CN112726486A - 一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法，包括：设置河湖连通途径、设置水闸群、设置抽水泵站和补水点、合理调配河湖水量及河湖闸泵联合调度。本发明充分利用潮汐资源同步对沿海城市内河、湖泊进行了补水，弥补了内河、湖泊水量不足的问题；利用涨潮、落潮动力和人为动力实现了水体在内河、湖泊与外海之间、内河与湖泊之间以及湖泊内部的循环流动，同步增强了内河、湖泊的水动力；纳潮补水通道和退潮排水通道设置在不同地方，有效避免了污染物回荡的问题，科学合理的利用了外海潮汐资源，同步实现了沿海城市内河、湖泊补水和水动力提升。

Description

一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法

技术领域

本发明属于河湖水环境治理技术领域，具体涉及一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法。

背景技术

沿海城市内河、湖泊由于集水面积相对有限，其天然来水量较小，尤其是枯水季节，天然来水量严重不足，加之城市建设发展带来的生产生活污水排放、涉河占河等剧烈人类活动干预，城市内河、湖泊往往面临较为严重的水环境问题。另外，沿海城市内河、湖泊承担了挡潮、蓄淡、泄洪、排涝等多重功能，在内河、湖泊与外海连通处往往建设有挡潮闸，故其属于闸控型水体。当城市内河、湖泊水位高于外海潮位时开启闸门排水，当外海潮位高于城市内河、湖泊水位时闸门关闭，故沿海城市内河、湖泊基本处于封闭或半封闭状态，水体流动较差。

为应对沿海城市内河、湖泊水量不足、水动力不足、水质恶化等问题，现阶段主要采取外源补水、纳潮补水等方式。外源补水往往涉及跨流域调水，工程复杂、投资大，且补水水量也有限。纳潮补水利用自然潮汐动力，可加快水体交换增强水体流动，但对单独的一条沿海城市内河或一座湖泊进行纳潮补水，即纳潮补水通道与落潮排水通道相同时，由于涨潮落潮水流的往复运动，从外海涨潮进入内河或湖泊的大部分水体仍为原落潮时从内河或湖泊排出到外海的水体，落潮时内河或湖泊中的污染物跟随水体排出到了外海，涨潮时还未来得及有效扩散的污染物又会从外海随着水体进入内河或湖泊，因此，内河或湖泊中的水体虽通过潮汐作用进行了交换，但交换的水体仍为原水体，其水质并未得到有效改善。另外，潮水的涨退潮也容易让内河、湖泊发生淤积，故仅仅依靠自然潮汐动力还不能有效的改善沿海城市内河、湖泊的水量与水动力不足的问题。

发明内容

(1)要解决的技术问题

(1)沿海城市内河、湖泊天然来水量不足，尤其是枯水季节严重缺水的问题；(2)沿海城市内河、湖泊水体受水闸控制呈封闭和半封闭状态进而导致的水体流动性差的问题；(3)沿海城市内河、湖泊外源补水工程复杂、投资大且补水量有限的问题；(4)纳潮补水面临的污染物在沿海城市内河、湖泊与外海之间回荡，不能有效扩散的问题，以及涨落潮往复运动易导致的内河、湖泊淤积问题；(5)如何合理利用潮汐资源，同步改善沿海城市内河、湖泊的水动力条件问题。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法，通过设置河湖连通途径、设置水闸群、设置抽水泵站和补水点进行合理调配河湖水量及河湖闸泵联合调度。设置河湖连通途径是指设置将沿海城市内河与湖泊水体相互连通的明渠或隧洞或地下管道，而且河湖连通途径包括连通途径a和连通途径b，连通途径a为沿海城市内河上游端与湖泊水体上游端的连通途径，湖泊水体可通过泵站抽取经由连通途径a流向沿海城市内河，连通途径b为沿海城市内河下游端与湖泊水体下游端的连通途径，连通途径b具有双向过水功能，其坡度宜为0，沿海城市内河水体可经由连通途径b流向湖泊水体，沿海城市湖泊水体也可经由连通途径b流向城市内河。

水闸群是指在沿海城市内河与外海之间、湖泊水体与外海之间、沿海城市内河与湖泊水体之间的连通途径上设置的3座水闸，水闸A、水闸B、水闸C，发挥挡潮、纳潮、挡水、防洪、排涝、维持湖体水位等功能。其中，水闸A设置在沿海城市内河与外海之间，即沿海城市内河口门处，发挥防洪、排涝、挡潮、纳潮等综合功能。水闸B设置在沿海城市内河与湖泊水体之间的连通途径b上，水闸位置宜靠近湖泊水体，该水闸主要承担挡水功能，根据水循环需求灵活启闭。水闸C设置在沿海城市湖泊水体与外海之间，发挥防洪、排涝、挡潮、纳潮等综合功能。

抽水泵站和补水点是指在沿海城市湖泊水体上游端设置一座抽水泵站，在沿海城市内河上游端设置补水点，也可在湖泊水体其它需水区域设置补水点，通过内连通途径a将抽水泵站抽取的湖泊水体输送至沿海城市内河和湖泊水体其它补水点。所述合理调配河湖水量是指根据沿海城市内河、湖泊水体水动力提升要求，通过计算确定的沿海城市内河补水量Q1、湖泊水体补水量Q2，抽水泵站流量Q3＝Q1+Q2。河湖闸泵联合调度是指根据沿海城市内河、湖泊水体水位及外海潮位涨落情况，通过调节闸门启闭和泵站抽排等联合运行调度同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力提升。

河湖闸泵联合调度运行方式如下：

涨潮期，当外海潮位高于沿海城市内河、湖泊水体水位时，纳潮补水运行方式①：开启水闸B、水闸C，关闭水闸A，外海潮水经由水闸B进入湖泊水体，抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河中的水体再经由连通途径b流入湖泊水体，由此利用自然潮汐资源、涨潮动力和人为动力形成湖泊水体-连通途径a-沿海城市内河-连通途径b-湖泊水体循环流动和湖泊水体内部水体的循环流动，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力提升；纳潮补水运行方式②：开启水闸A、水闸B，关闭水闸C，外海潮水经由水闸A进入沿海城市内河，并经由连通途径b进入湖泊水体，利用涨潮动力实现沿海城市内河、湖泊水体水动力提升，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q2经由连通途径a补水至湖泊水体其它需水区域，形成湖泊水体内部水体的循环流动，进一步提升湖泊水体水动力，由此实现利用自然潮汐资源、涨潮动力和人为动力同步进行沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力提升。

当纳潮补水至沿海城市内河、湖泊水体控制水位后即进入运行期，关闭水闸A、水闸C、开启水闸B，沿海城市内河、湖泊水体形成封闭水体，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河中的水体再经由连通途径b流入湖泊水体，由此形成湖泊水体-连通途径a-沿海城市内河-连通途径b-湖泊水体循环流动和湖泊水体内部水体的循环流动，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力的提升。

落潮期，当外海潮位低于沿海城市内河、湖泊水体控制水位时，对应纳潮补水运行方式①，相应的退潮排水运行方式①：开启水闸A，关闭水闸C、水闸B，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河、连通途径b水体及沿海城市内河补水Q1水体经由水闸A排入外海，利用落潮动力和人为动力形成湖泊水体-连通途径a-沿海城市内河-外海的水体流动和湖泊水体内部水体的循环流动，沿海城市内河补水Q1可进一步增强沿海城市内河水体的水动力，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力的提升；对应纳潮补水运行方式②，相应的退潮排水运行方式②：关闭水闸A，开启水闸B、水闸C，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河和沿海城市内河补水Q1水体经由连通途径b排入湖泊水体，沿海城市内河与湖泊水体再经由水闸C排入外海，由此形成湖泊水体-连通途径a51-沿海城市内河-连通途径b-湖泊水体-外海的水体循环流动和湖泊水体内部水体的循环流动，沿海城市内河补水Q1可进一步增强沿海城市内河水体的水动力，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力的提升。

(3)有益效果

本发明的有益效果：

①充分利用潮汐资源同步对沿海城市内河、湖泊进行了补水，弥补了内河、湖泊水量不足的问题；

②利用涨潮、落潮动力和人为动力实现了水体在内河、湖泊与外海之间、内河与湖泊之间、湖泊内部的循环流动，同步增强了内河、湖泊的水动力；

③纳潮补水通道和退潮排水通道设置在不同地方，有效避免了污染物回荡的问题；

④科学合理的利用了外海潮汐资源，同步实现了沿海城市内河、湖泊补水和水动力提升。

附图说明

附图用来提供对本发明专利的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为某沿海城市内河和湖泊示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明实施例中的技术方案进行进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本实施例提供一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法，实施例包含某沿海城市一条沿海城市内河3，一座湖泊水体2，沿海城市内河3、湖泊水体2分别与外海1连通，参照图1。

在沿海城市内河3与湖泊水体2之间设置两条连通途径，连通途径a51设置在沿海城市内河3上游端与湖泊水体2上游段东北侧，由于城区用地限制，连通途径a51采用地下埋管形式；连通途径b52设置在沿海城市内河3下游端和湖泊水体2下游端西南侧之间，连通途径b52采用明渠形式，其坡度为0。

在沿海城市内河3与外海1连通处，即沿海城市内河3口门处设置水闸1#41；在湖泊水体2与外海1连通处设置水闸1#42；在连通途径b52靠近湖泊水体2侧设置水闸1#43。

在湖泊水体2上游端东北侧设置有抽水泵站7，抽水流量为Q3，在沿海城市内河3上游端设置有第一补水点61，补水流量为Q1，在湖泊水体2上游端西北侧设置有第二补水点62，补水流量为Q2，抽水泵站7抽取湖泊水体经由连通途径a51输送至沿海城市内河3上游端第一补水点61和湖泊水体2上游端西北侧第二补水点62。

在涨潮期，当外海1潮位高于沿海城市沿海城市内河3、湖泊水体2水位时，纳潮补水运行方式①：开启水闸1#43、水闸1#42，关闭水闸1#41，外海1潮水经由水闸1#43进入湖泊水体2，抽水泵站7抽取湖泊水体2水量Q3经由连通途径a51分别给沿海城市内河3上游端补水Q1、湖泊水体2其它需水区域补水Q2，沿海城市内河3中的水体再经由连通途径b52流入湖泊水体2，由此利用自然潮汐资源、涨潮动力和人为动力形成湖泊水体2-连通途径a51-沿海城市内河3-连通途径b52-湖泊水体2水体循环流动和湖泊水体2内部水体的循环流动，同步实现沿海城市内河3、湖泊水体2补水和水动力提升；纳潮补水运行方式②：开启水闸1#41、水闸1#43，关闭水闸1#42，外海1潮水经由水闸1#41进入沿海城市内河3，并经由连通途径b52进入湖泊水体2，利用涨潮动力实现沿海城市内河3、湖泊水体2水动力提升，利用抽水泵站7抽取湖泊水量Q2经由连通途径a51补水至湖泊水体2其它需水区域，形成湖泊水体2内部水体的循环流动，进一步提升湖泊水体2水动力，由此实现利用自然潮汐资源、涨潮动力和人为动力同步进行沿海城市内河3、湖泊水体2补水和水动力提升。

当纳潮补水至沿海城市内河3、湖泊水体2控制水位后即进入运行期，关闭水闸1#41、水闸1#42、开启水闸1#43，沿海城市内河3、湖泊水体2形成封闭水体，利用抽水泵站7抽取湖泊水体2水量Q3经由连通途径a51分别给沿海城市内河3上游端补水Q1、湖泊水体2其它需水区域补水Q2，沿海城市内河3中的水体再经由连通途径b52流入湖泊水体2，由此形成湖泊水体2-连通途径a51-沿海城市内河3-连通途径b52-湖泊水体2水体循环流动和湖泊水体2内部水体的循环流动，同步实现沿海城市内河3、湖泊水体2补水和水动力的提升。

落潮期，当外海1潮位低于沿海城市沿海城市内河3、湖泊水体2控制水位时，对应纳潮补水运行方式①，相应的退潮排水运行方式①：开启水闸1#41，关闭水闸1#42、水闸1#43，利用抽水泵站7抽取湖泊水体2水量Q3经由连通途径a51分别给沿海城市内河3上游端补水Q1、湖泊水体2其它需水区域补水Q2，沿海城市内河3、连通途径b52水体及沿海城市内河3补水Q1水体经由水闸1#41排入外海1，利用落潮动力和人为动力形成湖泊水体2-连通途径a51-沿海城市内河3-外海1的水体流动和湖泊水体2内部水体的循环流动，沿海城市内河3补水Q1可进一步增强沿海城市内河3水体的水动力，同步实现沿海城市内河3、湖泊水体2补水和水动力的提升；对应纳潮补水运行方式②，相应的退潮排水运行方式②：关闭水闸1#41，开启水闸1#43、水闸1#42，利用抽水泵站7抽取湖泊水体2水量Q3经由连通途径a51分别给沿海城市内河3上游端补水Q1、湖泊水体2其它需水区域补水Q2，沿海城市内河3和沿海城市内河3补水Q1水体经由连通途径b52排入湖泊水体2，沿海城市内河3与湖泊水体2水体再经由水闸1#42排入外海1，由此形成湖泊水体2-连通途径a51-沿海城市内河3-连通途径b52-湖泊水体2-外海1的水体循环流动和湖泊水体2内部水体的循环流动，沿海城市内河3补水Q1可进一步增强沿海城市内河3水体的水动力，同步实现沿海城市内河3、湖泊水体2补水和水动力的提升。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法，其特征在于，通过设置河湖连通途径、设置水闸群、设置抽水泵站和补水点进行合理调配河湖水量及河湖闸泵联合调度。

所述设置河湖连通途径是指设置将沿海城市内河与湖泊水体相互连通的明渠或隧洞或地下管道，而且河湖连通途径包括连通途径a和连通途径b，连通途径a为沿海城市内河上游端与湖泊水体上游端的连通途径，湖泊水体可通过泵站抽取经由连通途径a流向沿海城市内河，连通途径b为沿海城市内河下游端与湖泊水体下游端的连通途径，连通途径b具有双向过水功能，其坡度宜为0，沿海城市内河水体可经由连通途径b流向湖泊水体，沿海城市湖泊水体也可经由连通途径b流向城市内河；

所述水闸群是指在沿海城市内河与外海之间、湖泊水体与外海之间、沿海城市内河与湖泊水体之间的连通途径上设置的3座水闸，水闸A设置在沿海城市内河与外海之间，水闸B设置在沿海城市内河与湖泊水体之间的连通途径b上，水闸位置宜靠近湖泊水体，水闸C设置在沿海城市湖泊水体与外海之间；

所述抽水泵站和补水点是指在沿海城市湖泊水体上游端设置一座抽水泵站，在沿海城市内河上游端设置补水点；

所述合理调配河湖水量是指根据沿海城市内河、湖泊水体水动力提升要求，通过计算确定的沿海城市内河补水量Q1、湖泊水体补水量Q2，抽水泵站流量Q3＝Q1+Q2；

所述河湖闸泵联合调度是指根据沿海城市内河、湖泊水体水位及外海潮位涨落情况，通过调节闸门启闭和泵站抽排等联合运行调度同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力提升。

2.根据权利要求1所述的一种利用潮汐资源同步改善沿海城市河湖水动力的技术方法，其特征在于，所述河湖闸泵联合调度的运行方式如下：

涨潮期，当外海潮位高于沿海城市内河、湖泊水体水位时，纳潮补水运行方式①：开启水闸B、水闸C，关闭水闸A，外海潮水经由水闸B进入湖泊水体，抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河中的水体再经由连通途径b流入湖泊水体，由此利用自然潮汐资源、涨潮动力和人为动力形成湖泊水体-连通途径a-沿海城市内河-连通途径b-湖泊水体循环流动和湖泊水体内部水体的循环流动，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力提升；纳潮补水运行方式②：开启水闸A、水闸B，关闭水闸C，外海潮水经由水闸A进入沿海城市内河，并经由连通途径b进入湖泊水体，利用涨潮动力实现沿海城市内河、湖泊水体水动力提升，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q2经由连通途径a补水至湖泊水体其它需水区域，形成湖泊水体内部水体的循环流动，进一步提升湖泊水体水动力，由此实现利用自然潮汐资源、涨潮动力和人为动力同步进行沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力提升。

当纳潮补水至沿海城市内河、湖泊水体控制水位后即进入运行期，关闭水闸A、水闸C、开启水闸B，沿海城市内河、湖泊水体形成封闭水体，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河中的水体再经由连通途径b流入湖泊水体，由此形成湖泊水体-连通途径a-沿海城市内河-连通途径b-湖泊水体循环流动和湖泊水体内部水体的循环流动，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力的提升。

落潮期，当外海潮位低于沿海城市内河、湖泊水体控制水位时，对应纳潮补水运行方式①，相应的退潮排水运行方式①：开启水闸A，关闭水闸C、水闸B，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河、连通途径b水体及沿海城市内河补水Q1水体经由水闸A排入外海，利用落潮动力和人为动力形成湖泊水体-连通途径a-沿海城市内河-外海的水体流动和湖泊水体内部水体的循环流动，沿海城市内河补水Q1可进一步增强沿海城市内河水体的水动力，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力的提升；对应纳潮补水运行方式②，相应的退潮排水运行方式②：关闭水闸A，开启水闸B、水闸C，利用抽水泵站抽取湖泊水体水量Q3经由连通途径a分别给沿海城市内河上游端补水Q1、湖泊水体其它需水区域补水Q2，沿海城市内河和沿海城市内河补水Q1水体经由连通途径b排入湖泊水体，沿海城市内河与湖泊水体再经由水闸C排入外海，由此形成湖泊水体-连通途径a51-沿海城市内河-连通途径b-湖泊水体-外海的水体循环流动和湖泊水体内部水体的循环流动，沿海城市内河补水Q1可进一步增强沿海城市内河水体的水动力，同步实现沿海城市内河、湖泊水体补水和水动力的提升。

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