CN116065529A - 河道微型蓄水、排沙系统及蓄水、排沙方法 - Google Patents

Abstract

本发明河道微型蓄水、排沙系统及蓄水、排沙方法，包括泥沙沉淀池Ⅱ和泥沙沉淀池Ⅰ，在泥沙沉淀池另一侧设出水口Ⅱ，出水口Ⅱ与挡截坝底部排洪隧道相连，在挡截坝底部排洪隧道上设置首道洪水拦截坝，在首道洪水拦截坝坝体底部洪水流下的方向设置有消力坎Ⅰ，在坝体坡面浇筑钢筋混凝土硬化层，在首道洪水拦截坝坝体一侧的下方设置有闸门，在闸门下方设有洪水通过的排洪隧道Ⅰ；在沿着河流方向首道洪水拦截坝的下游设水库，在沿着河流方向水库的下游位置设置有阶梯水库拦截坝。本发明的有益效果：对流入沉淀池内的洪水进行沉淀，对清水进行有效利用，实现清水和泥沙分离，充分改善人们所处生态环境。

Description

河道微型蓄水、排沙系统及蓄水、排沙方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及河道微型蓄水、排沙系统及蓄水、排沙方法。

背景技术

河道微型蓄水、排沙水库根据北方有大量的河道为季节性河道设计，当出现暴雨时，河道才有洪水通过。平时河床是裸露的，只有细细的涓流，缓慢流淌。祖国正在飞速发展，城镇化进程不断加快，城镇缺水现象日益严重。怎样解决这个矛盾，设计的“河道微型蓄水、排沙水库”能够有效解决城镇严重缺水的现状。在每年7月至9月的雨季里，把洪水引入大型沉淀池，通过沉淀方式把泥沙和水分离，清水进入库区为城镇提供生产、生活用水。同时实现了向地表层补水的目的。一部分水资源蒸发变成水气资源，参加大气水资源循环，创造更多的降水条件。沉淀的泥沙进行排水作业，当水分降到百分之三十后，用这些泥沙可进行土壤修复、改造、大量贫瘠的土地，建设出大量的标准农田。能够起到改善当地生态环境的作用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中存在的技术问题，提出一种结构设计合理、构思巧妙，可在河道内建设的水库上游设沉淀池，对流入沉淀池内的洪水进行沉淀，对清水进行有效利用，实现清水和泥沙分离，对沉淀的泥沙可以修复贫瘠的土地，充分改善人们所处生态环境；同时在河道内设置在坝体下方的排洪隧道，当出现特大洪水时,开闸有效及时进行泄洪的河道微型蓄水、排沙系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明河道微型蓄水、排沙系统，该装置包括设置在河床内上游位置的泥沙沉淀池Ⅱ2和泥沙沉淀池Ⅰ1，在所述的泥沙沉淀池Ⅱ2的一侧设置有进水口Ⅰ701，在所述的泥沙沉淀池Ⅱ2的另一侧设置有出水口Ⅰ801，在所述的泥沙沉淀池Ⅰ1的一侧设置有进水口Ⅱ702，在泥沙沉淀池Ⅰ1的另一侧设置有出水口Ⅱ802，出水口Ⅱ802链接呈斜坡式设计的泄洪道22，与拦截坝底部排洪隧道19相连，在挡截坝底部排洪隧道22，上设置首道洪水拦截坝11，所述的首道洪水拦截坝11坝体基础结构内部设有竖直方向设计的结构柱16，所述的结构柱16之间水平设置有结构梁17，坝体坡面14的呈倾斜设置，在首道洪水拦截坝11坝前底部洪水流下的方向设置有消力坎Ⅰ15，在坝体坡面14浇筑钢筋混凝土硬化层18，在首道洪水拦截坝11坝体一侧的下方，设有洪水通过的排洪隧道Ⅰ19；在排洪隧道口设置有闸门20，在沿着河流方向首道洪水拦截坝11的下游位置的河床表面下挖设置有水库10，在沿着河流方向水库10的下游位置设置有阶梯水库拦截坝23，所述的阶梯水库拦截坝23的坝面高度与首道洪水拦截坝11坝体底部的高度一致，所述的阶梯水库拦截坝23坝体内部一侧水流通过的位置设置有框架式柱梁结构24，框架式柱梁结构24坝体后方水流通过的钢筋混凝土坡面浇筑在一起，坝体前方位置为土坝结构25；在阶梯水库拦截坝23下方位置设置有排洪隧道Ⅱ19-1，在阶梯水库拦截坝23坝体底部洪水流下的方向设置有消力坎Ⅱ15-1。

设置首道洪水拦截坝11，坝体基础结构内部设有竖直方向设计的结构柱16，所述的结构柱16之间水平设置有结构梁17，坝体坡面14的呈倾斜设置，在首道洪水拦截坝11坝后底部洪水流下的方向设置有消力坎15，在坝体坡面14浇筑钢筋混凝土硬化层，在首道洪水拦截坝11坝体一侧的下方设置有洪水通过的排洪隧道19,在排洪隧道的尽头设置闸门20对洪水进行调节。在首道洪水拦截坝11的下游位置的河床表面下挖设置有阶梯水库10，在沿着河流方向水库10的下游位置设置有阶梯水库拦截坝23，所述的阶梯水库拦截坝23的坝面高度与首道洪水拦截坝11坝体底部的高度一致，所述的阶梯水库拦截坝23坝体内部一侧水流通过的位置设置有框架式柱梁结构24，框架式柱梁结构24坝体后方水流通过的钢筋混凝土坡面浇筑在一起，坝体前方位置为土坝结构25；在阶梯水库拦截坝23下方位置设置有排洪隧道19，在阶梯水库拦截坝23坝后底部设置有消力坎15。消力坎15将溢入库区的河水改变水流方向，冲向空中消减对坝基的冲击保护坝体安全。

所述坝体坡面14的夹角13为20°。

所述首道洪水拦截坝11坝体一侧设置有用于排洪隧道和调节洪水的闸门20连接，设置控制闸门20开合的闸门控制操作室21。设置的闸门控制操作室21可在洪水来临时方便对闸门20进行控制开启。

所述的泥沙沉淀池Ⅰ1的周围设置有钢筋混凝土围墙Ⅰ601；所述的泥沙沉淀池Ⅱ2的周围设置有钢筋混凝土围墙Ⅱ6。

利用河道微型蓄水、排沙系统的蓄水、排沙方法，该方法包括如下步骤：

1)打开进水口Ⅱ702，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅰ1开始沉淀，通过水平泥沙沉淀池Ⅰ1，可将泥沙沉淀在泥沙沉淀池Ⅰ1底部，清水从出水口Ⅱ802排出，流入关闭闸门20的首道洪水拦截坝11溢入阶梯的水库10中；

2)当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅰ1时，关闭进水口Ⅱ702，打开进水口Ⅰ701，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅱ2开始沉淀，清水从出水口Ⅰ801排出，流入关闭闸门20的首道洪水拦截坝11溢入阶梯的水库10中，当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅱ2时，关闭进水口Ⅰ701，两个沉淀池交替运作；

3)当有特大大洪水时，通过闸门控制操作室21对闸门20进行控制，对河道微型蓄水、排沙系统进行全方位视频监控，提供水库运行信息，打开排洪隧道Ⅰ19的闸门20排泄洪水，实现洪水和清水分离，保证库容量不因泥沙沉淀而减少。

本发明的有益效果：

本发明是在本发明人之前设计的小型水库坝体及中型水库坝体的基础上进行创新，在河道内的上游位置设置有泥沙沉淀池Ⅰ1，对流入泥沙沉淀池Ⅰ1内的河水进行泥沙的沉淀，同时在河床表面下挖设置有水库10，可对经过泥沙沉淀后的清水进行收集，用于农田灌溉或者其他方面用；同时在河道内设置有首道洪水拦截坝11，当有洪水来临时，可通过闸门控制操作室21开启闸门20，洪水通过首道洪水拦截坝11一侧的排洪隧道Ⅰ19流出，当泥沙沉淀池1内有清水溢出时，可以通过首道洪水拦截坝11表面溢入水库10内储存，保证人们生活用水或灌溉用水，充分实现了洪水和清水的分开治理；此外可根据河道的地形地貌顺势建立若干个阶梯水库拦截坝23和水库10，由于河道内有落差，因此建立的阶梯水库拦截坝23高度比首道洪水拦截坝11低，呈阶梯状分布，沉淀后的清水溢入各个位置的水库10内，最大限度实现对河道内清水的收集，能够保证当地居民的生活用水及农田土地的灌溉，同时蒸发的水气可改善当地的气候，收集的泥沙经过晾晒后可用于其他建筑等方面的用途，可解决当地居民很大的生活、生产问题，真正达到了利民惠民的目的，值得大范围推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中首道洪水拦截坝的侧视结构示意图。

图3为本发明中阶梯水库拦截坝的结构示意图。

图4为本发明中泥沙沉淀池和排水晾晒池的结构示意图。

图5为本发明中首道洪水拦截坝的主视结构示意图。

图中：泥沙沉淀池Ⅰ1、泥沙沉淀池Ⅱ2、钢筋混凝土围墙Ⅰ601、钢筋混凝土围墙Ⅱ6、进水口Ⅰ701、进水口Ⅱ702、出水口Ⅰ801、出水口Ⅱ802、水库10、首道洪水拦截坝11、坡度13、坝体坡面14、消力坎Ⅰ15、消力坎Ⅱ15-1、结构柱16、结构梁17、钢筋混凝土硬化层14、排洪隧道Ⅰ19、排洪隧道19、闸门20、闸门控制操作室21、挡截坝坝前底部水道22、阶梯水库库容23、阶梯水库框架式柱梁结构24、阶梯水库土坝结构25、河堤A、河床B。

具体实施方式

以下将结合附图1-5对本发明做进一步的说明。

本发明河道微型蓄水、排沙系统由泥沙沉淀池Ⅰ1、泥沙沉淀池Ⅱ2、钢筋混凝土围墙Ⅰ601、钢筋混凝土围墙Ⅱ6、进水口Ⅰ701、进水口Ⅱ702、出水口Ⅰ801、出水口Ⅱ802、水库10、首道洪水拦截坝11、坡度13、坝体坡面14、消力坎Ⅰ15、结构柱16、结构梁17、钢筋混凝土硬化层18、排洪隧道Ⅰ19、闸门20、闸门控制操作室21、挡截坝坝前底部水道22、阶梯水库库容23、阶梯水库框架式柱梁结构24、阶梯水库土坝结构25组成，具体的结构为：该装置包括设置在河床内上游位置的泥沙沉淀池Ⅱ2和泥沙沉淀池Ⅰ1，在所述的泥沙沉淀池Ⅱ2的一侧设置有进水口Ⅰ701，在所述泥沙沉淀池Ⅱ2的另一侧设置有出水口Ⅰ801，在所述的泥沙沉淀池Ⅰ1的一侧设置有进水口Ⅱ702，在泥沙沉淀池Ⅰ1的另一侧设置有出水口Ⅱ802，出水口Ⅱ802与呈斜坡式设计的排洪道22与挡截坝底部排洪隧道19相连，在挡截坝底部排洪道隧道19上设置首道洪水拦截坝11。在使用时打开进水口Ⅱ702，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅰ1开始沉淀，通过500米长的水平泥沙沉淀池Ⅰ1，可将泥沙沉淀在泥沙沉淀池Ⅰ1底部，清水从出水口Ⅱ802排出，流入关闭闸门20的首道洪水拦截坝11溢入阶梯的水库10中。当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅰ1时，关闭进水口Ⅱ702，打开进水口Ⅰ701，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅱ2开始沉淀。通过500米长的泥沙沉淀池2，泥沙沉淀在泥沙沉淀池Ⅱ2底部，清水从出水口Ⅰ801排出，流入关闭闸门20的首道洪水拦截坝11溢入阶梯的水库10中。当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅱ2时，关闭进水口Ⅰ701，两个沉淀池交替运作。交替对两个沉淀池的泥沙降低水分，可用沉淀的泥沙修复土地。所述的首道洪水拦截坝11坝体基础结构内部设有竖直方向设计的结构柱16，所述的结构柱16之间水平设置有结构梁17，坝体坡面14的呈倾斜设置，在首道洪水拦截坝11坝体底部洪水流下的方向设置有消力坎Ⅰ15，在坝体坡面14浇筑钢筋混凝土硬化层18，在首道洪水拦截坝11坝体一侧的下方设置有洪水通过的排洪隧道19；排洪隧道口设置闸门20，在首道洪水拦截坝11的下游位置的河床表面下挖设置有水库10，在沿着河流方向水库10的下游位置设置有阶梯水库拦截坝23，所述的阶梯水库拦截坝23的坝面高度与首道洪水拦截坝11坝体底部的高度一致，所述的阶梯水库拦截坝23坝体内部一侧水流通过的位置设置有框架式柱梁结构24，框架式柱梁结构24坝体后方水流通过的钢筋混凝土坡面浇筑在一起，坝体前方位置为土坝结构25；在阶梯水库拦截坝23下方位置设置有排洪隧道19，在阶梯水库拦截坝23坝体底部洪水流下的方向设置有消力坎Ⅱ15-1。消力坎Ⅱ15-1将溢入库区的河水改变水流方向，冲向空中消减对坝基的冲击保护坝体安全。所述坝体坡面14的坡度13为20°。

所述首道洪水拦截坝11坝体一侧设置有排洪隧道和闸门20用于调节洪水、设置控制闸门20开合的闸门控制操作室21。设置的闸门控制操作室21可在洪水来临时方便对闸门20进行控制开启。

所述的泥沙沉淀池Ⅰ1的周围设置有钢筋混凝土围墙Ⅰ601；所述的泥沙沉淀池Ⅱ2的周围设置有钢筋混凝土围墙Ⅱ6。

在水库10的上游1.5公里的位置，建设两个大型沉淀池，两个是泥沙沉淀池Ⅰ1、泥沙沉淀池Ⅱ2，所述的两个交替沉淀的泥沙沉淀池，规格是长度为300-500米；宽度为150-250米，深度为3-4米，在泥沙沉淀池Ⅰ1、泥沙沉淀池Ⅱ2的周围设置有钢筋混凝土围墙Ⅰ601、钢筋混凝土围墙Ⅱ6，目的是在装载机挖掘泥沙作业时，防止河床塌陷确保河堤安全；进水口Ⅰ701、进水口Ⅱ702、出水口Ⅰ801、出水口Ⅱ802的设置可供水流通过。

设置的河道微型蓄水、排沙系统必须保证河道已有的最大泄洪条件，才能设计建设，在河道里选址，在比较宽的河床上建设。在选定的坝址上设计制造微型水库10坝体，坝体的顶部和河床B同样高度，确保出现特大洪水时，能及时泄洪确保人民生命财产安全；水库10是在河床上，下挖形成，在挡截坝底部排洪隧道22上设置首道洪水拦截坝11，坝体高度根据城镇用水量大小，确定坝体高度，也就是水库10的深度，一般设计深度为10—16米；坝前、坝后的坡度13为20度，首道洪水拦截坝11坝体基础结构内部设有竖直方向设计的结构柱16，所述的结构柱16之间水平设置有结构梁17，坝体坡面14呈倾斜设置，在坝体坡面14浇筑钢筋混凝土硬化层18，结构柱16在基础的位置向下延伸4—6米，保证坝体安全。结构柱16与结构柱16之间有结构梁17连接，结构柱16顶部与坝体坡面14与钢筋混凝土硬化层18浇筑在一起，形成整体结构，当出现特大洪水冲击坝体时，可以经受住特大洪水的冲击确保坝体安全。

所述首道洪水拦截坝11坝体一侧设置的排洪隧道19及闸门20，并控制闸门20开合的闸门控制操作室21。设置的闸门控制操作室21可在洪水来临时方便对闸门20进行控制开启，将百分之九十以上的洪水从排洪隧道Ⅰ19排泄，没有大洪水的时候关闭闸门20，将河水通过泥沙沉淀池Ⅰ1沉淀后的清水溢入库区，保留大量的水资源提供城镇生活生产用水。当有大的洪水时，打开排洪隧道Ⅰ19闸门20排泄洪水，实现洪水和清水分离，保证库容量不因泥沙沉淀减少。

闸门控制操作室21对闸门20进行控制，对河道微型蓄水、排沙系统进行全方位视频监控，提供水库运行信息，制定管理依据。

在首道洪水拦截坝11上游100-200米的位置开始以倾斜度20°的坡度22延伸到拦截坝底部排洪隧道19下口，水平位置确保洪水及时排泄。

因为河道是有落差的，所以河道微型蓄水、排沙装置设计成阶梯状分布。根据落差一般一公里左右一个阶梯水库拦截坝23。根据城镇规模大小，设计若干个阶梯水库10。第二道及以后多道拦截坝坝后部分和第一道拦截坝，坝后部分一致，所述的阶梯水库拦截坝23坝体内部一侧水流通过的位置设置有框架式柱梁结构24，框架式柱梁结构24坝体后方水流通过的钢筋混凝土坡面浇筑在一起，坝体前方位置为土坝结构25，土坝结构25部分长期在水线以下不会受到洪水的冲击。在冬季土坝部分不会因为结冰而变形，同时降低了建设成本。

利用河道微型蓄水、排沙系统的蓄水、排沙方法，该方法包括如下步骤：

1)打开进水口Ⅱ702，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅰ1开始沉淀，通过水平泥沙沉淀池Ⅰ1，可将泥沙沉淀在泥沙沉淀池Ⅰ1底部，清水从出水口Ⅱ802排出，流入关闭闸门20的首道洪水拦截坝11溢入阶梯的水库10中；

2)当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅰ1时，关闭进水口Ⅱ702，打开进水口Ⅰ701，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅱ2开始沉淀，通过水平的泥沙沉淀池Ⅱ2，泥沙沉淀在泥沙沉淀池Ⅱ2底部，清水从出水口Ⅰ801排出，流入关闭闸门20的首道洪水拦截坝11溢入阶梯的水库10中，当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅱ2时，关闭进水口Ⅰ701，两个沉淀池交替运作；

3)当有洪水时，通过闸门控制操作室21对闸门20进行控制，对河道微型蓄水、排沙系统进行全方位视频监控，提供水库运行信息，打开排洪隧道Ⅰ19的闸门20排泄洪水，实现洪水和清水分离，保证库容量不因泥沙沉淀而减少。

Claims (5)

1.河道微型蓄水、排沙系统，其特征在于：该装置包括设置在河床内上游位置的泥沙沉淀池Ⅱ(2)和泥沙沉淀池Ⅰ(1)，在所述的泥沙沉淀池Ⅱ(2)的一侧设置有进水口Ⅰ(701)，在所述的泥沙沉淀池Ⅱ(2)的另一侧设置有出水口Ⅰ(801)，在所述的泥沙沉淀池Ⅰ(1)的一侧设置有进水口Ⅱ(702)，在泥沙沉淀池Ⅰ(1)的另一侧设置有出水口Ⅱ(802)，出水口Ⅱ(802)与呈斜坡式设计的挡截坝底部排洪隧道(22)相连，在挡截坝底部排洪隧道(22)上设置首道洪水拦截坝(11)，所述的首道洪水拦截坝(11)坝体基础结构内部设有竖直方向设计的结构柱(16)，所述的结构柱(16)之间水平设置有结构梁(17)，坝体坡面(14)的呈倾斜设置，在首道洪水拦截坝(11)坝体底部洪水流下的方向设置有消力坎Ⅰ(15)，在坝体坡面(14)浇筑钢筋混凝土硬化层(18)，在首道洪水拦截坝(11)坝体一侧的下方设置有闸门(20)，在闸门(20)下方设有洪水通过的排洪隧道Ⅰ(19)；在沿着河流方向首道洪水拦截坝(11)的下游位置的河床表面下挖设置有水库(10)，在沿着河流方向水库(10)的下游位置设置有阶梯水库拦截坝(23)，所述的阶梯水库拦截坝(23)的坝面高度与首道洪水拦截坝(11)坝体底部的高度一致，所述的阶梯水库拦截坝(23)坝体内部一侧水流通过的位置设置有框架式柱梁结构(24)，框架式柱梁结构(24)坝体后方水流通过的钢筋混凝土坡面浇筑在一起，坝体前方位置为土坝结构(25)；在阶梯水库拦截坝(23)下方位置设置有排洪隧道Ⅱ(19-1)，在阶梯水库拦截坝(23)坝体底部洪水流下的方向设置有消力坎Ⅱ(15-1)。

2.如权利要求1所述的河道微型蓄水、排沙系统，其特征在于：所述坝体坡面(14)的坡度(13)为20-30°。

3.如权利要求1或2所述的河道微型蓄水、排沙系统，其特征在于：所述首道洪水拦截坝(11)坝体一侧设置有用于拦截洪水、与闸门(20)连接，并控制闸门(20)开合的闸门控制操作室(21)。

4.如权利要求3所述的河道微型蓄水、排沙系统，其特征在于：所述的泥沙沉淀池Ⅰ(1)的周围设置有钢筋混凝土围墙Ⅰ(601)；所述的泥沙沉淀池Ⅱ(2)的周围设置有钢筋混凝土围墙Ⅱ(6)。

5.如权利要求1所述的利用河道微型蓄水、排沙系统的蓄水、排沙方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)打开进水口Ⅱ(702)，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅰ(1)开始沉淀，通过水平泥沙沉淀池Ⅰ(1)，可将泥沙沉淀在泥沙沉淀池(1)底部，清水从出水口Ⅱ(802)排出，流入关闭闸门(20)的首道洪水拦截坝11溢入阶梯的水库10中；

2)当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅰ(1)时，关闭进水口Ⅱ(702)，打开进水口Ⅰ(701)，让洪水进入泥沙沉淀池Ⅱ(2)开始沉淀，通过水平的泥沙沉淀池Ⅱ(2)，泥沙沉淀在泥沙沉淀池Ⅱ(2)底部，清水从出水口Ⅰ(801)排出，流入关闭闸门(20)的首道洪水拦截坝(11)溢入阶梯的水库(10)中，当泥沙填满泥沙沉淀池Ⅱ(2)时，关闭进水口Ⅰ(701)，两个沉淀池交替运作；

3)当有洪水时，通过闸门控制操作室(21)对闸门(20)进行控制，对河道微型蓄水、排沙系统进行全方位视频监控，提供水库运行信息，打开排洪隧道Ⅰ(19)的闸门(20)排泄洪水，实现洪水和清水分离，保证库容量不因泥沙沉淀而减少。

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