利用“空心海域（UTSRO”潮流产生装置的治水和水利系统.pdf

在潮流水位具有变化的水域中，用堤坝结构包围而成的水域被称为“空心海域(UTSRO)”，本发明涉及一种使在水路中开放“空心海域(UTSRO)”A的水域的水路口向河流上游部延伸，在具有潮流水位变化的河流上游水域处利用开放的，“空心海域(UTSRO)”潮流产生装置，缩短河流的功能延长，提高河床坡度，提高河流的流速和水流冲刷能力，加深河床，增大河流剖面，提高堤内积水排除和洪水疏导能力等的系统。另外，在下游部处，增大“空心海域(UTSRO)”A的规模，提高潮流产生能力，使得产生与洪水流量相匹敌的潮流，增大水流剖面，进一步提高治水效果，并有助于航路的维持。而且，为了对流出到河口，并淤积在河道中的大量土砂实施排除处理，在河口部设置具有多个空隙的另外一个“空心海域(UTSRO)”B，在涨潮作用下引入泥土，进行沉积净化，形成干地和堆积地域，在落潮时，将干净的水聚集在河道中产生潮流。另外，通过设置包围轮廓部的堤坝体8’，防止泥水向外水域流出，用这些效果进一步维持高河道。此外，为了维持“空心海域(UTSRO)”A的功能，加长水路长度来防止混浊水流入。

1、  一种利用基于“空心海域(UTSRO)”的潮流产生装置的治水以及水利系统，其特征在于：
在有潮流水位变化的水域中，用堤坝结构包围而成的水域被称为“空心海域(UTSRO)”，将“空心海域(UTSRO)”A的水域以水路形式开放的水路口向河流上游部延伸，在具有潮流水位变化的河流上游水域处开放，利用基于该“空心海域(UTSRO)”A的潮流产生装置，使得从开放口到下流部Lb区间成为潮汐支配的河流，如果过去的河流延长是Lo的话，那么河流的功能延长是(Lo-Lb)，河流上游部的延长为La，能够缩短河流的功能延长；
因此，如果河流的最上游部的河床高度是Ho，在过去的河床坡度Io(Ho/Lo)下，河流上游部的河床坡度自然地成为稳定坡度Ia(Ho/Lo-Lb)，Io＜Ia的时候，河床坡度增大，河流的流速增大，河床的水流冲刷能力提高，造成对河床的冲洗、挖掘而使其变深，使得河流的导水剖面增大，洪水的疏导能力得到提高，河流上游部的治水效果以及内水排除效果得到提高。

2、  一种利用基于“空心海域(UTSRO)”的潮流产生装置的治水以及水利系统，其特征在于：在河流的下游部，扩大空心海域(UTSRO)”A的规模，提高潮流产生能力，产生与河流的洪水流量匹敌的潮流，提高水流冲刷能力，加深河床，使得下游部的河流剖面增大，提高河流下游部中洪水的疏导能力，提高航路的维持和治水效果。

3、  一种利用基于“空心海域(UTSRO)”的潮流产生装置的治水以及水利系统，其特征在于：在河口部处设置，用具有多处空隙的透过结构堤坝包围将来可能的干地、淤积的水域而成的“空心海域(UTSRO)”B，利用潮汐作用，将从河流上游部流出的、淤积在河口河道中的泥水引入到涨潮时的“空心海域(UTSRO)”B中去，将泥水中的泥沉积使得泥水净化，产生干地和堆埋地域，落潮的时候用沉积净化之后的干净水，在河道中产生聚集的潮流，避免河口堵塞，维持河道，提高洪水的疏导能力，提高了航路的维持和治水效果。

4、  一种利用基于“空心海域(UTSRO)”的潮流产生装置的治水以及水利系统，其特征在于：通过设置包围“空心海域(UTSRO)”B外轮廓部的堤坝体8‘，防止泥水向外海6流出，增加河口部的潮流，保持河口的海水域，使得河流水域的水产资源变丰富，提高洪水的疏导能力，提高了航路的维持和治水效果。

5、  一种利用基于“空心海域(UTSRO)”的潮流产生装置的治水以及水利系统，其特征在于：为了延续“空心海域(UTSRO)”A的潮流产生装置的功能，降低被称为“空心海域(UTSRO)”A的开放水路3(防止混浊水路)的防止混浊水路3长度Lb与从“空心海域(UTSRO)”A的开放口开始的“空心海域(UTSRO)”A的入潮长度Lt的比。

利用“空心海域(UTSRO)”潮流产生装置的治水和水利系统
技术领域
本发明涉及利用“空心海域(UTSRO)”潮流产生装置的治水和水利系统。
背景技术
由于从河流上游部流出的泥砂，以及近代河口两岸的堆埋等使得河流扩展慢慢增加，河流整体的河床坡度变缓。这样，土砂沉降在河道里，河床上升，降低了河流的洪水疏导能力，航运和堤内积水排除变得困难。
以前都是人工挖掘河床，在河道中设置导流堤，利用河流流动的能量，去维持河床的深度，但在产生洪水的时候，其在妨碍洪水疏通，助长悬河现象，堤内积水排除等方面都存在问题。
因此，利用以前已经进行过开发的“空心海域(UTSRO)”潮流产生装置，对受到潮汐影响的河流下游和河口部，积极地导入潮汐的能量，来进行河流下游和河口的维持疏浚，由此有效缩短河流扩展，提高河床坡度，有助于治水，同时利用已有的“空心海域(UTSRO)”水域净化系统，积极的引入从上游部流出的混浊水，提高洪水疏导能力的同时，净化了河流混浊水，形成干地和陆地等等，有助于河流水的保持。
发明内容
如图1所示，本发明在潮流水位具有变化的水域中，用堤坝结构包围而成的水域被称为“空心海域(UTSRO)”，使在水路中开放“空心海域(UTSRO)”A的水域的水路口向河流上游部延伸，在具有潮流水位变化的河流上游水域处利用开放的“空心海域(UTSRO)”A的潮流产生装置，使得从开放口到下流部Lb区间成为潮汐支配的河流，如果过去的河流延长是Lo的话，那么河流的功能延长是(Lo-Lb)，河流上游部的延长为La，能够缩短河流的功能延长。
通过将潮汐的能量和河流流动的能量的比例进行再次分配，在上游部处，使得过去的河流流动的能量占有优势，在河口部处积极的导入潮汐的能量，使得潮汐的能量占优势，从而能够在上游部处缩短河流的功能延长，有助于治水。
虽然在河流上游的山间部处河床高度基本没有什么变化，但是在冲积平原处，如果河流的功能延长变短的话，则河床坡度变大，流速变快，水流冲刷力提高，河床被向深方向冲洗、挖掘，河流的洪水疏通剖面得到扩大，同时，还能够抵消悬河现象，提高上游部的治水效果。
另外，在河流的下游部处，扩大如图1所示的“空心海域(UTSRO)”A的规模，提高潮流产生能力，通过该方式，增加了由下游部的潮汐引起的流量，提高了水流冲刷力，加深了河床，总是能够确保洪水的疏通剖面，从而在下游部处的治水效果也能够进一步提高，还能够有助于堤内积水排除、在河口部处的航路的维持疏浚等等。
另外，在河口部从上流流出的砂泥由于流速的降低而沉降在河道里，使得河道变浅。由此，选择将来可能造成堆埋、干地的水域，设置用具有多空隙的透过结构堤坝来包围而成的“空心海域(UTSRO)”B(静态稳定净化水域)，在涨潮时，引入在上游冲刷挖掘流出的泥水，利用“空心海域(UTSRO)”B的静态稳定净化水域，使得泥水的泥沉积下去，形成干地或者堆埋地等等，在落潮的时候，将净化了的水聚集在河道里，加到由“空心海域(UTSRO)”A产生的潮流中去，使得河口流量增加，来维持河道的剖面。
而且，通过设置包围“空心海域(UTSRO)”B外轮廓部的堤坝体8’，防止泥水向外海6流出，增加河口部的潮流，保持河口的海水域，使得河流水域中的水产资源变得丰富，并且提高洪水的疏通能力，进行航路的维持，并提高治水和水利用效果。
另外，为了永远地维持“空心海域(UTSRO)”A的潮流产生装置的功能，为了阻止“空心海域(UTSRO)”A的涨潮导致的河流泥水的流入，必须加长“空心海域(UTSRO)”A的开放水路3的延长Lb，但是要使其满足Lb＞Lt×α(Lt：开放水路中河流导致的涨潮长度，α：水路扩散的系数)的条件(因此，开放水路3也称为防止混浊水路)。
附图说明
图1是河流的简图，是在河口的支流口上设置了利用“空心海域(UTSRO)”A的潮流产生装置，另外，在主流河口部上设置了引入流出泥砂的“空心海域(UTSRO)”B的俯视图。
图2是上述图1中主河流的纵向剖面图。
图3是各个河流的横向剖面图。
a-a剖面是河流上游5水域的横向剖面图。
b-b剖面是河流下游4水域的横向剖面图。
c-c剖面是潮流产生水路3的横向剖面图。
d-d剖面是河口外水域的横向剖面图。
图中：
1；构成“空心海域(UTSRO)”A的包围堤
2：“空心海域(UTSRO)”A的堤内积水域
3：“空心海域(UTSRO)”A的开放水路(也称为防止混浊水路)
4：河流的下游部
5：河流的上游部
6：外水域
7：陆地或者护岸堤
8：“空心海域(UTSRO)”B的透过堤
8’：包围“空心海域(UTSRO)”B的外轮廓部的堤坝体
9：“空心海域(UTSRO)”B的堤内积水域
9’：“空心海域(UTSRO)”B的堤内积水域中沉降的砂泥
10：过去的河流的河床高度
11：过去的河流的水面高度
12：过去的河流陆地高度
13：过去的河流的HHWL
14：过去的河流堤防高度
15：终结河床
16：新河流的稳定河床
17：潮流直接冲洗挖掘产生的新河床
18：潮汐的THWL
19：潮汐的TLWL
20：潮流挖掘出来的河床
虚线箭头：外部水位下降时(落潮)所产生的水流(潮流)方向
实线箭头：外部水位上升时(涨潮)所产生的水流(潮流)方向
具体实施方式
为了对本发明进行进一步详细说明，下面根据附图进行说明。
如图1的俯视图所示，在潮流水位具有变化的水域中，用堤坝结构1包围而成的水域被称为“空心海域(UTSRO)”，使在水路中开放“空心海域(UTSRO)”A的水域的水路口向河流上游部延伸，在具有潮流水位变化的河流上游水域处利用开放的“空心海域(UTSRO)”A的潮流产生装置，使得从开放口到下流部Lb区间成为潮汐支配的河流，如果过去的河流延长是Lo的话，那么河流的功能延长是(Lo-Lb)，河流上游部的延长为La，能够缩短河流的功能延长。
在河流的形成过程中，由流出的砂泥形成冲积平原，造成河流的规模扩大，另外，除了造成缓慢流动的河流之外，河口部的干流也会分成几条支流流入大海。
这样的支流3的河口部中，形成由构成图1所示“空心海域(UTSRO)”A的非透过性堤坝体1包围的水域，通过支流3，释放至主流4，从而如果在外海6中产生潮位变化，通过河流的下游部4，经过支流3(开放水路)，反复流入流出到“空心海域(UTSRO)”A中去。
如果称河流本来的固定流量为Qo，和称从“空心海域(UTSRO)”A中流出的潮流为Qc，则形成潮落时的河流下游部4的水量Qb是(Qb＝Qo+Qc)。河流本来的固定流量Qo虽然是根据河流本身限定的，但是从“空心海域(UTSRO)”A中流出的潮流Qc则是可以根据“空心海域(UTSRO)”A的规模而增大的。
通过扩大“空心海域(UTSRO)”A的规模，形成使潮流产生流量Qc与河流的洪水流量相匹敌的规模的“空心海域(UTSRO)”A，使得在河流下流部4的水域中总是反复流出流入能够与洪水流量相匹敌的潮流量Qb。
这样，即使匹敌于洪水的巨大潮流Qb流向河流河口部4，由于其是所谓潮汐所产生的水流，是在海水水平面以下(THWL)的水流，不会溢出陆地区域的堤防高度。
因此，如图1所示那样，通过在支流3的河口中构成“空心海域(UTSRO)”A，虽然看起来河流下游部4的延长Lb在形状上构成河流的下游部，但是功能上具有海峡或者滩涂等的性质。因此，如果过去的整条河流是Lo的话，那么(Lo-Lb)即是上游部河流延长，La则成为新河流的功能延长。
过去的河流上游部的河床高度是Ho的话，过去的河床坡度则是(Ho/Lo)，新河流的河床坡度Ia是(Ho/(L-Lb))，如图2所示，Io＜Ia，故河床坡度变大。
一旦上游部的河床坡度变大，流速也变大，水流冲刷力提高了，河床被冲洗挖掘的更深，河流的洪水疏通剖面变大。由此，缓缓抵消了悬河现象，提高了治水能力。
另外，在河流的下游部4，通过扩大如上所述的“空心海域(UTSRO)”A的规模，产生与河流的洪水流量相匹敌的潮流，能够加深河床，扩大洪水疏通剖面并提高河流下游部4的治水效果。
而且，在河口部处从上游流出去的大量砂泥沉积在河道里，使得河道变浅，对洪水的疏通能力以及船舶的航行等等产生障碍。
由此，在河口部的水域中，选择将来可能堆埋和形成干地的水域，设置由具有多空隙的堤坝体(透过结构的堤坝体)8包围的另一个“空心海域(UTSRO)”B(静态稳定净化水域)，利用潮汐的涨潮作用，将流出到河口的巨大的河流泥水引入到“空心海域(UTSRO)”B以及B’水域9中，使其沉降净化，，产生干地或者堆埋地等等，在落潮的时候将沉降净化之后的水聚集在河道里，在河道中产生潮流，能够进一步提高河口中河道的水流冲刷力，将河道维持为深河道，始终确保河口部处的洪水的水流通过剖面，从而有助于航路的维持疏浚。
而且，通过用包围“空心海域(UTSRO)”B的外轮廓部的非透过性堤坝体或者半透过性堤坝体来设置堤坝体8’，防止泥水向外海6流出，保持河口的海水域，使得河流水域的水产资源变得丰富，增加河口部中河流的潮流，提高洪水的疏通能力，提高航路的维持和治水效果。
另外，为了永久的维持利用“空心海域(UTSRO)”A的潮流产生装置的功能，阻止河流的混浊水流入“空心海域(UTSRO)”A内，加长“空心海域(UTSRO)”A的开放水路3的延长Lb，必须满足Lb＞Vb×t×α，Vb：开放水路的平均流速，t：涨潮时间，α：水路的扩散系数的条件。(因此，开放水路3也称为“空心海域(UTSRO)”A的防止混浊水路)
工业上的可利用性
在河流的河口部，由于从上游部流出的泥砂，以及近代两岸的堆埋等，使得在河流的河口部处河流的延长慢慢增加，并使得河流整体的河床坡度变缓，导致河流的洪水疏通能力降低。另外，在河口部处造成河床上升，造成航运和堤内积水排除困难。
由此，作为一种利用了自然的能量，加上过去的河流重力的势能，在下游部处加强潮汐的能量，谋求河道的维持疏浚，净化泥水，集中泥水中的泥、形成广阔的干地或者堆埋地的系统，一种在其实施期间由于遇到洪水，高潮等情况，而短期实施的系统，不是过去的利用石油和煤等机械来进行维持疏浚的系统，而是能够相融于环境的系统，在工业上具有很大的可利用性。