非耕地蓄水防洪防旱增加地下水补给系统工程.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200810167846.9

申请日:

2008.10.14

公开号:

CN101725129A

公开日:

2010.06.09

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E02B 1/00公开日:20100609|||文件的公告送达IPC(主分类):E02B 1/00收件人:钟显亮文件名称:发明专利申请公布通知书|||公开

IPC分类号:

E02B1/00; E03F1/00; A01G25/00

主分类号:

E02B1/00

申请人:

钟显亮

发明人:

钟显亮; 黄福元; 杨嘉昱

地址:

123000 辽宁省阜新市辽宁工程技术大学东区833信箱

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

非耕地蓄水防洪防旱增加地下水补给系统工程是在广大地区的山麓、宽缓山谷、大小孤立高地和单斜草地中建筑的平地水库构成的水利工程群。它大面积增加人工湿地,消除降水过多过少引起的各种水灾和旱灾。它可稳定流域内的大小河流水位,有利航运,增加地下含水层补给,稳定和提高地下水位,保障食品安全。可以自流方式,通过明渠或防腐搪玻璃水管为农田或向居民供水。数量众多的养殖场,可为人类提供大量水产品,特别是鱼类蛋白质。对大型长形平地水库还是连接村镇的客货运河;还可沿堤坝建筑滨水防震安全房。用一般推土和挖掘机械就可施工,土方量少,投资少,施工期短,回报率高。平地水库可承包给当地农户,生态效益和社会效益均很大。

权利要求书

1: 非耕地蓄水防洪防旱增加地下水补给系统工程,其特征在于: a、在通常不能建水库的各种地形条件下建平地水库; b、通过推土挖沟、筑低矮堤实现土方量较小而有较大的水库库容; c、消除或降低降水过多过少引发的洪涝与干旱灾害; d、可稳定流域内大小河流的水位和当地地下水水位; e、将防洪、防涝、防旱三者有机地结合; f、增加人工湿地,生态效益与社会效益明显; g、与城镇雨水零排放工程和耕地蓄水防洪防旱增加地下水补给系统工程一起,全面调控与利用降水。
2: 根据权利要求1所述特征,可在大小山麓、平缓山谷、孤立的大小高地和单斜草地建平地水库。
3: 根据权利要求1所述特征,在库底平面高度的排水管阀门、溢水口以及两者之间可升降堰板,实现对水库水位的调控。
4: 根据权利要求1所述特征,由推土机从库区推来土方,由挖掘机挖成深水沟,它们推挖的土方构成矮堤。
5: 根据权利要求1所述特征,沿堤挖深水沟,作为鱼类栖息场所和航运的运河。
6: 根据权利要求1所述特征,根据集水面积、地表迳流量、地形和暴雨量设计库容。
7: 根据权利要求1所述特征,根据库容量、地形、库区土质,决定库的面积和堤的高度。
8: 根据权利要求1所述特征,根据贮水主要目的,以塑料膜防渗,或灌注水泥浆止渗,或对含水层补破,以增加孔隙度。
9: 根据权利要求1所述特征,根据当地气候、季节和天气预报,管理平地水库,适时放、贮水。
10: 根据权利要求1所述特征,以耐腐蚀双面搪玻璃钢管实现贮水的自流或加压输送,为耕地和居户供水。

说明书


非耕地蓄水防洪防旱增加地下水补给系统工程

    本发明属于水利工程和农牧业基础设施。

    我国的洪涝灾害每年都有,直接经济损失都在1000亿元以上。防治洪涝灾害对保障人民生命财产的安全是极为重要的。干旱使我国许多地区年年干旱,近年非洲灾难深重。全世界洪涝和干旱灾害的频发,已影响到社会的持续发展。洪涝和干旱灾害的防治是当前人类面临的主要环境问题之一。

    当前对洪涝和干旱灾害的防治,存在两种不足:倾向于以被动防治为主;把洪、涝、旱三者分别防治。因此,投入很大,实效有限。

    本人已发明《城镇雨水零排放系统工程》,使城镇范围内的降水全部渗入地下,作为降水区范围内的供热水水源;又提出了《耕地蓄水防洪防旱增加地下水补给系统工程》(均已申请发明专利)。城镇和耕地范围内降水的得到贮存和因地因时的调控,可以使多数大小河流的流量和地下水位趋于稳定,在防治洪涝和干旱方面起巨大作用。但在地球表面,城镇和耕地只占很小部分。我国耕地面积为18.26亿亩,而仅牧草地面积就达39.3亿亩,还有更大面积的荒山野岭。所以将广袤草地和山岭的降水,与城镇和草地耕地的降水一起调控与利用,才可能做到天下无洪、少旱,在其它措施配合下实现全球常年农牧渔的丰收,人类食物安全就有了根本保证。

    对山区降水的利用与调控,迄今为止仅限建水库养殖加发电。但由于适宜建水库的河谷等地形太少,水库对这方面的作用相当有限,且往往土方量和投资很大。若将水库的概念由筑高坝贮水扩充为挖坑筑低坝贮水,则水库对库区地形的苛求就不再存在,地球表面的降水到处可以入“库”贮存与利用。这在地理和地质上是完全可行的。

    在山麓附近的地带,它是第四纪全新世的坡积、冲积物;在山区开阔较平坦的山谷中,它也是这样的松散沉积物。在这样的地理条件的地区,大致沿地形等高线挖沟,挖出的土方就近堆成矮堤。由于库区地形平缓、面积又大,矮堤可有可观的库容。

    现代挖掘机械和材料,为平地缓坡建水库提供了有利条件。

    现代挖掘机械的效率很高,且已在许多地区普遍使用。挖掘机就近取土、筑堤,工程进度快,投资少;,也可用推土机推土筑堤。挖掘机的动力,除柴油外,还可用网电,或风电和光电。在干旱少雨地区,为控制库坡、库底和堤坝渗漏,可铺塑料膜。在库水作为水源时,不必挖引水明沟,可用双面搪玻璃钢管(它几乎不会腐蚀,且不易结垢,结垢了易清除,故可长期使用),自流供水或加压抬高水位后自流供水。当集水区作为水源地采取保护措施后,这水库的清洁水源还可自流为居民供饮用水。

    按地形不同,这平地建水库可分四种情况:

    沿山麓挖沟筑坝,可选地形图上一条等高线位置建水库。

    在开阔缓坡的山谷推土挖沟筑堤:以推土机推出一定的水平面积,再挖沟筑堤。

    对周围的或大或小的标高相近的高山区或隆起地区,可沿围绕它们周围的封闭等高线建环形水库。大型的高山区,如我国的泰山山脉,其周边为高程相近的平原区,可建大型的环形水库。

    对平缓单向倾斜草原,可每隔几米(或十几米)高差,挖沟筑堤,类似于平原梯田。

    上述四种水库可合称平地水库,它们的主要功能因当地的气候而定。降水丰富的地区,主要为调节地表迳流(稳定河流水位)和为地下水提供补给充足稳定的水源为主。在极干旱地区,要促使降水全部经渗透补给地下水,使地下水水位稳定且较高,有利提高毛细水上升高度,防止土壤出现旱象。但在大部分地区,兼有畜水供水、调节地表迳流、补给地下水和发展养殖业的功能。对长大型水库(如环泰山水库)和大型山麓的水库,还可作为运河使用,可行驶客运和货运船只。

    水库建造必然会毁掉许多绿地甚至耕地,但这会有更多的生态效益。上述建库地区非耕地占绝大部分。这些地方生态效益多不好,绿色植物吸收的CO2量相对不多。当建成平地水库后,水中的藻类和水草吸收的CO2远高于同面积的陆生植物。水库生产的植物类(如莲藕、菱角和茭白等)和动物类(如鱼类、龟鳖、蟹虾、贝类和珍珠)的产值将远高于同面积的陆地产出,经济效益更为突出,是当地农民致富、村镇发展的最佳选择。当地人们的蛋白质来源可由畜禽为主,改为以水产品为主。禽畜要与人争粮争地,其肉类含胆固醇也高,还易发生人禽、人畜共患的疾病或传染病,而鱼类等就没有这些缺点。

    水能吸收地震波,汶川地震中四面环水的建筑就没有因强震和其多次余震而受损,所以沿堤坝可以建水景建筑,还是防震安全房。

    可见平地水库的社会效益是极其巨大的。

    平地建水库的一般模式如下(说明书附图):附图为沿地面坡向的剖面图。图中,1和1′为地形面。2和2′为原地形面(为建平地水库而挖掉地地面)。3为腐殖土层。4为腐殖土下的透水层。5为推土机和挖掘机挖出的平地水库上坡和库底。6为沿堤深水沟,它最大蓄水深度2米,沟宽适量(主要由筑堤所需土量而定),其作用是在排尽库水时,或冬季结冰时,保持沟中水深,供鱼类照常活动;也是小船航道(运河)。7为堤坝,一般为土质(利用挖库时排出的土方),但当堤较高(例如大于2米)时,也可考虑用混凝土。当库容极大,且其泄水通道有居民点等重要建筑物受威胁的水库,为保证绝对安全,应构筑钢筋混凝土坝。无论何种堤坝,其建库前的原始泄水道不能改,都应保持完好通畅。8为库底排水管(有阀门),其排水高度与库底一致,与沟6的顶面一致。9为水库水位标尺和防鱼逃逸栅。10(虚线)为水库最大蓄水高度,它与堤坝的泄水口的高度一致。泄水口(高度)和库底排水管(高度)控制水库的最高水位和最低水位。在泄水口还有可上下升降的堰板,可将水库水位在最高水位与最低水位之间任意调节。在库底,出于防渗漏和促渗漏的不同目的,可铺或不铺塑料膜。11为水库泄水沟,通常为原始排水沟,要注意保护和疏通。12为耕地或居户,是蓄水的可能用户。

    库容大小,可按水库的集水区域面积、地形、地面迳流系数,再按暴雨量(降水100mm)计算。库容决定后,再根据地形和表土情况决定是宽库矮堤,还是窄库高堤(堤不宜太高),要求土方量最少为宜。

    在水库日常管理中,要根据地区的气候、季节和降水天气预报而变化:

    干旱地区:主要为防渗漏以蓄水,可用塑料膜或水泥注浆止渗;或增强对地下水补给,这时要助渗而不必防渗(可爆破地下水含水层,使岩石破碎或打钻孔)。

    多雨地区:在雨季之前可将库水排尽(或降低水位)腾出库容,以备蓄水防洪,降(除)河洪,不必防渗,还可采取增渗措施。

    少雨地区:在天气预报有暴雨,降水概率很大时,在暴雨前一天将库水排尽(或降低水位),备蓄次日山洪。也可在暴雨过后形成内涝的地区,将滞留在内涝区的洪水以水泵输入平地水库贮存。水库存水可用于使河流流量的稳定,或补给地下水。

    各种气候条件下的蓄水,都可自流或加压输送用于灌溉耕地和居民生活用水。输水管道用内外搪玻璃钢管(它不腐蚀又不易结垢,又容易疏通,可长期使用)。

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非耕地蓄水防洪防旱增加地下水补给系统工程是在广大地区的山麓、宽缓山谷、大小孤立高地和单斜草地中建筑的平地水库构成的水利工程群。它大面积增加人工湿地,消除降水过多过少引起的各种水灾和旱灾。它可稳定流域内的大小河流水位,有利航运,增加地下含水层补给,稳定和提高地下水位,保障食品安全。可以自流方式,通过明渠或防腐搪玻璃水管为农田或向居民供水。数量众多的养殖场,可为人类提供大量水产品,特别是鱼类蛋白质。对。

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