通航；分隔出黄河两岸河道作为输水渠，还能把中线丹江水自流输送到东线。

发明内容

一种河道泄洪通航输水工程，由泄洪通航河道、引水泄洪渠、船闸、泄洪闸门、港口设施和跨线输水渠组成，其特征在于：整改后的泄洪通航河道宽度减小，低于地面数米，洪水可从引水泄洪渠排入泄洪通航河道，船闸和泄洪闸门设在泄洪通航河道中，拦蓄、调节河水，供船舶通航，泄洪闸门主要用于大洪水泄洪，跨线输水渠设在河道两侧，可输送中线清洁江水到东线。

本专利涉及河道的整改，以黄河下游河道整改工程作为案例。

泄洪通航河道，由原有河道减宽挖深建成，挖深至地面以下数米，河道的宽度和深度既要达到特大洪水的泄洪要求，也要适合多条航道双向并行通航和船舶在港口和船闸附近停泊侍航的要求。并适当加深，减轻船舶推进器对航道底部已沉积泥沙的搅动。作为优先，泄洪通航河道的宽度选为800米左右，挖深至地面以下6至8 米。河南段坡度大，又是洪水的重灾区，河道的挖深量需加深。河南段河滩宽达二十千米左右，挖出的泥沙可用来垫平河滩，能整改出大量的土地用来开发利用。新河道需要开挖新的出海口，水深要达到出海航船要求。原来的出海河道和出海口仍然要保留，用于洪水泄洪和冲沙。

黄河下游对航运的供水条件较好，它的年径流量达580亿吨，小浪底水库库容大，可拦截中上游发生的洪水，有多台大型水轮发电机组，发电尾水水量大，可结合工农业用水、泄洪等需要，有计划的安排发电。原来调水调沙所用的时间长，用水量大，黄河下游河道的坡度是长江中下游河道坡度的四倍左右，调水冲沙时流速已经比较快、冲沙效果良好。在泄洪的同时进行调水调沙作业，冲沙效果会更好，黄河产生的泥沙主要由洪水引起，大部分泥沙也随洪水流动，可以利用洪水冲沙，节省大量的调水冲沙用水。船舶航行途中并不消耗河水，只有最后的船闸的河水会排入大海，可利用潮汐差补回来。新出海口边上设置引潮闸门引潮，并把末尾段河道加宽，渤海的潮汐差高达五米，涨潮时可引入大量的海水。

引水泄洪渠由引水河和翻板式闸门组成，引水河可由原有河流或引黄灌渠改道、挖深、挖平而成，突发雨量很大的地区，可以开挖新的大支流作为引水河，翻板式闸门装在引水河河口，由电动卷扬机带动翻板式闸门转动，最高点时也处于倾斜状态，始终具有向下的拉力，引水时，经过沉淀的河水从闸门上方流过，可降低泥沙含量，泄洪时，翻板式闸门放平，洪水可快速流向泄洪通航河道。

翻板式闸门由闸门隔墙、升降控制室、电动卷扬机和转动钢板门组成，闸门隔墙是翻板式闸门的钢筋混凝土支承墙和基础结构，闸门隔墙的尺寸要求严格，翻板式闸门需在钢筋混凝土隔墙之间转动80度左右。闸门隔墙上方设有升降控制室，装有电动卷扬机和电气控制台，电气控制台控制闸门升降。转动钢板门由钢板和型材制成，底部设有转动轴。

船闸由人字门、液压油缸、船闸控制室和升降船室组成，是船舶在升降船室中上升或下降的设施，同时具有控制航道中的河水的流量和深度的作用，为船舶能在平时水量不富足的河道中航行创造条件。作为优先，每一道船闸，在航道中最多设5只船闸，单向航道上并联设置二只通航船闸，另一只备用兼输水调节。作为优先，船闸离南北两岸各100米，船闸之间的空缺位置，都安装泄洪闸门。

人字门由钢结构支架和外封钢板制成，外封钢板分块焊接在人字门的迎水面和侧面的主骨架上，人字门背面的下部1米高度也需要焊封板，确保密封，还需防止积水。人字门由液压油缸推、拉着绕转动轴转动。上下游人字门下分别设置高0.5米和0.3米的可绕底边转动的三角形活动门槛，防止泥沙沉淀后闸门关闭不严。泄洪时检修船上的吊机竖起三角形活动门槛，防止泥沙淤积。船闸上配备有多支冲水枪，特大洪水快结束前，再用冲水枪冲走门槛附近的泥沙。出海口的水位变化大，船闸的闸门改用升降闸门。

液压油缸设在人字门的顶部，装在转动轴上部的折弯形连杆尾部，利用杠杆作用，使人字门旋转，实施开启和关闭操作。

船闸控制室设在船闸的上游人字门之间的隔墙上，控制船闸上、下游人字门的开启和关闭，相邻二、三个船闸合用一个控制室。

升降船室是一种钢筋混凝土建筑，供船舶在船室内升降，升降船室壁上设多道缆绳桩，用于系挂缆绳。升降船室的宽度与人字门相适配，满足船舶并列进出要求，升降船室的宽度和长度由设计院决定。

泄洪闸门由闸门隔墙、升降控制室、电动卷扬机和钢板闸门组成，设在船闸的南北两侧留出的水道和船闸之间的空缺位置，闸门隔墙和升降控制室是泄洪闸门的基础结构，电动卷扬机用来升降钢板闸门，钢板闸门由钢板和型钢制成，在两侧钢筋混凝土闸门隔墙的槽子内升降。

闸门隔墙是泄洪闸门的钢筋混凝土分隔墙，隔墙上设有供钢板闸门升降的槽子。闸门隔墙上方设有升降控制室，装有电动卷扬机和电气控制台，电气控制台控制闸门升降。船闸上方设简易铁桥，从控制室房顶可进入船闸上方的简易铁桥，船闸的上方和泄洪闸门的上方互相联通，可以从两岸方便进入船闸和泄洪闸门控制室。船闸和泄洪闸门的总流通量大，开启和关闭灵活，能有效控制洪水的泄洪量。普通洪水打开一部分闸门就可泄洪，船舶仍可航行，洪水后期及时关闭闸门拦蓄河水，需要保持河水深度，利于航运。

港口设施设在航道边上，两边可各伸进河道60多米，港口段长度按需要选定，用于港口设置吊机等设施和货物堆放、转运。

跨线输水渠由进水渠、输水渠、堰坝和输水渡槽组成，进水渠是中线输水明渠往输水渠送水的过渡水渠，输水渠利用黄河现有的地上河，靠南北两边的河道分隔而成，输水渠底高出地面三、四米，堰坝可以拦蓄渠水，使渠水流速减缓，可保持输水渠中的水位稳定少变，常年清水长流，输水渡槽比泄洪河道高出六米左右，它的下方可供泄洪或引出黄河水。

进水渠是中线输水明渠往输水渠送水的过渡水渠。作为优先，中线明渠的渠道需要加高，输水渡槽的输水量增加有困难，可采取并联输水渡槽或浅埋型过江涵洞等方式加大输水量。水源分二路从中线输水明渠分流，西路从郑州西分流，设二条小渠或管道，分别进入南、北跨线输水渠，使郑州市两岸都有清水河。东路从郑州东部的输水明渠分流，通过地下混凝土管道或明渠，可以直接进入南输水渠、另一条通过浅埋型过江涵洞可进入北输水渠。

输水渠是输送清洁水的主要渠道，作为优先，输水渠利用黄河现有的地上河，靠南北两边的河道分隔而成，输水渠宽度可取60米左右，底部高出地面三、四米，它的底部可以不硬化。渠里输送的河水只出不进，把南水北调中线富裕的优质丹江水全程自流输往东线。跨线输水采用确保中线输水量，往东线输水丰水季多输，储存在东线水库和湖泊中，欠水季少输水的方式。

堰坝有鱼鳞状、波浪形等多种型式，筑在输水渡槽前面，可保持输水渠中的水位稳定少变，输水量少时，水位变动也不大，碧水长流，堰坝是主要的坡降段，水流可形成小瀑布或激起水花。

输水渡槽设在输水渠与引水河的交叉口，输水渡槽高出挖深后的河道六米以上，可从输水渡槽下方泄洪或引出黄河水。与黄河故道相交处也预设好输水渡槽，从输水渡槽下面排出黄河水，黄河故道开发后，可把更多的泥沙冲入黄海。

作为后期工程，可以开发黄河故道，增加从黄海出口。在分叉河口设泄洪闸门，控制流量，利用洪水冲沙，把泥沙排入黄海，巨量的泥沙可以沉积出大片的陆地，成为新国土。整个黄河整改工程是巨大的水利工程，河道整治工作量巨大，需要由政府部分的统筹规划，需要专业设计院全面设计。

整改后黄河的河道宽阔畅通，沿途城镇众多，可成为大运量的航运通道，黄河航运通道的开发和运行，不但能使大宗商品的运输费用降低，还能发展造船、航运、码头、商储等行业，促进当地的经济发展。黄河两岸常年清水长流，河道中百舸争流，旧貌换新颜，能促进城市向黄河两岸发展，让黄河成为造福人民的幸福河。

本发明专利，与现有技术相比，具有以下明显优点：

1.河道整改减宽挖深，可把洪水排入黄河泄洪，又能利用洪水冲沙。

2.河道中装上船闸和泄洪闸门，还能使黄河成为通航行船的大航道。

3.利用地上河建成跨线输水渠，自流输水到东线，用作自来水水源。

附图说明

图1为本发明专利的结构示意图。

具体实施方式

一种河道泄洪通航输水工程，由泄洪通航河道1、引水泄洪渠2、船闸3、泄洪闸门4、港口设施5和跨线输水渠6组成，其特征在于：整改后的泄洪通航河道1宽度减小，低于地面数米，洪水可从引水泄洪渠2排入泄洪通航河道1，船闸3和泄洪闸门4设在泄洪通航河道1中，拦蓄、调节河水，供船舶通航，泄洪闸门4主要用于大洪水泄洪，跨线输水渠6设在河道两侧，可输送中线清洁江水到东线。

本专利涉及河道的整改，以黄河下游河道整改工程作为案例。

泄洪通航河道1，由原有河道减宽挖深建成，挖深至地面以下数米，河道的宽度和深度既要达到特大洪水的泄洪要求，也要适合多条航道双向并行通航和船舶在港口和船闸附近停泊侍航的要求。并适当加深，减轻船舶推进器对航道底部已沉积泥沙的搅动。作为优先，泄洪通航河道的宽度选为800米左右，挖深至地面以下6至8 米。河南段坡度大，又是洪水的重灾区，河道的挖深量需加深。河南段河滩宽达二十千米左右，挖出的泥沙可用来垫平河滩，能整改出大量的土地用来开发利用。新河道需要开挖新的出海口，水深要达到出海航船要求。原来的出海河道和出海口仍然要保留，用于洪水泄洪和冲沙。

黄河下游对航运的供水条件较好，它的年径流量达580亿吨，小浪底水库库容大，可拦截中上游发生的洪水，有多台大型水轮发电机组，发电尾水水量大，可结合工农业用水、泄洪等需要，有计划的安排发电。原来调水调沙所用的时间长，用水量大，黄河下游河道的坡度是长江中下游河道坡度的四倍左右，调水冲沙时流速已经比较快、冲沙效果良好。河道减宽挖深后流速会明显加快，冲沙效果会更好，黄河产生的泥沙主要由洪水引起，大部分泥沙也随洪水流动，可以利用洪水冲沙，节省大量的调水冲沙用水。船舶航行途中并不消耗河水，只有最后的船闸3的河水会排入大海，可利用潮汐差补回来。新出海口边上设置引潮闸门引潮，并把末尾段河道加宽，渤海的潮汐差高达五米，涨潮时可引入大量的海水。

引水泄洪渠2由引水河21和翻板式闸门22组成，引水河21可由原有河流或引黄灌渠改道、挖深、挖平而成，突发雨量很大的地区，可以开挖新的大支流作为引水河21，翻板式闸门22装在引水河 21河口，由电动卷扬机带动翻板式闸门转动，最高点时也处于倾斜状态，始终具有向下的拉力，引水时，经过沉淀的河水从闸门上方流过，可降低泥沙含量，泄洪时，翻板式闸门22放平，洪水可快速流向泄洪通航河道1。

翻板式闸门22由闸门隔墙、升降控制室、电动卷扬机和转动钢板门组成，闸门隔墙是翻板式闸门的钢筋混凝土支承墙和基础结构，闸门隔墙的尺寸要求严格，翻板式闸门需在钢筋混凝土隔墙之间转动80度左右。闸门隔墙上方设有升降控制室，装有电动卷扬机和电气控制台，电气控制台控制闸门升降。转动钢板门由钢板和型材制成，底部设有转动轴。

船闸3由人字门31、液压油缸32、船闸控制室33和升降船室 34组成，是船舶在升降船室34中上升或下降的设施，同时具有控制航道中的河水的流量和深度的作用，为船舶能在平时水量不富足的河道中航行创造条件。作为优先，每一道船闸，在航道中最多设5 只船闸3，单向航道上并联设置二只通航船闸3，另一只备用兼输水调节。作为优先，船闸3离南北两岸各100米，船闸3之间的空缺位置，都安装泄洪闸门4。出海口的水位变化，船闸改用升降闸门。

人字门31由钢结构支架和外封钢板制成，外封钢板分块焊接在人字门的迎水面和侧面的主骨架上，人字门背面的下部1米高度也需要焊封板，确保密封，还需防止积水。人字门31由液压油缸32 推、拉着绕转动轴转动。上下游人字门下分别设置高0.5米和0.3 米的可绕底边转动的三角形活动门槛，防止泥沙沉淀后闸门关闭不严。泄洪时检修船上的吊机竖起三角形活动门槛，防止泥沙淤积。船闸3上配备有多支冲水枪，特大洪水快结束前，再用冲水枪冲走门槛附近的泥沙。出海口的水位变化大，船闸的闸门改用升降闸门。

液压油缸32设在人字门31的顶部，装在转动轴上部的折弯形连杆尾部，利用杠杆作用，使人字门31旋转，实施开启和关闭操作。

船闸控制室33设在船闸的上游人字门31之间的隔墙上，控制船闸上、下游人字门31开启和关闭，相邻二、三个船闸3合用一个控制室。

升降船室34是一种钢筋混凝土建筑，供船舶在船室内升降，升降船室34壁上设多道缆绳桩，用于系挂缆绳。升降船室34的宽度与人字门31相适配，满足船舶并列进出要求，升降船室34的宽度和长度由设计院决定。

泄洪闸门4由闸门隔墙41、升降控制室42、电动卷扬机43和钢板闸门44组成，设在船闸3的南北两侧留出的水道和船闸3之间的空缺位置，闸门隔墙41和升降控制室42是泄洪闸门的基础结构，电动卷扬机43用来升降钢板闸门44，钢板闸门44由钢板和型钢制成，在两侧钢筋混凝土闸门41的槽子内升降。

闸门隔墙41是泄洪闸门的钢筋混凝土分隔墙，隔墙上设有供钢板闸门44升降的槽子。闸门隔墙41上方设有升降控制室42，装有电动卷扬机43和电气控制台，电气控制台控制闸门升降。船闸上方设简易铁桥，从控制室房顶可进入船闸上方的简易铁桥，船闸的上方和泄洪闸门的上方互相联通，可以从两岸方便进入船闸和泄洪闸门控制室42。船闸3和泄洪闸门4的总流通量大，开启和关闭灵活，能有效控制洪水的泄洪量。普通洪水打开一部分闸门就可泄洪，船舶仍可航行，洪水后期及时关闭闸门拦蓄河水，需要保持河水深度，利于航运。

港口设施5设在航道边上，两边可各伸进河道60多米，港口段长度按需要选定，用于港口设置吊机等设施和货物堆放、转运。

跨线输水渠6由进水渠61、输水渠62、堰坝63和输水渡槽64 组成，进水渠61是中线输水明渠往输水渠62送水的过渡水渠，输水渠62利用黄河现有的地上河，靠南北两边的河道分隔而成，输水渠62底高出地面三、四米，堰坝63可以拦蓄渠水，使渠水流速减缓，可保持输水渠中的水位稳定少变，常年清水长流，输水渡槽64 比泄洪河道高出六米左右，它的下方可供泄洪或引出黄河水。

进水渠61是中线输水明渠往输水渠62送水的过渡水渠。作为优先，中线明渠的渠道需要加高，输水渡槽的输水量增加有困难，可采取并联输水渡槽或浅埋型过江涵洞等方式加大输水量。水源分二路从中线输水明渠分流，西路从郑州西分流，设二条小渠或管道，分别进入南、北跨线输水渠，使郑州市两岸都有清水河。东路从郑州东部的输水明渠分流，通过地下混凝土管道或明渠，可以直接进入南输水渠、另一条通过浅埋型过江涵洞可进入北输水渠。

输水渠62是输送清洁水的主要渠道，作为优先，输水渠62利用黄河现有的地上河，靠南北两边的河道分隔而成，输水渠62宽度可取60米左右，底部高出地面三、四米，它的底部可以不硬化。渠里输送的河水只出不进，把南水北调中线富裕的优质丹江水全程自流输往东线。跨线输水采用确保中线输水量，往东线输水丰水季多输，储存在东线水库和湖泊中，欠水季少输水的方式。

堰坝63有鱼鳞状、波浪形等多种型式，筑在输水渡槽64前面，可保持输水渠62中的水位稳定少变，输水量少时，水位变动也不大，碧水长流，堰坝63是主要的坡降段，水流可形成小瀑布或激起水花。

输水渡槽设在输水渠与引水河的交叉口，输水渡槽64高出挖深后的河道六米以上，可从输水渡槽64下方泄洪或引出黄河水。与黄河故道相交处也预设好输水渡槽64，从输水渡槽64下面排出黄河水，黄河故道开发后，可把更多的泥沙冲入黄海。

作为后期工程，可以开发黄河故道，增加从黄海出口。在分叉河口设泄洪闸门，控制流量，利用洪水冲沙，把泥沙排入黄海，巨量的泥沙可以沉积出大片的陆地，成为新国土。整个黄河整改工程是巨大的水利工程，河道整治工作量巨大，需要由政府部分的统筹规划，需要专业设计院全面设计。

Claims (4)

1.一种河道泄洪通航输水工程，由泄洪通航河道、引水泄洪渠、船闸、泄洪闸门、港口设施和跨线输水渠组成，其特征在于：整改后的泄洪通航河道宽度减小，低于地面数米，洪水可从引水泄洪渠排入泄洪通航河道，船闸和泄洪闸门设在泄洪通航河道中，拦蓄、调节河水，供船舶通航，泄洪闸门主要用于大洪水泄洪，跨线输水渠设在河道两侧，可输送中线清洁江水到东线。

2.根据权利要求1所述的河道泄洪通航输水工程，其特征在于：泄洪通航河道，由原有河道减宽挖深建成，低于地面数米，河道的宽度和深度既要达到特大洪水的泄洪要求，也要适合多条航道双向并行通航和船舶在港口和船闸附近停泊侍航的要求。

3.根据权利要求1所述的河道泄洪通航输水工程，其特征在于：引水泄洪渠由引水河和翻板式闸门组成，引水河可由原有河流或引黄灌渠改道、挖深、挖平而成，突发雨量很大的地区，可以开挖新的大支流作为引水河，翻板式闸门装在引水河河口，由电动卷扬机带动翻板式闸门转动，引水时，经过沉淀的河水从闸门上方流过，可降低泥沙含量，泄洪时，翻板式闸门放平，洪水可快速流向泄洪通航河道。

4.根据权利要求1所述的河道泄洪通航输水工程，其特征在于：跨线输水渠由进水渠、输水渠、堰坝和输水渡槽组成，进水渠是中线输水明渠往输水渠送水的过渡水渠，输水渠利用黄河现有的地上河，靠南北两边的河道分隔而成，输水渠底高出地面数米，堰坝可以拦蓄渠水，使渠水流速减缓，可保持输水渠中的水位稳定少变，输水渡槽设在输水渠与引水河的交叉口，输水渡槽比泄洪河道高出六米左右，它的下方可供泄洪或引出黄河水。

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