專利名稱:入海河流砂質(zhì)河口瞬逝水量開(kāi)發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是對(duì)沿海地區(qū)入海的砂質(zhì)河流的河口處的水量,特別是瞬時(shí)入海難以利用的水量進(jìn)行開(kāi)發(fā)的方法,并對(duì)遠(yuǎn)距離輸水提出了新的方案。
背景技術(shù):
沿海地區(qū)普遍存在淡水資源短缺的問(wèn)題,尤其是北方的沿海城市更是突出,而臨近的入海河流,尤其中小型河流的水量因?yàn)榧竟?jié)和氣候的影響,水量豐枯變化懸殊,經(jīng)常是旱季水量很少,而雨季洪水泛濫。絕大多數(shù)水量集中在很短的期間內(nèi),并在很短的時(shí)間流失入海,由淡水變?yōu)橄趟?,失去通常利用價(jià)值。河流入海口處豐盈的水量稍縱即逝,利用起來(lái)很困難。判斷河流可供水量的常規(guī)作法是以河流中最枯季節(jié)的水量為供水依據(jù),但是,這樣就使許多時(shí)令河流達(dá)不到要求而變得無(wú)水可供,無(wú)法成為水資源。
傳統(tǒng)的水資源利用方法是修水庫(kù)進(jìn)行水量調(diào)節(jié),或者多打沿河透河井群、由井的數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)控制水量。但是,修水庫(kù)對(duì)環(huán)境條件要求很多,投資巨大,而且“修一座水庫(kù)干一條河流”對(duì)環(huán)境的影響很大;多打沿河透河井群、由井的數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)控制的方法投資大、調(diào)節(jié)困難、且易引起海水倒灌。
據(jù)遼寧省水文局監(jiān)測(cè),葫蘆島市三條河流(六股河,興城河,女兒河)近幾年每年平均流失(入海)的淡水量高達(dá)1.5億立方米,對(duì)于缺水城市葫蘆島市來(lái)講,這是一個(gè)巨大的損失。另外,由于沿海受海水影響,很容易引發(fā)海水入侵。如何既要開(kāi)發(fā)利用水資源又要避其害,這就是本專利要解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的指導(dǎo)思想是利用河口處砂質(zhì)地層具有貯水空間的特點(diǎn),運(yùn)用少量的水利工程,如攔河閘或橡膠壩攔蓄豐水年或豐水期的多余水量,并且把河流入海前最后一刻的徑流(也稱瞬逝水量)收回來(lái)讓它發(fā)揮作用,以增加可利用的水資源。實(shí)行以豐補(bǔ)歉。同時(shí),利用地下帷幕墻防止海水的倒灌,攔蓄地下水。
此方法的特點(diǎn)在于既能開(kāi)發(fā)利用原本流失的水資源,同時(shí),注重水資源保護(hù),不破壞自然環(huán)境,不會(huì)引發(fā)海水倒灌等破壞自然環(huán)境的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)與保護(hù)和諧統(tǒng)一。
本發(fā)明主要由地下帷幕、取水沉井、攔河建筑物和淺海敷管四大部分組成。這些部分,其中每一單獨(dú)項(xiàng)目,都是在水利工程上使用多年的成熟措施,但是如此組合在一起解決瞬逝水量的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題卻是尚無(wú)先例的。
技術(shù)方案及實(shí)施步驟1.對(duì)河流的河口進(jìn)行地質(zhì)勘探,確定帷幕灌漿位置和深度。
2.建立隔水的帷幕墻,帷幕從不透水基巖起至河槽底止。
3.在帷幕隔水墻上,建筑翻板閘或橡膠壩,用以攔截日常河道中的徑流,加大地表水向下滲入的力度,同時(shí)又不影響汛期行洪。
4.自河口沿河而上尋找較寬闊的河灘地段,布置取水水源工程即大口沉井。如果水量豐富,可多設(shè)幾眼沉井,形成井群,但井口不得太高,只略高于灘地地面。機(jī)泵設(shè)備和輸電電纜均隱蔽設(shè)置和埋入地下,各井出水口均用地埋管串聯(lián)起來(lái),地下管道冬季能防凍,汛期能防沖,也可防止人為破壞。
5.由串聯(lián)各井后的干管將水輸往用水目的地。如果距離較遠(yuǎn),又因沿海地區(qū)村屯密集、道路和地埋設(shè)施多而復(fù)雜,地表鋪設(shè)管道困難多。為避免諸多矛盾,采取在近岸淺海地區(qū)海底敷設(shè)輸水管道,用砂龍(由編織袋裝海砂制成)壓住管道,固定位置。此法便捷簡(jiǎn)單、易操作又不與民爭(zhēng)利。但應(yīng)選擇海面平靜季節(jié)施工,以確保安全生產(chǎn)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本專利進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1取水沉井泵房縱剖面圖,是井體結(jié)構(gòu)及兩層操作平臺(tái)示意圖。
圖2圖1的A-A剖面,是取水機(jī)泵在汛期水位時(shí)的工作平臺(tái),它比汛期水位高0.5米。
圖3圖1的B-B剖面,是取水機(jī)泵在正常水位時(shí)的工作平臺(tái),它比正常水位高0.8米。
圖4遼寧省葫蘆島市六股河河口地質(zhì)剖面圖,是示例中選擇帷幕灌漿位置和深度,建立帷幕墻的地質(zhì)勘探資料。
圖中1.起吊機(jī)泵用的吊具,2.水泵,3.二層機(jī)泵平臺(tái),4.汛期水位,5.一層機(jī)泵平臺(tái),6.正常水位,7.輸水管,8.法蘭,9.出水短管,10.平臺(tái)梁,11.機(jī)座梁,12.不透水基巖,13.卵石地層,14.砂質(zhì)地層。
具體實(shí)施方法1.在入海河流河口處,勘探地質(zhì),主要查清不透水基巖(12)情況,以此作為底邊界,確定帷幕灌漿位置和深度。有條件的地方應(yīng)盡量利用殘丘,以減少工程量。
2.依據(jù)基巖上沉積砂石特性確定可灌比。選擇在呈V型的剖面處由地表至隔水層實(shí)施帷幕灌漿。建立完全隔斷地下水流的帷幕墻,帷幕從基巖起至河槽底止。此帷幕墻既防止海水倒灌,又可防止地下淡水向海洋流失,從而在河床下砂石間和帷幕墻之間形成一個(gè)地下水庫(kù)。
3.在帷幕墻頂部筑混凝土底板,板厚300mm左右,以此為基礎(chǔ)建筑高一至兩米、寬約等于主河槽的翻板攔河閘或充水橡膠壩。本發(fā)明中的帷幕灌漿是在選定的帷幕墻中心線上每10延長(zhǎng)米鉆3個(gè)孔,孔中心相距3.34米。對(duì)卵石地層(13)用水泥漿,對(duì)中、粗砂地層(14)可用粘土漿。灌漿壓力以保證漿液壓至距孔中心2米即可。對(duì)粘土漿液可摻入5%的機(jī)床下腳料磨制的鐵粉,以增強(qiáng)漿液強(qiáng)度。
4.在翻板攔河閘或充水橡膠壩上游方向開(kāi)闊的河灘地挖取水沉井,沉井?dāng)?shù)量視河流年徑流量大小,一般是年徑流量的13%-20%為沉井群年取水量。沉井口徑以6米為宜。井深要求最淺不得小于8米,最好坐落在隔水層上。選擇沉井,單井每口可取水8000-1萬(wàn)噸。如果河灘地為粗沙卵石,并對(duì)濾水孔采取“元寶孔”造型(見(jiàn)專利ZL03.111050.9)出水量還可超過(guò)1萬(wàn)噸。在沉井施工上建議采用人機(jī)配合的施工組織。人力挖掘,機(jī)械起吊出土。井圈現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制。
5.依井建泵房,在取水沉井的結(jié)構(gòu)上,針對(duì)正常水位(6)與汛期超常水位(4),為節(jié)省能源和確保機(jī)泵不被淹沒(méi),提出兩層操作平臺(tái)以及提升機(jī)泵方案井內(nèi)設(shè)置雙層機(jī)泵作業(yè)平臺(tái),根據(jù)水位變化情況,一層(5)為正常水位(年內(nèi)大多數(shù)時(shí)間的水位)上加0.8米高度,二層(3)為汛期水位(汛期最高水位)上加0.5米高度。采用軸流泵(2)抽水,水泵由螺栓固定在機(jī)座梁(11)上,機(jī)座梁由螺栓固定在平臺(tái)梁(10)上。在井內(nèi)水位變動(dòng)時(shí)擰開(kāi)水泵機(jī)座梁螺栓和出水管法蘭(8)的螺栓,由設(shè)置于泵房頂部的手動(dòng)倒鏈(1)啟吊至下一位置,然后固定。一、二層的固定輸水管道(7)留有與機(jī)泵出水短管(9)連接的法蘭接口,機(jī)泵變位之后空閑的法蘭口用盲板封堵。每年在汛期前結(jié)合汛前檢查工作進(jìn)行此項(xiàng)工作,汛后恢復(fù)原位。
6.選擇沿海岸線附近水深3-5米處的淺海布置輸水管道。管道由船上焊接及防腐處理后,沉入海底,壓砂籠固定管位。砂籠由帆布或經(jīng)編布制成直徑50cm長(zhǎng)3m左右口袋形,內(nèi)裝砂或河卵石,在海中邊鋪管邊裝砂籠固定。砂龍一般可沿管道50-100米壓一道。海底管路敷設(shè)施工可因地制宜。簡(jiǎn)易施工有3-4艘船即可。一艘有吊裝設(shè)備和焊接設(shè)備,一艘往來(lái)運(yùn)輸管材,一艘負(fù)責(zé)裝填沙石制砂籠、壓管。接頭焊接后防腐處理。也可包給海洋石油公司施工。
7.如果輸水距離長(zhǎng)水頭損失大而導(dǎo)致輸水困難,可在島嶼或海岸的適當(dāng)位置設(shè)置管道加壓站。
權(quán)利要求
1.一種入海河流砂質(zhì)河口瞬逝水量開(kāi)發(fā)方法,其特征在于,它是這樣實(shí)現(xiàn)的1.1、對(duì)入海河流的砂質(zhì)河口進(jìn)行地質(zhì)勘探,確定帷幕灌漿位置和深度,建立隔水帷幕墻;1.2、帷幕從基巖起至河槽底止,在帷幕墻頂部筑混凝土底板,以此為基礎(chǔ)建筑翻板攔河閘或充水橡膠壩;1.3、在翻板攔河閘或充水橡膠壩上游方向河灘地挖取水沉井,并依井建泵房;1.4、輸水管道沿海岸線的淺海敷設(shè)。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的入海河流砂質(zhì)河口瞬逝水量開(kāi)發(fā)方法,其特征在于為應(yīng)對(duì)正常水位與汛期超常水位,節(jié)約資源和確保設(shè)備安全,在沉井內(nèi)設(shè)兩層機(jī)泵平臺(tái),一層平臺(tái)比正常水位高0.8米,二層平臺(tái)比汛期水位高0.5米,汛期時(shí)升高機(jī)泵至二層平臺(tái),平時(shí)降低機(jī)泵至一層平臺(tái)。
全文摘要
一種入海河流砂質(zhì)河口瞬逝水量開(kāi)發(fā)方法。解決了入海河流砂質(zhì)河口瞬時(shí)入海不可利用水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)問(wèn)題,并對(duì)取水沉井結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)距離輸水提出了新的方案。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè),查清砂質(zhì)河口下不透水基巖情況,從不透水基巖起至河槽底進(jìn)行帷幕灌漿,形成的帷幕墻隔斷地下淡水向海洋的流失也防止海水入侵。帷幕墻頂建筑與主河槽等寬的翻板攔河閘或充水橡膠壩,攔蓄豐水期水量,從而在河床下砂石間和帷幕墻之間形成地下水庫(kù)。在上游穩(wěn)定的河灘地布置大口徑沉井,為節(jié)省資源和確保機(jī)泵安全,井內(nèi)設(shè)置雙層機(jī)泵作業(yè)平臺(tái)(圖1)。采用軸流泵抽水,地埋管線輸水。長(zhǎng)距離輸水時(shí),管線可在靠近海岸線的淺海海域敷設(shè),減少對(duì)陸地的侵占。
文檔編號(hào)E03B3/04GK1904219SQ20051013520
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者孫繼勇, 孫佳利 申請(qǐng)人:孫繼勇, 孫佳利