分質蓄水河口海洋水庫的製作方法

2023-05-24 11:37:31

本發明涉及水工、海洋結構物，是一種可實現擋潮、防洪、水資源利用和水環境改善的一體化擋水建築結構。

背景技術：

中國是世界上缺水最嚴重的13個國家之一，人均擁有的水資源量僅相當於世界人均水資源量的1/4。同時，隨著東部沿海地區經濟的高速發展，沿海城市對水資源的需求量大幅上漲，原有的水資源量已無法支撐該地區的巨大需求量。因此，為了解決東部沿海城市的缺水問題，海洋水庫這一理念被提出。而最近，這一理念得到了越來越廣泛的實踐與運用。

傳統的海洋水庫與現有的河道水庫類似，都是以固體硬質壩面作為擋水建築物，通過水庫水深的變化來獲取動庫容。傳統的海洋水庫造價一般不高，建造與維護相對容易。不過，傳統的海洋水庫存在如下幾個顯著的缺陷。首先，由於傳統海洋水庫的修建選址位於海洋之上，故其庫區內的淡水的來源一般是通過海水淡化技術予以實現的，而這一技術的投入勢必使得海洋水庫的建設及運營成本有大幅的增長。其次，由於傳統的海洋水庫採用硬質壩面，其庫容的變化容易造成庫區內海水的滲流現象。因此，為了保證庫區結構的安全以及庫區水體的水質，其防滲成本一般都相對較高。再次，對於建造於河口處的傳統海洋水庫，由於河口本身汙染物的匯入，勢必使得水庫內水質受到嚴重影響。另外，現有的海洋水庫功能單一，一般只能實現淡水的儲存與供給，並不能實現擋潮、防洪等其他綜合性功能，使得海洋水庫的經濟效益普遍偏低。由此可見，由於上述各項缺陷的存在，使得海洋水庫實際工程的開展進度十分緩慢。為此，本申請提出一種設置在河口的可分質蓄水的海洋水庫，在解決上述問題的前提下，提高了庫區內水體的水質，並實現了擋潮、防洪、水資源利用與水環境改善的一體化功能，具有良好的實際運用前景。

技術實現要素：

本發明旨在針對上述問題，提出一種分質蓄水河口海洋水庫，該水庫在保證清水、汙水分質的同時，實現了擋潮、防洪、水資源利用與水環境改善的一體化。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：

分質蓄水河口海洋水庫，包括筒形基礎、浮筒、幕布、排汙管、主橡膠壩、附橡膠壩，筒形基礎設置在主河道上，河道表面設置浮筒，浮筒內部充氣，浮筒與筒形基礎之間及各筒形基礎頂端之間設置幕布，幕布通過連接筒形基礎進行錨固；排汙管穿過原有河道直接通向筒形基礎、浮筒及幕布共同構成隔水層內，使得汙水只能匯集於隔水層內部；在河道下遊，設置雙層複式橡膠壩，由主橡膠壩、附橡膠壩及筒形基礎構成，主橡膠壩錨固於筒形基礎之上，附橡膠壩位於主橡膠壩之上，使河道水體形成清水庫、汙水庫及海洋水體三部分。

進一步的，筒形基礎設置4～6個，環向放射狀分布在主河道中央，浮筒在水面環向分布；筒形基礎、浮筒及幕布共同構成整體的位於河道中央的「碗狀」隔水層。

進一步的，筒形基礎設置3～4個，直線分布在主河道中央或略微偏向一岸，由一岸延伸至筒形基礎所在的河道水面，轉變方向後，再逐漸延伸至雙層複式橡膠壩；幕布頭尾兩側分別固定於河道邊坡與雙層複式橡膠壩之上，並做好封水；筒形基礎、浮筒、幕布、河道邊坡及雙層複式橡膠壩共同構成整體的位於河道一岸的隔水層。

進一步的，筒形基礎為鋼結構或鋼混結構，直徑5～10m。

進一步的，幕布為柔軟不透水的多層土工無紡布。

本發明的優點和積極效果：採用在寬廣的河口處建立海洋水庫的理念，實現了淡水的快速有效的獲得，降低了獲得淡水的成本；而幕布與浮筒的隔水能力，實現了汙水與清水的分質調蓄，保證了庫區內水體水質；幕布與浮筒的柔性與延展性，實現了汙水庫容的靈活調節，提高了載汙能力，與汙水處理的能力；河口處設置複合雙層橡膠壩，可實現壩體的靈活調節，從而滿足了擋潮、防洪、水資源利用與水環境改善的一體化要求。另外，該海洋水庫結構簡單，造價低廉，施工容易，易於回收，具有顯著的實際運用前景。

附圖說明

圖1分質蓄水河口海洋水庫(中央式)俯視圖；

圖2分質蓄水河口海洋水庫(中央式)縱剖面圖；

圖3分質蓄水河口海洋水庫(中央式)橫剖面圖；

圖4分質蓄水河口海洋水庫(一岸式)俯視圖；

圖5分質蓄水河口海洋水庫(一岸式)橫剖面圖；

圖6分質蓄水河口海洋水庫雙層複式橡膠壩橫剖面圖。

圖中：1、筒形基礎；2、幕布；3、浮筒；4、排汙管；5、主橡膠壩；6、附橡膠壩；7、清水庫；8、汙水庫；9、海洋水體。

具體實施方式

分質蓄水河口海洋水庫，由筒形基礎1、浮筒3、幕布2、排汙管4、主橡膠壩5、附橡膠壩6構成。具體包括兩種形式實施形式：中央式與一岸式。

實施例1：附圖1-附圖3所示為中央式。

對於中央式分質蓄水河口海洋水庫，參見附圖1，筒形基礎1設置4個，環向放射狀分布在主河道中央，筒形基礎1為鋼結構；河道表面設置浮筒3，且在水面環向分布；浮筒3與筒形基礎1之間及各筒形基礎1頂端之間設置幕布2，幕布2為四層土工無紡布；參見附圖2，幕布2通過連接筒形基礎1進行錨固；設置排汙管4，管道穿過原有河道直接通向筒形基礎1、浮筒3及幕布2共同構成隔水層內；在河道下遊，設置雙層複式橡膠壩，參見附圖6，該雙層複式橡膠壩由主橡膠壩5、附橡膠壩6及筒形基礎1構成，筒形基礎1沿河道方向分布三個，主橡膠壩5錨固於筒形基礎1之上，附橡膠壩6位於主橡膠壩5之上；最終，上述各部件將河口水體分為三個部分(參見附圖3)：清水庫7、汙水庫8及海洋水體9。

該實施例中：河道底寬50m，頂寬700m，深度10m；筒形基礎1直徑8m，高度6m；浮筒3總長約1000m，橫截面為圓形，直徑約20cm；主橡膠壩5高度8m，附橡膠壩6高度5m；排汙管6為鋼管結構，圓形截面，直徑50cm

實施例2：附圖4和附圖5所示為一岸式。

對於一岸式分質蓄水河口海洋水庫，參見附圖4，筒形基礎1設置三個，直線分布在主河道中央，筒形基礎1為鋼結構；河道表面設置浮筒3，由一岸延伸至筒形基礎1所在的河道水面，轉變方向後，再逐漸延伸至雙層複式橡膠壩；雙層複式橡膠壩位於河道下遊，參見附圖6，該雙層複式橡膠壩由主橡膠壩5、附橡膠壩6及筒形基礎1構成，筒形基礎1沿河道方向分布三個，主橡膠壩5錨固於筒形基礎1之上，附橡膠壩6位於主橡膠壩5之上；浮筒3與筒形基礎1之間設置幕布2，幕布為四層土工無紡布；參見附圖5，幕布2通過連接筒形基礎1進行錨固；幕布2頭尾兩側分別固定於河道邊坡與雙層複式橡膠壩之上，並做好封水；筒形基礎1、浮筒3、幕布2、河道邊坡及雙層複式橡膠壩共同構成整體的位於河道一岸的隔水層；設置排汙管4，管道通向隔水層內；最終，上述各部件將河口水體分為三個部分，清水庫7、汙水庫8及海洋水體9。

該實施例中：河道底寬50m，頂寬700m，深度10m；筒形基礎1直徑8m，高度6m；浮筒2總長約800m，橫截面為圓形，直徑約20cm；主橡膠壩5高度8m，附橡膠壩6高度5m；排汙管6為鋼管結構，圓形截面，直徑50cm

分質蓄水河口海洋水庫的調節過程：(1)當排汙管4流量較小時，汙水庫8因幕布的柔性變形而發生收縮，庫容變小；(2)當排汙管4流量較大時，汙水庫8擴張，庫容變大；(3)當海潮較大時，對附橡膠壩6充水，抬高橡膠壩整體高度，實現擋潮功能；(4)當行洪量較大時，附橡膠壩6與主橡膠壩5均可塌壩，達到行洪流量要求。

需要說明的是，以上所述僅為本發明優選實施例，僅僅是解釋本發明，並非因此限制本發明專利範圍。對屬於本發明技術構思而僅僅顯而易見的改動，同樣在本發明保護範圍之內。