水利安全泄洪发电技术领域
本发明涉及水库安全和排洪发电领域中的一种水利安全泄洪发电。
背景技术
现在的水库基本上都没有泄洪阀，基本上都是采用溢流排洪，其方法是：在堤坝上
开设一个排洪道，或者，在堤坝上开设一个泄洪孔。在堤坝上开设排洪道，由于在堤坝上开
了排洪道，导致堤坝在洪水季节很容易被洪水冲垮。在堤坝上开设泄洪孔，由于洪水中有漂
浮物，导致洪水中的漂浮物堵塞了泄洪孔，继而导致洪水翻越堤坝。同时，在堤坝上开设排
洪道和排洪孔在排洪时不能够利用排洪的水的能量来发电。
发明内容
本发明涉的目的是为了提供一种利用水库在泄洪排水时的能量来发电的装置及
其方法。
为实现上述目的，本发明所述的水利安全泄洪发电主要包括环形浮体、浮力腔、进
水孔、内通管、出水孔、配合面、泄洪管、泄洪孔、基座、水轮机、发电机。
所述的基座的上面固定有泄洪管，在泄洪管的上面部分套装有环形浮体，在泄洪
管的中部或中下部分的管环面的侧面有泄洪孔，泄洪孔处的泄洪管与预埋在堤坝中的排水
发电管道通过硬管或软管连接，排水发电管道与水轮机的进水口连接，水轮机的出水口与
安装在堤坝底部的排水管道连接，排水管道的出水口伸出堤坝外；水轮机和发电机安装在
建造在堤坝内的底部的发电仓内，水轮机的转动轴与发电机的转动轴连接。所述的环形浮
体的配合面与泄洪管的上面部分的外表面配合而能够在泄洪管的上面部分上滑动，并能够
使环形浮体向上滑动时打开排洪发电通道、向下滑动时关闭排洪发电通道；在环形浮体随
水位的升高而上浮时，在泄洪管上向上滑动，继而能够打开排洪发电通道；在环形浮体随水
位下降而在泄洪管上向下滑动时，能够关闭排洪发电通道。
所述的泄洪管是多通管道与固定凸缘的结合体；泄洪管的上面部分的外面是光滑
的圆管形的外表面，光滑的圆管形的外表面与环形浮体的配合面配合；泄洪管的下端是向
外凸出的固定凸缘，固定凸缘密封泄洪管的下面部分；泄洪管的竖向的管环面的侧面有分
支的管道，分支的管道的管孔是泄洪孔，分支的管道与预埋在堤坝中的排水发电管道通过
硬管或软管连接，泄洪孔与泄洪管的上端部的进水口相通。
所述的环形浮体是圆环形的空腔体，环形浮体内的空腔体是浮力腔，环形浮体的
内环面是配合面，配合面是光滑的圆环形的内环面；在环形浮体的下面一面或外面的下面
部分有进水孔，在环形浮体的配合面的环形面上有出水孔，在进水孔和出水口之间的浮力
腔内有内通管连接进水孔和出水孔，内通管与进水孔和出水孔相通；所述的浮力腔是产生
浮力腔体，浮力腔产生的浮力能够支撑环形浮体的重量、并能够使环形浮体浮在水面上时
水面在环形浮体的上端面至配合面上的出水孔之间。
所述的基座是建造在堤坝的蓄水的一面的内部坝壁上固定泄洪管的下端部的底
座，或者是建造在靠近堤坝的水库内的库底的固定泄洪管的下端部的底座。
所述的发电仓是建造在堤坝底部的内部安装发电机和水轮机的室内空间，在发电
仓内有与水轮机的进水口连接的排洪发电管道的一部分和与水轮机的出水口连接的排洪
管道的一部分。
所述的水轮机是将需要排泄的洪水的能量转化为发电的动力的转化器。
建造时，将基座建造在在水库底部或堤坝的内壁上，将排洪发电管道预埋在堤坝
的内部，将排洪管道预埋在堤坝底部、排洪管道的出水口伸出堤坝外，将发电仓建造在堤坝
的底部的内部，将水轮机和发电机安装在发电仓内，水轮机的转动轴与发电机的转动轴连
接；再将泄洪管的下端的凸出凸缘固定在基座上，再用硬管或软管连接泄洪管表面的侧面
的分支管道的泄洪孔和排洪发电管道的一端，排洪发电管道的另一端与水轮机的进水口连
接，水轮机的出水口与排洪管道连接；最后，将环形浮体的配合面套装在泄洪管的上面部分
的光滑的圆管形的外表面。
水库内蓄水后，当水库中的水面低于设定的蓄水位时，环形浮体的配合面上的出
水孔被泄洪管的上面部分遮挡而密封，断开了从进水孔进入泄洪管的排洪发电通道。当水
库中的水面高于设定的蓄水位时，环形浮体上浮而在泄洪管的上面部分的光滑的圆管形的
外表面上向上滑动，随着环形浮体的上浮，环形浮体的配合面上的出水孔露出泄洪管的上
端的进水口，水从进水孔进入内通管后再经过出水孔进入泄洪管上端的进水口，而后从泄
洪管经过泄洪孔进入排洪发电管道将水送入水轮机中推动水轮机转动，水轮机带动发电机
发电，从水轮机中排出的水从排洪管道中排出水库外。当水库中的水位随着排洪发电通道
的打开而泄洪后，水位自然降低；水位降低后，环形浮体随着随着水位自然下降，当水位达
到设定的安全水位时，环形浮体的配合面上的出水孔随着环形浮体的下降而低于泄洪管的
上端；此时，环形浮体的配合面上的出水孔被泄洪管的上面部分遮挡而密封，断开了从进水
孔进入泄洪管的排洪发电通道，水轮机停止运转、发电机停止发电。
一种水利安全泄洪发电的制造方法，其特征在于：
泄洪管制造成为多通管道与固定凸缘的结合体；泄洪管的上面部分的外面制造成为光
滑的圆管形的外表面，光滑的圆管形的外表面与环形浮体的配合面配合；泄洪管的下端制
造成为向外凸出的固定凸缘，固定凸缘密封泄洪管的下面部分；泄洪管的竖向的管环面的
侧面制造有分支的管道，分支的管道的管孔制造成为泄洪孔，分支的管道与预埋在堤坝中
的排水发电管道通过硬管或软管连接，泄洪孔与泄洪管的上端部的进水口相通。
环形浮体制造成为圆环形的空腔体，环形浮体内的空腔体制造成为浮力腔，环形
浮体的内环面制造成为配合面，配合面制造成为光滑的直管式的内环面；在环形浮体的下
面一面或外面的下面部分制造有进水孔，在环形浮体的配合面的环形面上制造有出水孔，
在进水孔和出水口之间的浮力腔内制造有内通管连接进水孔和出水孔，内通管与进水孔和
出水孔相通。
基座制造成为建造在堤坝的蓄水的一面的内部坝壁上固定泄洪管的下端部的底
座，或者制造成为建造在靠近堤坝的水库内的库底的固定泄洪管的下端部的底座。
所述的基座的上面固定有泄洪管，在泄洪管的上面部分套装有环形浮体，在泄洪
管的中部或中下部分的管环面的侧面有泄洪孔，泄洪孔处的泄洪管与预埋在堤坝中的排水
发电管道通过硬管或软管连接，排水发电管道与水轮机的进水口连接，水轮机的出水口与
安装在堤坝底部的排水管道连接，排水管道的出水口伸出堤坝外；水轮机和发电机安装在
建造在堤坝内的底部的发电仓内，水轮机的转动轴与发电机的转动轴连接。
所述的环形浮体是打开和关闭水利安全泄洪发电的排洪发电通道的滑动开关，利
用环形浮体产生的浮力自动打开排洪发电通道、利用环形浮体的重力自动关闭排洪发电通
道。
所述的进水孔和出水孔都低于正常蓄水的水面。
为了使洪水中半沉半浮的漂浮物不进入进水孔中堵塞环形浮体上的进水通道，在
环形浮体的进水孔处固定有过滤网。
所述的水利安全泄洪发电在自动排洪时不需要能源带动，既环保、又安全。
本发明水利安全泄洪发电的结构紧凑合理、制造和使用方便，保护堤坝安全的能
力强、自动化程度高、排洪时发电的效果好，合理地利用了水库排洪时的洪水的能量，在洪
水低于警戒水位时自动关闭排洪发电的开关而保持水位。
附图说明
图1是水利安全泄洪发电关闭时的剖视结构的示意图；
图2是水利安全泄洪发电开启时的剖视结构的示意图。
图中所示：环形浮体1、内通管2、进水孔3、出水孔4、配合面5、泄洪管6、泄洪孔7、基
座8。
具体实施方式
本发明水利安全泄洪发电主要包括环形浮体1、浮力腔、进水孔3、内通管2、出水孔
4、配合面5、泄洪管6、泄洪孔7、基座8、水轮机、发电机。
所述的基座8的上面固定有泄洪管6，在泄洪管6的上面部分套装有环形浮体1，在
泄洪管6的中部或中下部分的管环面的侧面有泄洪孔7，泄洪孔7处的泄洪管6与预埋在堤坝
中的排水发电管道通过硬管或软管连接，排水发电管道与水轮机的进水口连接，水轮机的
出水口与安装在堤坝底部的排水管道连接，排水管道的出水口伸出堤坝外；水轮机和发电
机安装在建造在堤坝内的底部的发电仓内，水轮机的转动轴与发电机的转动轴连接。所述
的环形浮体1的配合面5与泄洪管6的上面部分的外表面配合而能够在泄洪管6的上面部分
上滑动，并能够使环形浮体向上滑动时打开排洪发电通道、向下滑动时关闭排洪发电通道；
在环形浮体1随水位的升高而上浮时，在泄洪管6上向上滑动，继而能够打开排洪发电通道；
在环形浮体1随水位下降而在泄洪管6上向下滑动时，能够关闭排洪发电通道。
泄洪管6制造成为多通管道与固定凸缘的结合体；泄洪管6的上面部分的外面制造
成为光滑的圆管形的外表面，光滑的圆管形的外表面与环形浮体1的配合面5配合；泄洪管6
的下端制造成为向外凸出的固定凸缘，固定凸缘密封泄洪管6的下面部分；泄洪管6的竖向
的管环面的侧面制造有分支的管道，分支的管道的管孔制造成为泄洪孔，分支的管道与预
埋在堤坝中的排水发电管道通过硬管或软管连接，泄洪孔与泄洪管6的上端部的进水口相
通。
环形浮体1制造成为圆环形的空腔体，环形浮体1内的空腔体制造成为浮力腔，环
形浮体1的内环面制造成为配合面5，配合面5制造成为光滑的直管式的内环面；在环形浮体
1的下面一面或外面的下面部分制造有进水孔3，在环形浮体1的配合面5的环形面上制造有
出水孔4，在进水孔3和出水口之间的浮力腔内制造有内通管2连接进水孔3和出水孔4，内通
管2与进水孔3和出水孔4相通。
基座8制造成为建造在堤坝的蓄水的一面的内部坝壁上固定泄洪管6的下端部的
底座，或者制造成为建造在靠近堤坝的水库内的库底的固定泄洪管6的下端部的底座。
所述的发电仓是建造在堤坝底部的内部安装发电机和水轮机的室内空间，在发电
仓内有与水轮机的进水口连接的排洪发电管道的一部分和与水轮机的出水口连接的排洪
管道的一部分。
所述的水轮机是将需要排泄的洪水的能量转化为发电的动力的转化器。
建造时，将基座建造在在水库底部或堤坝的内壁上，将排洪发电管道预埋在堤坝
的内部，将排洪管道预埋在堤坝底部、排洪管道的出水口伸出堤坝外，将发电仓建造在堤坝
的底部的内部，将水轮机和发电机安装在发电仓内，水轮机的转动轴与发电机的转动轴连
接；再将泄洪管6的下端的凸出凸缘固定在基座8上，再用硬管或软管连接泄洪管6表面的侧
面的分支管道的泄洪孔7和排洪发电管道的一端，排洪发电管道的另一端与水轮机的进水
口连接，水轮机的出水口与排洪管道连接；最后，将环形浮体1的配合面5套装在泄洪管6的
上面部分的光滑的圆管形的外表面。
水库内蓄水后，当水库中的水面低于设定的蓄水位时，环形浮体1的配合面5上的
出水孔4被泄洪管6的上面部分遮挡而密封，断开了从进水孔3进入泄洪管6的排洪发电通
道。当水库中的水面高于设定的蓄水位时，环形浮体1上浮而在泄洪管6的上面部分的光滑
的圆管形的外表面上向上滑动，随着环形浮体1的上浮，环形浮体1的配合面5上的出水孔4
露出泄洪管6的上端的进水口，水从进水孔3进入内通管2后再经过出水孔4进入泄洪管6上
端的进水口，而后从泄洪管6经过泄洪孔7进入排洪发电管道将水送入水轮机中推动水轮机
转动，水轮机带动发电机发电，从水轮机中排出的水从排洪管道中排出水库外。当水库中的
水位随着排洪发电通道的打开而泄洪后，水位自然降低；水位降低后，环形浮体1随着随着
水位自然下降，当水位达到设定的安全水位时，环形浮体1的配合面5上的出水孔4随着环形
浮体1的下降而低于泄洪管6的上端；此时，环形浮体1的配合面5上的出水孔4被泄洪管6的
上面部分遮挡而密封，断开了从进水孔3进入泄洪管6的排洪发电通道，水轮机停止运转、发
电机停止发电。