CN1760459A - 大面积水体中异质水的隔离与存贮方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提供一种大面积水体中异质水的隔离与存贮方法，即隔体海洋中不同性质的水体，使其与周边水体相互不渗混。本发明是在大面积水体中利用海洋水库隔离或贮存异质水，所述海洋水库为硬质隔水体内设置软体坝，软体坝内贮存异质水(即淡水、压舱水或清水)，所述软体坝由不透水柔性薄膜、浮体和重坠组成，所述不透水柔性薄膜悬挂于浮体之下，并直接由重坠压至海床。本发明软体坝没有巨大的压力差，没有防渗要求，所以造价低，灵活性大。

Description

大面积水体中异质水的隔离与存贮方法

技术领域

本发明涉及水资源及环保技术领域，更具体地说，是涉及隔体海洋中不同性质的水体，使其与周边水体相互不渗混，即一种大面积水体中异质水的隔离与存贮方法。

背景技术

地球上的水资源总量，淡水仅占2.5％，海水占97.5％，随着人口的增加、经济的发展，淡水短缺已成为一个世界性的问题。据联合国和世界银行估计，2025年全球2/3的人的用水将难以保证。我国的淡水资源状况也不容乐观：目前，正常年份缺水量近400亿立方米左右，其中灌溉缺水约300亿立方米左右。全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中108个为严重缺水城市。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大瓶颈制约之一(国家发改委2005)。而人口最为稠密的地区为河道下游的沿海三角洲地区，这也是淡水最为紧缺的地区，我国沿海城市几乎全为缺水城市。因此，向大海要水、要资源，是解决沿海(近海)地区淡水资源短缺的现实选择，也是实现以水资源可持续利用，保障沿海、近海、海岛地区经济社会可持续发展的重大措施，具有重大的现实意义和战略意义。

我国1万8千公里的海岸线上有1万6千亿立方米的淡水流失入海，对沿海、近海及海岛而言，这是一笔巨大而且宝贵的财富。对此入海淡水的开发有两条技术路线可走，其一是先放手允许海水污染淡水，然后再想方设法脱盐，也就是海水淡化所走的技术路线，即先污染后治理的技术路线；另一方法是在淡、咸水相互掺混之前，人工隔离淡、咸水，实现贮存淡水于海洋的目标。

另外，在海洋生态环境方面，作为海洋生物四大杀手之一的船舶压舱水，对海洋生物的破坏极大。如何使船舶排放的压舱水能达到不污染海水的目标，使全世界各研究机构积极开展净化技术的研究。目前的技术路线几乎完全集中在达标排放上。

再者，河道入海口附近水流浊度较大，在某些需要清净海水情况下，如何能迅建澄清并保存清水？如何保证性质不同的水体在海洋中共存而不致掺混、相互污染，亦即为：海水不污染淡水、压舱水不污染海水、浑水不污染清水，是现在存在的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的不足，提供一种大面积水体中异质水的隔离与存贮方法，即隔体海洋中不同性质的水体，使其与周边水体相互不渗混；换句话说本发明所要达到的目标是：在海水(或者说在咸水)中贮存淡水、清水或压舱水，而所贮存的水体不被当地海水所污染。

本发明大面积水体中异质水的隔离与存贮方法，通过下述技术方案予以实现，在大面积水体中利用海洋水库隔离或贮存异质水，所述海洋水库为硬质隔水体内设置软体坝，软体坝内贮存异质水(即淡水、压舱水或清水)，所述软体坝由不透水柔性薄膜、浮体和重坠组成，所述不透水柔性薄膜悬挂于浮体之下，并直接由重坠压至海床。

本发明所述软体坝和硬质隔水体之间为水质过渡带，水质过渡带含当地海水或内陆过来的间歇性污水。

本发明所述硬质隔水体可由大型沙袋构成或由海上篱笆构成。

本发明所述软体坝可由锚链系体固定于水底；所述软体坝两端与边岸构成一个封闭圈，或两端相连接而构成一个封闭圈。

本发明所述硬质隔水体内设置至少一个软体坝；所述软体坝至少有一层隔水膜。

本发明的优点在于：传统水库的工作原理是固定水面面积，通过垂直方向即水深的变化来实现异质水的调蓄；而本发明的工作原理则是固定水深，通过平面面积的变化实现丰、枯水的调蓄。由于前一方法要承受压力差，所以要抗压、要防渗，所以造价大。而软体坝没有巨大的压力差，没有防渗要求，所以造价低，灵活性大。

海洋水库座落在海水之中，与当地海水性质不同的水体将被引入并贮存在水库中。这一水库包含两层即硬、软两层隔水体，硬质隔水体起保护软体坝的作用，相当于一个硬的外壳，当地海水性质不同的水体(如优质淡水)储存于软体坝的薄膜长幔之中，相当于一个可伸缩的内胆.由于硬体隔水体的存在，减少了海洋运动对软体坝所能产生的影响；同样由于软体坝薄膜长幔的存在，减少了硬质隔水体的造价，使得海洋水库具有防盐，防风暴潮，防污水的多种功能。

软体坝由一种特殊的薄膜长幔构成，将特殊设计的卷曲合拢的薄膜长幔投入硬体隔水体所围成的海域里，在源源不断的异质水压力作用下，薄膜长幔将不断向外膨胀扩大，蓄水体积增加，蓄水量也相应增加。相反，如果从幔中抽水，异质水量减少，则异质水压力也减少，薄膜长幔将自动缩小，使得其始终保持与薄膜长幔外的水具有等同的压力，从而达到储存异质水于海洋的目的。

海洋水库的硬质隔水体具有减流防漂作用、可抗拒当地波浪的袭击，并为水库提供一个相对平静的水体区域。软体坝则包括浮于水面的浮体，及悬于浮体之下的薄膜，薄膜依靠自重及下坠体与海床结合，薄膜分隔不同性质水体。浮体、软性薄膜和坠子三者及岸线组成一个封闭的包围圈，并可根据包围圈内的水量进行平面面积上的自动调整。

软体坝可以分隔不同性质的水体，如成、淡水，清、浑水以及压舱水等。在软体坝及硬质隔水体之间为水质过渡带。

对于淡水水库而言，淡水通过由河口导入、也可经河口岛屿或两岸水道直接导入，取水点一般位于河口上游，水质较优处。也可经泵站和管道将异质水导入水库。沿海岸的多个海洋水库可通过渠道或管道联通，以实现跨流域调水。在同一海洋水库内可设置多个软体坝，以增加安全系数。在硬质隔水体上可视设计要求加设泄水闸，以调节水库内水位。

附图说明

图1是本发明海洋水库群的平面布置图；

图2是本发明海洋水库的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为海洋水库群的平面布置(图示为含有4个海洋水库的水库群).每一个水库均有硬质隔水体2和软体坝8，也可有一个或多个泄水闸3，明渠或管道5连接海洋水库群或取水点4，或由船舶排放压舱水至海洋水库。

图2显示海洋水库的剖面：有硬质隔水体2，软体坝8由浮栏7、坠子9组成.坠子9将软体坝8压至海床14。位于水面13的浮栏7拉住软体坝8。软体坝8由此而分隔异体水和水质过渡带12内的水。

下面根据图1和图2所示说明本发明的原理：

海洋水库1由硬质隔水体2和软体坝8组成，软体坝8在海洋水库1所包围的水域内，软体坝8在海洋水库1共同分隔不同性质的水体。软体坝8贮存与海水性质不同的水体如淡水、压舱水或清洁海水。水质过渡带12处于软体坝8和硬质隔水体2之间可含当地海水或内陆过来的间歇性污水。软体坝8的不透水柔性薄膜悬挂于浮体7之下(浮体7位于水面13)，并直接由重坠9压至海床14。

河流6可直接流入海洋水库1，如条件允许可直接完全封闭河口。否则海洋水库可设置在河口两侧，由海底管道可连通两侧水库。海洋水库1由软体坝8和硬质隔水体2分隔异质水体和海水。软体坝8内贮存异质水，在软体坝8和硬质隔水体2之间是水质过渡带12，硬质隔水体2之外是海水，泄水闸3调节水库内水位。闸门和泵站通过渠道或管道5连接取水口4和水库1，它们也可调节水库101内的水位。

硬质隔水体2始于海岸，深入海水中，并折回海岸，与岸线形成一个封闭圈并形成水库1。视当地海洋工况，硬质隔水体2可由大型沙袋构成，也可由海上篱笆构成。软体坝8应与海底相接触，其活动范围介于硬质隔水体2所围区域，软体坝8可自我封闭，也可与海岸构成一个封闭圈。

在海洋水库建成后的初始阶段，封闭圈内为海水，此时软体坝内开始充入异质水，随着异质水的水量的增加，面积的增大，初始海水将一点一点地逐步挤上海洋水库。软体坝的长度将随水量的大小而变化，其高度应大于水深。海水将通过闸门泄出水库，闸门在低潮时泄水，而高潮时一般处于关闭状态，这个闸门开启、关闭过程将不断重复，直至海洋水库在软体坝内充满异质水。当软体坝内充满异质水后，或来水水质达不到要求时，后续来水直接泄入水质过渡带。

如果海洋水库位于河口两侧，或河口岛屿周边时，人工水渠或管道将用来从上游的取水口输水至海洋水库。

海洋水库可由人工渠道或管道相互联结。也就是说跨流域调水可在海岸线附近进行。这有助改善沿海地下水水质，减轻盐碱地的含盐量。

一个海洋水库可包含多个软体坝组成的子水库。

Claims (9)

1.一种大面积水体中异质水的隔离与存贮方法，其特征是，在大面积水体中利用海洋水库隔离或贮存异质水，所述海洋水库为硬质隔水体内设置软体坝，软体坝内贮存异质水，所述软体坝由不透水柔性薄膜、浮体和重坠组成，所述不透水柔性薄膜悬挂于浮体之下，并直接由重坠压至海床。

2.根据权利要求1所述的隔离与存贮方法，其特征是，所述软体坝和硬质隔水体之间为水质过渡带，水质过渡带含当地海水或内陆过来的间歇性污水。

3.根据权利要求1或2所述的隔离与存贮方法，其特征是，所述硬质隔水体由大型沙袋构成或由海上篱笆构成或硬性材料构成。

4.根据权利要求1所述的隔离与存贮方法，其特征是，所述软体坝由锚链系体固定于水底。

5.根据权利要求1或4所述的隔离与存贮方法，其特征是，所述软体坝两端与边岸构成一个封闭圈，或两端相连接而构成一个封闭圈。

6.根据权利要求5所述的隔离与存贮方法，其特征是，海洋水库设置于邻近人工渠道、管道、水源地或供水区，并且相连接。

7.根据权利要求1所述的隔离与存贮方法，其特征是，所述硬质隔水体内设置至少一个软体坝。

8.根据权利要求1所述的隔离与存贮方法，其特征是，所述硬质隔水体内设置至少一层软体坝。

9.根据权利要求1所述的隔离与存贮方法，其特征是，所述海洋水库单独采用软体坝存贮、运输异质水。

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