CN117684503A - 一种超大型环状米字型水系连通系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大型环状米字型水系连通系统，包括一个米字型沟渠和多个环状沟渠，所述米字型沟渠由相交于一个中心点的多个直线沟渠组成，所述多个环状沟渠呈同心圆状间隔设置，所述同心圆的圆心和所述中心点重合，所述每个直线沟渠和环状沟渠均贯穿至少一个湖泊、江河、水库、塘堰或湿地，所述直线沟渠和环状沟渠的交汇处设有可控制四个方向水流的闸门，还公开了应用于上述系统的方法。本发明具备能有效细分调控水资源，将区域性多个湖泊、江河、水库、塘堰和湿地连通，解决干旱水源相互补充或内涝分滞蓄洪水的有益效果。

Description

一种超大型环状米字型水系连通系统及方法

技术领域

本发明涉及水资源均衡调控分配领域，具体涉及一种超大型环状米字型水系连通系统。

背景技术

目前我国湖泊、河流水资源量的分布空间极不均衡，北旱南涝、季节性缺水问题突出，同时存在部分湖泊水质恶化、水量锐减等问题。有的湖泊在汛期水位过高，淹没道路、植被、农田等，影响了周边居民的生活和生产。

因此，如何将区域性多个湖泊、水库、江河水系连通，解决干旱水源相互补充或内涝分滞蓄洪水的作用和功能成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种能有效细分调控水资源的超大型环状米字型水系连通系统及方法：

其中，大型环状米字型水系连通系统包括一个米字型沟渠和多个环状沟渠，所述米字型沟渠由相交于一个中心点的多个直线沟渠组成，所述多个环状沟渠呈同心圆状间隔设置，所述同心圆的圆心和所述中心点重合，所述每个直线沟渠和环状沟渠均贯穿至少一个湖泊、江河、水库、塘堰或湿地，所述直线沟渠和环状沟渠的交汇处设有可控制四个方向水流的闸门。

作为本发明的优选方案，还包括自动化控制系统，所述自动化控制系统由闸门控制器和设置于湖泊、江河、水库、塘堰或湿地的水位感应器组成，所述自动化控制系统可通过水位感应器的数据控制闸门控制器的开闭，实现在不同水位的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地间调蓄水量的功能。

进一步地，所述自动化控制系统通过太阳能板供电。

更进一步地，所述至少一个直线沟渠贯穿高山地带和/或楼房地带，所述高山地带和/或楼房地带的下方设有地下顶管，所述直线沟渠贯穿地下顶管。

更进一步地，所述至少一个环状沟渠贯穿高山地带和/或楼房地带，所述高山地带和/或楼房地带的下方设有地下顶管，所述环状沟渠贯穿地下顶管。

更进一步地，在直线沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地之间存在高差的地方设置泵站，通过泵站将直线沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地连通。

更进一步地，在环状沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地之间存在高差的地方设置泵站，通过泵站将环状沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地连通。

其中，应用于上述系统的方法，其特征在于：

包括如下步骤：

1)自动化控制系统收集设置于各个直线沟渠和环状沟渠的水位感应器数据，并判定对应位置的水位是否处于正常高水位；

2)在直线沟渠和环状沟渠内水位有高有低时，自动化控制系统控制直线沟渠和环状沟渠的交汇处闸门开闭，将水位较高处的直线沟渠或环状沟渠内的水导通至水位较低处的直线沟渠或环状沟渠内；

3)在直线沟渠或环状沟渠内水位均低于正常高水位时，自动化控制系统控制泵站将附近存在高差的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地内的水抽至直线沟渠或环状沟渠内；

4)在直线沟渠或环状沟渠内水位均高于正常高水位时，自动化控制系统控制泵站将直线沟渠或环状沟渠内的水抽至附近存在高差的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地内。

本发明利用米字型沟渠和环状沟渠输水、排水，通过湖泊、江河、水库、塘堰、湿地蓄洪，有效实现防汛滞洪，通过泵站和闸门实现补充水源的抗旱功能，有效地实现水体循环流动，实现兴利除害且构建水景观的目的

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为直线沟渠和环状沟渠的断面示意图。

图3为高山地带和楼房地带下方地下顶管的结构示意图。

图4为具有高差的江河和湖泊通过泵站连通的结构示意图。

图5为闸门的结构示意图。

图中：环状沟渠1、直线沟渠2、湖泊3、交汇处4、江河5、水库6、泵站7、塘堰8、湿地9、正常高水位10、地下顶管11、闸门12、自动化控制系统13、高山地带14、楼房地带15。

具体实施方式

下面通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。

如图1～5所示，一种大型环状米字型水系连通系统包括一个米字型沟渠和多个环状沟渠，所述米字型沟渠由相交于一个中心点的多个直线沟渠组成，所述多个环状沟渠呈同心圆状间隔设置，所述同心圆的圆心和所述中心点重合，所述每个直线沟渠和环状沟渠均贯穿至少一个湖泊、江河、水库、塘堰或湿地，所述直线沟渠和环状沟渠的交汇处设有可控制四个方向水流的闸门。

还包括自动化控制系统，所述自动化控制系统由闸门控制器和设置于湖泊、江河、水库、塘堰或湿地的水位感应器组成，所述自动化控制系统可通过水位感应器的数据控制闸门控制器的开闭，实现在不同水位的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地间调蓄水量的功能。

所述自动化控制系统通过太阳能板供电。

所述至少一个直线沟渠贯穿高山地带和/或楼房地带，所述高山地带和/或楼房地带的下方设有地下顶管，所述直线沟渠贯穿地下顶管。

所述至少一个环状沟渠贯穿高山地带和/或楼房地带，所述高山地带和/或楼房地带的下方设有地下顶管，所述环状沟渠贯穿地下顶管。

在直线沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地之间存在高差的地方设置泵站，通过泵站将直线沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地连通。

在环状沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地之间存在高差的地方设置泵站，通过泵站将环状沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地连通。

其中，应用于上述系统的方法，其特征在于：

包括如下步骤：

1)自动化控制系统收集设置于各个直线沟渠和环状沟渠的水位感应器数据，并判定对应位置的水位是否处于正常高水位；

2)在直线沟渠和环状沟渠内水位有高有低时，自动化控制系统控制直线沟渠和环状沟渠的交汇处闸门开闭，将水位较高处的直线沟渠或环状沟渠内的水导通至水位较低处的直线沟渠或环状沟渠内；

3)在直线沟渠或环状沟渠内水位均低于正常高水位时，自动化控制系统控制泵站将附近存在高差的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地内的水抽至直线沟渠或环状沟渠内；

4)在直线沟渠或环状沟渠内水位均高于正常高水位时，自动化控制系统控制泵站将直线沟渠或环状沟渠内的水抽至附近存在高差的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地内。

上述系统主要由四个部分组成：

一、渠道、管线连通及输水系统，即通过一个米字型沟渠和多个环状沟渠构成连通多个湖泊、江河、水库、塘堰或湿地的系统。其中直线沟渠和环状沟渠为梯形槽，底宽一般3～5米，顶宽一般为6～10米，常年水深为2～3米。斜面坡度为1/500～1/1000。需穿越重要交通公路、楼房或高山地带时，在较低处的深层(相对地面高程以下6～10米处)相应位置通过地下顶管贯穿水系，顶管直径1.5～5.0米，顶管进出口段通过井口式连接江河湖泊水系。对交通繁忙、人口密集、地面建筑物附近营造洁净、舒适和美好的环境。

二、闸门系统，是通过闸门适时开启或关闭，使水在渠道系统(米字型沟渠和环状沟渠)内重力自流达到控制水位，水源相互补充的目的。旱涝时节，通过闸门控制直线沟渠或环状沟渠分流，并根据湖泊、江河、水库、塘堰或湿地的水位变动，通过闸门开启或关闭，用以调节、控制相互连通的江河湖泊水位能保持多年平均水位，实现水资源相调剂、补充，实现水资源的空间均衡。

三、泵站提水排水系统，是在高差较大的地形位置，干旱季节，通过泵站抽提江河、湖泊或湿地中的水流至水库、塘堰储存，以备抗旱急需生活饮水或灌溉供水。在旱涝时节，通过泵站抽排沟渠系统中的积水至江河、湖泊、湿地而防止内涝。在地形地势较高位置的湖泊，在内涝期间，湖泊或渠道系统中的水流也可以通过排水系统(排水涵闸、排水渠等)自排至江河之中。

四、自动化控制系统，是通过水位感应器，利用太阳能板提供电力驱动闸门开闭，提水补充塘堰、水库、湖泊、沟渠系统的水位，实现水库、湖泊、江河水位控制，及时补充水量。还可通过读取水位感应器的数据，自动开机泵站提水抽水，并由闸门自流控制水位，当水位达到常年正常高水位时，自动停机提水抽水，实现水量进行均衡分配和调度。

本系统的建设遵循以下步骤：

1、开挖直线沟渠或环状沟渠或铺设地上管道，并建造泵站、闸门，连通连通江河湖泊水系。

1.1、针对地势高差相差不大(2～5米)的两两湖泊、塘堰、湿地之间或湖泊与江河之间，开挖直线沟渠或环状沟渠或地下顶管，连通水系。

1.2、对在高差较大(5～10米)的地形位置，建设泵站抽提江河、湖泊或明渠中的水流至水库储存以备抗旱急需生活饮水或灌溉供水，或抽排积水至江河而防止内涝。

1.3、在穿越重要交通公路或高山地带，人口密集、地面建筑物众多的城市，利用地下管道施工技术，连通江河湖泊水系。

2、在直线沟渠和环状沟渠的交汇处以及进出口，建设闸门，用以调节、控制水系水量。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、及时调控水资源，改善河湖生态环境。本发明通过采取河道连通、清淤、生态护岸建设等措施，改善湖泊、江河、水库、塘堰和湿地的连通性，补充生态水量，新增生态护岸长度，增加水面面积，新增或改善湿地面积，实现了多方面的综合效益。及时调控水资源，实现水资源时空均衡，且干扰小。实现了在旱涝季节根据实际需要进行及时控制调节。在城市湖泊水系连通建设过程中，对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多的城市，采用地下管道连通水系是非常重要的，极大地减少了对生活、生产活动的干扰。

2、实现了跨地域水量均衡调度，优化区域水资源配置。本发明通过水系连通，有效增加了生态水量补给，增强了水体流动，促进了水循环，提高了河湖水位，改善了地下水超采的状况。同时，河流水体通过长距离输送及水利机械运动，加快了水体交换速度，丰富了水资源潜在的环境容量，提高了对污染物的吸收、分解和水源涵养能力，提升了水体自净能力，有效遏制了湖库富营养状态恶化趋势。明显改善了河流水质。

3、恢复了河湖自然景观，极大地改善了生活水生态环境。本发明水系连通实现了区域水系的互联互通，提高了水系的流动性、连通性，增强了水资源调配的机动性，优化了水资源配置，增加了供水通道，缓解了缺水地区水资源供水矛盾，增强了对特枯水年、连续枯水年以及突发水污染事件的应对能力，提高了区域的水资源承载能力，保障了城乡供水安全、粮食安全和生态安全。将彻底破解饮水困难和饮水安全问题，并彻底改变部分水系“枯时腐熏沟、洪来浊滔天”的现象。本发明极大地改善了生活水生态环境，提升了水生态灵气，实现宜居的环境。通过环状米字型水系连通布置，通过沟渠和管线连通湖泊、江河、大型水库、湿地、塘堰等调蓄建筑物，相邻环状沟渠和管线之间，通过闸门、沟渠和管线相连通，实现水体循环流动，增加了城市乡村的水生态环境，为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。提升了生活舒适度。

4、有效提升区域综合竞争力。在水系连通实施过程中，采取近自然的生态治理技术，并将治水实践中的新认识、新做法、新经验升华为文化层面的认知，挖掘水文化资源，弘扬特色水文化，不仅促进了河湖自然面貌的恢复，维护了自然生态系统，还营造出了更好的沿河、沿湖人文环境和健康宜居环境，增加了老百姓生活幸福指数和对家乡的热爱。对缺水地区，通过实施城市循环生态水系工程，打造“河湖通、流水清、沿岸美”的生态水系目标，对造福人民具有极其重大的意义，促进沿河、沿湖群众的人居环境质量明显改善。

5、本系统结构科学合理、实施方便、成本低廉，将多个湖泊、江河、水库、塘堰和湿地连通，解决干旱水源相互补充或内涝分滞蓄洪水的作用和功能。通过渠道系统和排水系统实现排涝，通过泵站有效实现实现水体循环流动、相互补充调节，实现水资源空间均衡和兴利除害和排涝抗旱的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种超大型环状米字型水系连通系统，其特征在于：包括一个米字型沟渠和多个环状沟渠，所述米字型沟渠由相交于一个中心点的多个直线沟渠组成，所述多个环状沟渠呈同心圆状间隔设置，所述同心圆的圆心和所述中心点重合，所述每个直线沟渠和环状沟渠均贯穿至少一个湖泊、江河、水库、塘堰或湿地，所述直线沟渠和环状沟渠的交汇处设有可控制四个方向水流的闸门。

2.根据权利要求1所述的一种超大型环状米字型水系连通系统，其特征在于：还包括自动化控制系统，所述自动化控制系统由闸门控制器和设置于湖泊、江河、水库、塘堰或湿地的水位感应器组成，所述自动化控制系统可通过水位感应器的数据控制闸门控制器的开闭，实现在不同水位的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地间调蓄水量的功能。

3.根据权利要求2所述的一种超大型环状米字型水系连通系统，其特征在于：所述自动化控制系统通过太阳能板供电。

4.根据权利要求1所述的一种超大型环状米字型水系连通系统，其特征在于：所述至少一个直线沟渠贯穿高山地带和/或楼房地带，所述高山地带和/或楼房地带的下方设有地下顶管，所述直线沟渠贯穿地下顶管。

5.根据权利要求1所述的一种超大型环状米字型水系连通系统，其特征在于：所述至少一个环状沟渠贯穿高山地带和/或楼房地带，所述高山地带和/或楼房地带的下方设有地下顶管，所述环状沟渠贯穿地下顶管。

6.根据权利要求1所述的一种超大型环状米字型水系连通系统，其特征在于：在直线沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地之间存在高差的地方设置泵站，通过泵站将直线沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地连通。

7.根据权利要求1所述的一种超大型环状米字型水系连通系统，其特征在于：在环状沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地之间存在高差的地方设置泵站，通过泵站将环状沟渠和其贯穿的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地连通。

8.一种应用于权利要求1所述系统的方法，其特征在于：

包括如下步骤：

1)自动化控制系统收集设置于各个直线沟渠和环状沟渠的水位感应器数据，并判定对应位置的水位是否处于正常高水位；

2)在直线沟渠和环状沟渠内水位有高有低时，自动化控制系统控制直线沟渠和环状沟渠的交汇处闸门开闭，将水位较高处的直线沟渠或环状沟渠内的水导通至水位较低处的直线沟渠或环状沟渠内；

3)在直线沟渠或环状沟渠内水位均低于正常高水位时，自动化控制系统控制泵站将附近存在高差的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地内的水抽至直线沟渠或环状沟渠内；

4)在直线沟渠或环状沟渠内水位均高于正常高水位时，自动化控制系统控制泵站将直线沟渠或环状沟渠内的水抽至附近存在高差的湖泊、江河、水库、塘堰或湿地内。