一种增大湖泊防洪库容的方法
专利名称：一种增大湖泊防洪库容的方法
技术领域：
本发明涉及一种防洪减灾的方法，更具体地说，是一种大幅增加湖泊对洪水的调节能力的方法。
背景技术：
洪水猛兽自古以来就是人类害怕的对象，随着生产器具的提高，人类逐渐采用堤防约束洪水，减轻了洪水对人类的危害；而工业革命出现以后，人类获得了在山区建造大型水库的能力，进一步减轻了洪水灾害。然而，在河道中下游的广大丘陵平原地区，一般不适合建设大型水库，使得河道堤防缺乏大型水库的保护，导致洪水泛滥、水患连年，如长江葛洲坝以下、黄河小浪底以下的广大地区。河道中下游地区往往人口稠密、经济发达，一旦这些地区发生洪水，将给人民的生命财产和国民经济造成巨大的损失。
大江大河的中下游地区的湖泊往往对洪水有一定的调节作用，可以削减洪峰、减轻洪灾，但随着人口的不断增加，工农业生产的飞速发展，“人与水争地”的矛盾日益突出，加上上游地区植被破坏，水土流失日益严重，泥沙俱下，不断淤积，湖泊萎缩，导致湖泊对洪水的调控能力不断减弱。在有限的湖泊容积下，大幅度提高该湖泊对洪水的调控能力，减小中下游河道堤防溃决风险，是人类防洪减灾领域中的一个重大挑战。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种在有限的湖泊容积下，利用水利设施及人工措施，大幅提高湖泊对洪水调控能力的方法。
本发明增大湖泊防洪库容的方法，通过下述技术方案来实施，包括下述步骤(1)构筑环湖导水渠，导水渠可由岸线加上近似平行于岸线的人工堤组成；(2)在主要入湖河道口及湖泊出水口建筑可敝开、可封闭的口门；(3)在汛期来临之前，关闭所有入湖通道的口门，封闭湖泊；所有入湖河水经过环湖导水渠至湖泊出水口流进下游河道；当河道涨水时，湖泊内的水位仍保持汛前低水位，环湖导水渠内外水位差随河流水位的涨高而增加；(4)当河道出现洪水险情时，敝开相应河道的通湖口门，则该河道的洪水大量涌入湖泊内，降低该河道上游的洪水水位，该河道上游安全以后，则关闭相应的口门，继续封闭湖泊；
(5)当上一轮洪峰过后、河道水位开始回落时，启动湖泊出水口的泵站，抢排湖水。下一轮洪水波抵达时，湖泊又获得一部份防洪容积，河道又出现险情时，又可开启相应闸门分洪，洪峰过后，再一次封闭湖泊并抢排湖水。如此重复，利用洪水各个波次的时间差，不断获取湖泊的防洪容积，用来降低洪峰水位。
所述的人工堤可由沉箱、沙袋或柔管隔水墙等组成。所述的环湖导水渠根据地形部份地段可挖掘湖岸而成。所述的环湖导水渠根据地形部分地段可由两道人工堤组成。所述的口门可以是闸门或橡胶坝。所述的口门也可以建在环湖导水渠上。所述的环湖导水渠可以只是湖泊周边的一部份。环湖导水渠主要出湖口可设置排水泵站。
本发明可大幅增加湖泊对洪水的调节能力，与现有技术相比较的有益效果是1.目前增加湖泊对洪水调节能力的主要措施是退田还湖，随着人口的不断增加，对耕地的需求量也在增长，所以这一措施容易遭到抵触甚至反弹。更主要的是目前世界上并无人工调节湖泊洪水的措施，在洪水季节的初期，河水首先填满湖泊的有效容积，使得湖泊对随后的洪峰调节能力大为减弱。而本发明则很好地保存了湖泊有效容积，直至河道出现洪水险情时才分洪入湖，是一种好钢用在刀刃上的方法。
2.利用环湖导水渠，可有效地延长湖泊寿命。目前世界上的湖泊都在不断淤积缩小，河道含沙水流先进入湖泊，澄清后才由出水口流出湖泊，导致湖泊不断萎缩甚至淤废。而新方法则将绝大部份含沙河水直接经导水渠排出湖泊，减少了进入湖泊的泥沙数量，可有效地延长湖泊寿命。
3.利用洪峰各个波次间的时间差、可操作性好。
4.可大幅提高河道安全行洪的保障率。
5.可保存大量淡水，为大汛之后的大旱缺水提供储备。
图1为本发明的平面示意图；图2为环湖导水渠的剖面图；图3为通湖口门位置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1中，各入湖河道，天然情况下，各入湖河水及其所挟带的泥沙均直接进入该湖泊，泥沙沉积之后，水流由水道2进入下游地区。环湖导水渠3，它由岸线4和人工堤5组成，人工堤5可由沉箱、沙袋、柔管隔水墙等拼凑而成，在主要入湖水道口设置可关闭、可敝开的口门6，口门6可由传统闸门或橡胶坝组成。总体上，人工堤5的走向与岸线4相平行，导水渠的宽度与渠道内的水流量大小有关，流量越大，渠道越宽，也就是说离开水道2越远的地方，所要求的过水面积越小。其过水面积的确定按水力学公式(曼宁公式)计算得出。Q=1nh53S12b]]>上式中，Q为导水渠的设计洪水流量，h为平均水深，b为导水渠宽度，S为水力坡降，n为曼宁系数。
出水口设置可关闭、可敝开的口门6，口门6可由传统闸门或橡胶坝组成，如有必要可在出水口加设泵站7。邻近湖泊的大江大河的水流9可为洪水。天然情况下，湖水一般是经过水道2并入水流9，但在洪水季节，水流9的河道中的水位高涨，水流9可能经水道2倒灌进入湖泊。如需要封闭湖泊，则全部进出水口门6处于关闭状态，湖泊和所有流动水道处于相互隔离绝缘状态；当入湖河道的洪水处于超负荷状态，需动用湖泊的储备容积时，相应的口门6处于开启状态，洪水通过口门6进入湖泊。当水流9河道出现超负荷的洪水时，敞开湖泊出水口口门6，则水流9进入湖泊。
环湖导水渠3由岸线4和人工堤5组成，人工堤5的强度应足以承受导水渠3和湖水之间的最大水压力。人工堤5的构筑可由预制的沉箱、沙袋甚至柔管隔水墙等组成，按国家规范标准予以选定。
如图3所示，“口门”可直接建在人工堤5上，当与该“口门”最近的水道2出现紧急洪灾需要分洪时，“口门”呈敞开状态，此时水道2和环湖导水渠3两侧的洪水均进入湖泊。也就是说大江大河的水流9也将倒灌进入湖泊。如果这种倒灌水量相当大，影响湖泊防洪效益的发挥，则应在环湖导水渠上也建一闸门8，也可以为橡胶坝，当上述“口门”处于开启状时，环湖导水渠上闸门8则处于关闭状态，环湖导水渠左侧水流将不能通过口门进入湖泊，也就是大江大河的水流9不会因开启口门而倒灌进入湖泊。正常情况下，口门处于关闭状态则闸门8处于开启状态。
当湖泊出水口处的口门6打开，环湖导水渠3和水道2的水流一齐流向湖泊，这就是湖泊发挥防洪效益，降低主河道8内的洪峰水位的水流流动情形。上一波洪峰过后，湖泊抢排湖水时，若湖水位高于水道2内的水位，则打开位于湖泊出水处的口门6，若湖水位低于水道2内的水位则关闭口门6，启动泵站排水，此时环湖导水渠3和湖泊水均通过水道2流向下游与水流9合并，向大海流进。洪水季节结束后，水泵7及所有口门6均处于关闭状态，进入湖泊的一切污泥浊水统统经由环湖导水渠3和水道2进入下游，湖泊内的水处于高水位，所以优质淡水得以保存。当水道出现干旱需要补水时，则开启“口门”6，泄放湖泊之水，对河道补水。
万里长江，险在荆江，如何确保荆江行洪安全是关乎国计民生的重要课题。而洞庭湖和长江三峡工程就承担着确保长江中游安全的重大任务。当洞庭湖采用环湖导水堤，导湖南湘、资、沅、澧四水直接入江，并在长江入洞庭湖三口建闸，在洞庭湖出水口城陵矶建闸和泵站以后，长江中游的严峻防洪形势立即有了根本的改善。因为汛前低水位时，所有通湖“口门”呈关闭状态，2700平方公里湖水处于低水位(约为30.6米)，而环湖导水渠的设计防洪水位为33.5米，因此洞庭湖的空置容积为＝82亿方。在洞庭湖出水口城陵矶建一座泵站，抽水规模与南水北调东线相同，为1000方/秒。一旦湖南四水发生洪灾，或长江干流出现设防水位，开启闸门，引洪入湖，降低洪峰水位。当洪峰过后，迅速开启泵站，排水入江，以迎下一个洪峰。汛期六、七、八三月共100天，泵站可排水＝1000方/秒*100天*24小时*3600秒＝86.4亿方。所以，洞庭湖一共可获取168.4亿方的防洪库容，相当于再建了一个三峡工程。洪湖、鄱阳湖等可采用“控湖增容”的方法。所以，此发明可极大地挖掘出湖泊的巨大防洪潜力，极大地减轻长江洪水灾害。
因而，不难看出本发明解决了平原地区无法建大型水库，湖泊无法人工调控洪水，湖泊无法象水库一样重复利用防洪库容等一系列问题。
权利要求
1.一种增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，包括下述步骤(1)设置湖泊的环湖导水渠，所述环湖导水渠由湖泊天然岸线和人工堤组成；(2)环湖导水渠主要入湖河道的进水口及出湖口设置可开关的口门；(3)在汛期来临之前，关闭所有入湖通道的口门，封闭湖泊，所有入湖河水经过环湖导水渠至湖泊出水口流进下游河道；(4)河道出现超负荷的洪峰，敝开相应河道的口门，则该河道的洪水大量涌入湖泊内，降低该河道上游的洪水水位，该河道上游安全以后，则关闭相应的口门；(5)当洪峰过后，河道水位开始回落时，或开敝湖泊出水口的口门、或启动泵站、或两者兼施，抢排湖水，湖泊又获得一部份防洪容积，利用洪水各个波次的时间差，不断获取湖泊的防洪容积，用来降低下一次洪峰水位。
2.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的人工堤可由沉箱、沙袋或柔管隔水墙等组成。
3.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠根据地形部份地段可挖掘湖岸而成。
4.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠根据地形部分地段可由两道人工堤组成。
5.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的口门可以是闸门或橡胶坝。
6.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的口门可以在环湖导水渠上建口门。
7.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠可以只是湖泊周边的一部份。
8.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠主要出湖口可设置排水泵站。
全文摘要
本发明公开了一种在有限的湖泊容积下，利用水利设施及人工措施，大幅提高湖泊对洪水调控能力的方法。本发明增大湖泊防洪库容的方法，通过构筑环湖导水渠，在主要入湖河道口及湖泊出水口建筑可敞开、可封闭的口门，根据入湖水流及出湖水道的水位情况，选择打开或关闭口门，来有效调控库容。本发明可增加湖泊对洪水调节能力，利用环湖导水渠，可有效地延长湖泊寿命。可大幅提高河道安全行洪的保障率。可保存大量淡水，为大汛之后的大旱缺水提供储备。
文档编号E02B1/00GK1456753SQ0313001
公开日2003年11月19日 申请日期2003年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者杨树清 申请人:杨树清
技术领域：
本发明涉及一种防洪减灾的方法，更具体地说，是一种大幅增加湖泊对洪水的调节能力的方法。
背景技术：
洪水猛兽自古以来就是人类害怕的对象，随着生产器具的提高，人类逐渐采用堤防约束洪水，减轻了洪水对人类的危害；而工业革命出现以后，人类获得了在山区建造大型水库的能力，进一步减轻了洪水灾害。然而，在河道中下游的广大丘陵平原地区，一般不适合建设大型水库，使得河道堤防缺乏大型水库的保护，导致洪水泛滥、水患连年，如长江葛洲坝以下、黄河小浪底以下的广大地区。河道中下游地区往往人口稠密、经济发达，一旦这些地区发生洪水，将给人民的生命财产和国民经济造成巨大的损失。
大江大河的中下游地区的湖泊往往对洪水有一定的调节作用，可以削减洪峰、减轻洪灾，但随着人口的不断增加，工农业生产的飞速发展，“人与水争地”的矛盾日益突出，加上上游地区植被破坏，水土流失日益严重，泥沙俱下，不断淤积，湖泊萎缩，导致湖泊对洪水的调控能力不断减弱。在有限的湖泊容积下，大幅度提高该湖泊对洪水的调控能力，减小中下游河道堤防溃决风险，是人类防洪减灾领域中的一个重大挑战。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种在有限的湖泊容积下，利用水利设施及人工措施，大幅提高湖泊对洪水调控能力的方法。
本发明增大湖泊防洪库容的方法，通过下述技术方案来实施，包括下述步骤(1)构筑环湖导水渠，导水渠可由岸线加上近似平行于岸线的人工堤组成；(2)在主要入湖河道口及湖泊出水口建筑可敝开、可封闭的口门；(3)在汛期来临之前，关闭所有入湖通道的口门，封闭湖泊；所有入湖河水经过环湖导水渠至湖泊出水口流进下游河道；当河道涨水时，湖泊内的水位仍保持汛前低水位，环湖导水渠内外水位差随河流水位的涨高而增加；(4)当河道出现洪水险情时，敝开相应河道的通湖口门，则该河道的洪水大量涌入湖泊内，降低该河道上游的洪水水位，该河道上游安全以后，则关闭相应的口门，继续封闭湖泊；
(5)当上一轮洪峰过后、河道水位开始回落时，启动湖泊出水口的泵站，抢排湖水。下一轮洪水波抵达时，湖泊又获得一部份防洪容积，河道又出现险情时，又可开启相应闸门分洪，洪峰过后，再一次封闭湖泊并抢排湖水。如此重复，利用洪水各个波次的时间差，不断获取湖泊的防洪容积，用来降低洪峰水位。
所述的人工堤可由沉箱、沙袋或柔管隔水墙等组成。所述的环湖导水渠根据地形部份地段可挖掘湖岸而成。所述的环湖导水渠根据地形部分地段可由两道人工堤组成。所述的口门可以是闸门或橡胶坝。所述的口门也可以建在环湖导水渠上。所述的环湖导水渠可以只是湖泊周边的一部份。环湖导水渠主要出湖口可设置排水泵站。
本发明可大幅增加湖泊对洪水的调节能力，与现有技术相比较的有益效果是1.目前增加湖泊对洪水调节能力的主要措施是退田还湖，随着人口的不断增加，对耕地的需求量也在增长，所以这一措施容易遭到抵触甚至反弹。更主要的是目前世界上并无人工调节湖泊洪水的措施，在洪水季节的初期，河水首先填满湖泊的有效容积，使得湖泊对随后的洪峰调节能力大为减弱。而本发明则很好地保存了湖泊有效容积，直至河道出现洪水险情时才分洪入湖，是一种好钢用在刀刃上的方法。
2.利用环湖导水渠，可有效地延长湖泊寿命。目前世界上的湖泊都在不断淤积缩小，河道含沙水流先进入湖泊，澄清后才由出水口流出湖泊，导致湖泊不断萎缩甚至淤废。而新方法则将绝大部份含沙河水直接经导水渠排出湖泊，减少了进入湖泊的泥沙数量，可有效地延长湖泊寿命。
3.利用洪峰各个波次间的时间差、可操作性好。
4.可大幅提高河道安全行洪的保障率。
5.可保存大量淡水，为大汛之后的大旱缺水提供储备。
图1为本发明的平面示意图；图2为环湖导水渠的剖面图；图3为通湖口门位置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1中，各入湖河道，天然情况下，各入湖河水及其所挟带的泥沙均直接进入该湖泊，泥沙沉积之后，水流由水道2进入下游地区。环湖导水渠3，它由岸线4和人工堤5组成，人工堤5可由沉箱、沙袋、柔管隔水墙等拼凑而成，在主要入湖水道口设置可关闭、可敝开的口门6，口门6可由传统闸门或橡胶坝组成。总体上，人工堤5的走向与岸线4相平行，导水渠的宽度与渠道内的水流量大小有关，流量越大，渠道越宽，也就是说离开水道2越远的地方，所要求的过水面积越小。其过水面积的确定按水力学公式(曼宁公式)计算得出。Q=1nh53S12b]]>上式中，Q为导水渠的设计洪水流量，h为平均水深，b为导水渠宽度，S为水力坡降，n为曼宁系数。
出水口设置可关闭、可敝开的口门6，口门6可由传统闸门或橡胶坝组成，如有必要可在出水口加设泵站7。邻近湖泊的大江大河的水流9可为洪水。天然情况下，湖水一般是经过水道2并入水流9，但在洪水季节，水流9的河道中的水位高涨，水流9可能经水道2倒灌进入湖泊。如需要封闭湖泊，则全部进出水口门6处于关闭状态，湖泊和所有流动水道处于相互隔离绝缘状态；当入湖河道的洪水处于超负荷状态，需动用湖泊的储备容积时，相应的口门6处于开启状态，洪水通过口门6进入湖泊。当水流9河道出现超负荷的洪水时，敞开湖泊出水口口门6，则水流9进入湖泊。
环湖导水渠3由岸线4和人工堤5组成，人工堤5的强度应足以承受导水渠3和湖水之间的最大水压力。人工堤5的构筑可由预制的沉箱、沙袋甚至柔管隔水墙等组成，按国家规范标准予以选定。
如图3所示，“口门”可直接建在人工堤5上，当与该“口门”最近的水道2出现紧急洪灾需要分洪时，“口门”呈敞开状态，此时水道2和环湖导水渠3两侧的洪水均进入湖泊。也就是说大江大河的水流9也将倒灌进入湖泊。如果这种倒灌水量相当大，影响湖泊防洪效益的发挥，则应在环湖导水渠上也建一闸门8，也可以为橡胶坝，当上述“口门”处于开启状时，环湖导水渠上闸门8则处于关闭状态，环湖导水渠左侧水流将不能通过口门进入湖泊，也就是大江大河的水流9不会因开启口门而倒灌进入湖泊。正常情况下，口门处于关闭状态则闸门8处于开启状态。
当湖泊出水口处的口门6打开，环湖导水渠3和水道2的水流一齐流向湖泊，这就是湖泊发挥防洪效益，降低主河道8内的洪峰水位的水流流动情形。上一波洪峰过后，湖泊抢排湖水时，若湖水位高于水道2内的水位，则打开位于湖泊出水处的口门6，若湖水位低于水道2内的水位则关闭口门6，启动泵站排水，此时环湖导水渠3和湖泊水均通过水道2流向下游与水流9合并，向大海流进。洪水季节结束后，水泵7及所有口门6均处于关闭状态，进入湖泊的一切污泥浊水统统经由环湖导水渠3和水道2进入下游，湖泊内的水处于高水位，所以优质淡水得以保存。当水道出现干旱需要补水时，则开启“口门”6，泄放湖泊之水，对河道补水。
万里长江，险在荆江，如何确保荆江行洪安全是关乎国计民生的重要课题。而洞庭湖和长江三峡工程就承担着确保长江中游安全的重大任务。当洞庭湖采用环湖导水堤，导湖南湘、资、沅、澧四水直接入江，并在长江入洞庭湖三口建闸，在洞庭湖出水口城陵矶建闸和泵站以后，长江中游的严峻防洪形势立即有了根本的改善。因为汛前低水位时，所有通湖“口门”呈关闭状态，2700平方公里湖水处于低水位(约为30.6米)，而环湖导水渠的设计防洪水位为33.5米，因此洞庭湖的空置容积为＝82亿方。在洞庭湖出水口城陵矶建一座泵站，抽水规模与南水北调东线相同，为1000方/秒。一旦湖南四水发生洪灾，或长江干流出现设防水位，开启闸门，引洪入湖，降低洪峰水位。当洪峰过后，迅速开启泵站，排水入江，以迎下一个洪峰。汛期六、七、八三月共100天，泵站可排水＝1000方/秒*100天*24小时*3600秒＝86.4亿方。所以，洞庭湖一共可获取168.4亿方的防洪库容，相当于再建了一个三峡工程。洪湖、鄱阳湖等可采用“控湖增容”的方法。所以，此发明可极大地挖掘出湖泊的巨大防洪潜力，极大地减轻长江洪水灾害。
因而，不难看出本发明解决了平原地区无法建大型水库，湖泊无法人工调控洪水，湖泊无法象水库一样重复利用防洪库容等一系列问题。
权利要求
1.一种增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，包括下述步骤(1)设置湖泊的环湖导水渠，所述环湖导水渠由湖泊天然岸线和人工堤组成；(2)环湖导水渠主要入湖河道的进水口及出湖口设置可开关的口门；(3)在汛期来临之前，关闭所有入湖通道的口门，封闭湖泊，所有入湖河水经过环湖导水渠至湖泊出水口流进下游河道；(4)河道出现超负荷的洪峰，敝开相应河道的口门，则该河道的洪水大量涌入湖泊内，降低该河道上游的洪水水位，该河道上游安全以后，则关闭相应的口门；(5)当洪峰过后，河道水位开始回落时，或开敝湖泊出水口的口门、或启动泵站、或两者兼施，抢排湖水，湖泊又获得一部份防洪容积，利用洪水各个波次的时间差，不断获取湖泊的防洪容积，用来降低下一次洪峰水位。
2.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的人工堤可由沉箱、沙袋或柔管隔水墙等组成。
3.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠根据地形部份地段可挖掘湖岸而成。
4.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠根据地形部分地段可由两道人工堤组成。
5.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的口门可以是闸门或橡胶坝。
6.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的口门可以在环湖导水渠上建口门。
7.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠可以只是湖泊周边的一部份。
8.根据权利要求1所述的增大湖泊防洪库容的方法，其特征是，所述的环湖导水渠主要出湖口可设置排水泵站。
全文摘要
本发明公开了一种在有限的湖泊容积下，利用水利设施及人工措施，大幅提高湖泊对洪水调控能力的方法。本发明增大湖泊防洪库容的方法，通过构筑环湖导水渠，在主要入湖河道口及湖泊出水口建筑可敞开、可封闭的口门，根据入湖水流及出湖水道的水位情况，选择打开或关闭口门，来有效调控库容。本发明可增加湖泊对洪水调节能力，利用环湖导水渠，可有效地延长湖泊寿命。可大幅提高河道安全行洪的保障率。可保存大量淡水，为大汛之后的大旱缺水提供储备。
文档编号E02B1/00GK1456753SQ0313001
公开日2003年11月19日 申请日期2003年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者杨树清 申请人:杨树清
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