[實(shí)用新型]一種改善氣體過飽和的生態(tài)友好型二道壩

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220525035.3
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN202830898U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴會超;劉偉;蔣定國;別玉靜;毛勁喬
• 申請（專利權(quán)）人: 戴會超
• 主分類號: E02B9/00
• 分類號: E02B9/00;E02B7/00;E02B8/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 任立;姚姣陽

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種新型水工建筑物，具體的說是一種可改善大型水利水電工程泄洪消能產(chǎn)生的氣體過飽和問題的生態(tài)友好型二道壩。

背景技術(shù)

當(dāng)今，水利水電工程的建設(shè)逐步由技術(shù)資金制約轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境制約，如何在保障水利水電工程效益的同時(shí)減弱其對生態(tài)環(huán)境的影響，已成為工程單位、流域管理部門、能源機(jī)構(gòu)都急需解決的重要問題。在水利水電工程對生態(tài)環(huán)境造成的影響中，大壩泄洪消能產(chǎn)生的下游氣體過飽和現(xiàn)象是一個(gè)突出的水環(huán)境問題。大壩泄洪消能時(shí)產(chǎn)生的高速水流伴隨大量摻氣，這種大流量、強(qiáng)摻氣過程會導(dǎo)致大壩下游河道的氣體過飽和，影響范圍可波及到下游數(shù)十千米甚至數(shù)百千米。河道氣體過飽和會造成魚類等水生生物大量死亡，對河流水生生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。因此，在進(jìn)行生態(tài)友好型水利水電工程的建設(shè)時(shí)，需要找出解決上述問題的有效技術(shù)方案。

目前，雖然已知消能方式、泄洪流量與泄水建筑物的布置等是影響氣體過飽和產(chǎn)生過程的主要因素，但對于大型水利水電工程還缺少較為系統(tǒng)的解決方法，而在采用對應(yīng)的生態(tài)水工建筑物來改善下游氣體過飽和方面也尚未見相關(guān)研究成果。曲璐等在高壩工程總?cè)芙鈿怏w過飽和影響的原型觀測一文中，通過紫坪鋪、三峽、二灘等多個(gè)工程的觀測,探討了影響高壩工程氣體過飽和TDG（總?cè)芙鈿怏w）生成與釋放過程的主要因素，認(rèn)為發(fā)電尾水的摻混作用可降低壩下TDG過飽和度，水深越小，過飽和氣體越易逸出，因此可通過減小水墊塘內(nèi)水深來降低泄洪后的氣體過飽和度。然而，受消能效果及工程安全限制，水墊塘內(nèi)設(shè)計(jì)水深必須大于規(guī)范要求值，在具體工程應(yīng)用時(shí)該方法往往并不適用。

申請?zhí)?01220007036.9的專利提出了一種壩下河道氣體過飽和無動力改善裝置，其裝置包括排架、底部固定錨、浮力體和導(dǎo)流板，底部固定錨固定于排架下部，浮力體固定于排架上部，導(dǎo)流板通過固定鉸鏈連接在排架上，在水流作用下導(dǎo)流板在垂直排架平面上自由轉(zhuǎn)動。該裝置可將河道底部水體通過導(dǎo)流裝置輸移到河道上層，同時(shí)增加水體的垂向紊動，利用水體中過飽和氣體在水深較淺時(shí)及水流垂向紊動較強(qiáng)時(shí)恢復(fù)較快的特點(diǎn)，可大幅降低氣體過飽和現(xiàn)象影響的程度和范圍，有效改善壩下河道氣體過飽和現(xiàn)象。但由于其結(jié)構(gòu)簡單，自重較輕，體積較小，對河道水體的影響范圍和影響程度有限，因此主要適宜于中小型河道，但該裝置本身的設(shè)計(jì)思路限制了其在大型水利水電工程中的應(yīng)用。因此，需要采用合理的技術(shù)手段，在充分利用已有的建筑布置的基礎(chǔ)上，提出可有效減弱挑流消能方式下氣體過飽和對下游河道魚類造成的影響的方案。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種改善氣體過飽和的生態(tài)友好型二道壩，可有效降低下泄水體的過飽和度，減少由于大壩泄洪消能產(chǎn)生的氣體過飽和現(xiàn)象對下游河道中魚類的影響。

本實(shí)用新型解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種改善氣體過飽和的生態(tài)友好型二道壩，包括壩體，壩體的下游面為溢流面，并在壩項(xiàng)設(shè)置閘門控制溢流面上出流流量，使溢流面出流的最大水深不超過5m；壩體的溢流面未端設(shè)置跌坎，把過壩水流導(dǎo)至下游表面；壩體內(nèi)部設(shè)置引水道，將水墊塘內(nèi)的水體通過壩體引入下游。

本實(shí)用新型技術(shù)方案在不改變傳統(tǒng)二道壩主體功能（形成水墊塘消能）的情況下，通過建立水深與氣體逸出速率的定量關(guān)系，即將水深越小、過飽和氣體越易逸出的關(guān)系具體函數(shù)化，將二道壩下游面改為溢流面以保證過流平順，并在壩項(xiàng)設(shè)置閘門控制溢流面上出流流量，使溢流面出流的最大水深不超過5m，通過減小水體深度增強(qiáng)水體中過飽和氣體的擴(kuò)散。為防止水流過壩后經(jīng)反弧段被挑起，發(fā)生摻氣，影響氣體過飽和恢復(fù)效果，壩體的溢流面未端設(shè)置跌坎，同時(shí)過壩水流應(yīng)與下游水流平順銜接，使氣體過飽和水體位于下游河道上層，加快其逸出速度。

受溢流面上水深的限制，二道壩壩頂過流能力可能無法滿足大壩最大下泄能力的要求，可在壩體內(nèi)部設(shè)置引水道，將水墊塘內(nèi)的水體通過壩體引入下游，提高壩體過流能力。不僅如此，可在引水道內(nèi)設(shè)置貫流式水輪機(jī)，在利用水體勢能發(fā)電的同時(shí)，也可利用水輪機(jī)的攪拌能力，增強(qiáng)水體紊動，提高過飽和氣體的逸出速度，進(jìn)一步減弱氣體過飽和對下游河道的影響。

這樣，為使泄洪消能水體在經(jīng)過水墊塘后過飽和氣體能快速逸出，本實(shí)用新型一方面可在不減小水墊塘水深，保證消能效果及結(jié)構(gòu)安全的條件下，減少過壩水流的流量，使溢流面出流的最大水深不超過5m，以加快過飽和氣體的逸出速度；另一方面，可對消能后水體進(jìn)行適當(dāng)攪拌，增加其紊動能力，提高過飽和氣體的逸出速度。

本實(shí)用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：