[发明专利]过水低坝洞库式水电站

说明书

技术领域

 本发明属于水电站技术领域。

背景技术

传统的水电站类型主要有坝库式水电站、引水式水电站、混合式水电站等。坝库式水电站主要建设在江河干流上，发电效益最高，但要构筑拦河大坝截断江河，常造成江河下游断流，生态遭受严重破坏。库区还要淹没大量的林地、植被甚至文物古迹，有的物种面临生存危机，还涉及大量移民问题。此外，库区两岸山体被水浸泡松软，水位上下变动引发山体滑坡，大型水库还可能诱发地震。因此坝库式水电站在各类水电站中危害最大。引水式水电站主要建设在大落差的峡谷，或者从高山上引用溪流发电，对河道落差要求较高。由于同样要修建拦河坝截断河流，同样造成较为严重的生态破坏。此外，其建设条件受到河道降比的严重限制，若降比太小，只能进一步加大坝高，采用很长的引水渠道，再加前池蓄水，工程造价大为增加，失去了建设的经济意义。即便在河道降比大的情况下，还需要沿岸修建隧道或者架设管道。为了制造和利用更大的水头，隧道或者管道就必须建设的更长，导致断流的河道进一步加长，生态影响更大，工程造价也大为增加。且管道容易锈蚀破损，维护难度和成本都较高，也影响发电。混合式水电站吸纳了坝库式水电站和引水式水电站的优点，但同样叠加了它们的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有水电站存在的不足，提供一种不需截断河流，避免造成环境破坏和库区淹没，并且可建设在落差较小甚至很小的河道，进一步提高水能资源的利用率，施工难度相对较小、工程造价较低的环保型洞库式水电站。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

过水低坝洞库式水电站，本发明修建于有弧形弯道的河道上，在有弧形弯道的河道上游修建一道过水低坝，在河道弧形弯道上下游之间修建一条引流量达到或超过该河段多年平均径流量并具有一定动态蓄水能力的引水隧道式洞库，洞库的进水口位于过水低坝的坝前；当洞口前的河道较为狭窄时，在洞库进水口前端修筑有顶部低于过水低坝坝体高度的潜水前池；当洞口前的河道较为宽敞时，则采用大于洞口直径的渠道从库区引水，渠道上修筑有闸门；在洞库的出水末端设置有堵塞墙体、设置于堵塞墙体中连接洞库和位于洞库外的水轮发电机组的纵向引水管道；所述过水低坝是指坝体本身可部分渗漏河水、部分河水在丰水期可以从坝顶上方漫过流向下游，部分河水从坝体内部渗出流向下游的坝体。

本发明所述过水低坝为石渣与人工制作的混凝土异型构件相混填塞河道而成的人工堰塞坝。过水低坝坝高不超过30米。在洞库和潜水前池之间修建有闸门。在洞库末端位于堵塞墙体前的下方修建有沉沙池及排沙管道，在洞库末端修有调压井。在过水低坝前的库区水下设置有沉沙扰动泵管，沉沙扰动泵管由水泵和管道组成，在管道的下半部管壁上开设有若干可将沉沙扰动浮起的射水孔。在过水低坝的上游设置有过水低坝的拦石护坝。拦石护坝由混凝土异型构件构筑或由大石块构筑或由石块与混凝土异形构件混合构筑。

本发明至少具有以下优点：

一是这种人工堰塞过水低坝是典型的环保型水坝。采用开挖洞库产生的石料弃渣与人工制作的混凝土异形构件组合填塞河道而成。这种低坝既能形成有效库区，又能通过坝体渗漏和坝顶漫水，避免传统的拦河坝截断河流造成坝体下游河段水体断流的问题，基本避免环境破坏，完全避免大面积淹没，基本避免移民问题，完全避免引发地质灾害。

二是采用引流量达到或超过该河段多年平均径流量隧道形成洞库，洞径只要大到符合发电机组的配置需求，就可实现大流量引水和一定容量蓄水，再实施较小口径的管道送水发电。由于引流量达到或超过该河段多年平均径流量隧道本身具有一定的库容能力，虽然洞库隧道的坡度很小，但洞径较大，即便洞内水体流速缓慢，也能直接利用江河干流的大流量引水发电，保证水轮机组具有足够的动力运转发电，弥补传统的引水式电站的不足，规避坝库式电站存在的淹没问题、环保问题和移民问题，提高水能资源的利用率。

三是本发明技术方案提高了水电占比，可在不能或者难以采用传统技术方式开发水电的地方，或者采用传统技术方式建设水电站成本过高的地方建设水电站，改善能源结构，削弱温室效应，保护大气环境，减少不可再生资源消耗。

本发明的过水低坝，其坝高较小，纵长较大，具有坝体自然渗水和坝顶漫水功能。洞库的洞径较大，坡度较小。可实现在小落差河段建设环保型的水电站，既能保护环境，又能避免淹没导致的各种损失，还能避免产生移民，进而提高水能资源利用率。采用本发明，可根据不同季节和气候情况下的径流量，通过调整水能发电机组的运行数量来确保引水发电的流量小于河道的径流量，使坝体始终具备一定的渗水或者过水流量，实现河道始终不断流的环保目的。

附图说明