不淤积水库的制作方法

本发明涉及一种水利工程，尤其是不淤积水库。

背景技术：

现在的水库以一个水坝挡水，其整个水库的水都由一个坝控制，在遇到超标准洪水、人为破坏等极端情况下，一旦发生溃坝，大量水瞬间下泄，对下游造成巨大的灾害。降低水库某一点的水位需全库下泄，泄水量大，不便于控制与利用。

现在的水库，排沙口设在水坝处，且数量少；因水库水面宽，水流速低，有些区域的水基本不流动，浃沙力极低，泥沙难于流到排沙口，难于排出库外，使粗细砂混合着淤积在库内，造成水库的储水库容减小，甚至水库淤满，使水库的储水、减洪效能降低，甚至丧失；同时，随着库首的淤积，水库出现翘尾巴淤积，使靠近水库的河道淤积，河底抬高，淹没范围扩大。特别是多沙河流，泥沙淤积的危害更大，有时，泥沙淤积决定了水库的寿命。最大的损失是库区储水空间丧失，一条河道适合修建水库的区域是有限的，不会再生，储水空间的丧失，不利于未来的河道治理及兴利。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一个更加安全的，减洪、储水功能长期基本不变的不淤积水库。它改变了人们固有的水库建设模式，本发明的目的是这样实现的，它包括主坝、副坝、排沙道、支线排沙道、排沙口、泄水建筑物、排沙泄水建筑物；主坝一个，主坝设在库尾；副坝有一个或多个，副坝把水库隔成二个或多个库区，副坝两端分别布置有泄水建筑物、排沙泄水建筑物，经泄水建筑物、排沙泄水建筑物把各库区联通；河道与副坝、副坝与副坝隔成的储水量小的库区称副库。进水处称库首，泄水处称库尾。排沙道有一个或多个，排沙道由库首布置至库尾，且通至下游河道或库外；排沙道与支线排沙道、排沙口连接，支线排沙道有多条，支线排沙道与排沙道、排沙口连接；部分排沙口与排沙道连接，另一部分排沙口与支线排沙道连接，排沙口按副库密、主库稀、库首密、库尾稀的规律遍布于水库内。

主坝一个，设在库尾，主坝两端分别布置有泄水建筑物、排沙泄水建筑物；此时的泄水建筑物、排沙泄水建筑物为单向泄水建筑物，只起单向泄水、排沙的作用；主坝与排沙道有三个连接方式：排沙道在主坝以下经过、主坝与排沙道连接、主坝与排沙道不连接。

副坝有一个或多个，副坝有坝、全坝顶漫溢坝、潜坝三种，副坝坝顶高程有高于、低于及平于主坝坝顶高程三种坝顶高程，副坝设在靠近库首的库内或库内，形成一个或多个库区，副坝与排沙道有三个连接方式：排沙道在副坝以下经过、副坝与排沙道连接、副坝与排沙道不连接；副坝两端分别布置泄水建筑物、排沙泄水建筑物；此时的泄水建筑物、排沙泄水建筑物为双向泄水建筑物，起双向泄水及排沙的作用；泄水建筑物与排沙泄水建筑物分开布置的原因是：使排沙水流线、泄水水流线分开，加大库内流动水的区域，利于泥沙排出库外；副坝的作用是：一是水库分区储水，便于利用、提高水库安全性能；二是使绝大部分泥沙沉积在副库内，使泥沙集中淤积、使高含沙水流及难于下排的粗沙不进入主库区，以利于泥沙排出。

排沙道有一个或多个，排沙道由库首布置至库尾，且通至下游河道或库外；排沙道布置方式有库内、库外及库内与库外组合三种方式；排沙道设在库内时，排沙道在主坝、副坝以下经过或与主坝、副坝连接，排沙道与支线排沙道、排沙口连接，排沙道的末端通至下游河道或库外，排沙道为隧道、管道、隧道与管道组合的三种结构形式；此时的支线排沙道有隧道、管道及隧道、管道两者组合的三种结构形式；排沙道设在库外时，排沙道与支线排沙道连接，排沙道的末端通至下游河道或库外，排沙道为渠道、隧道、管道及渠道、隧道、管道、渡槽四者组合、三者组合或两者组合的多种结构形式，此时的支线排沙道有隧道、管道及渠道、隧道、管道、渡槽四者组合、三者组合或两者组合的多种结构形式。排沙道的主要作用是排沙，次要作用是排水支线排沙道有多个，支线排沙道沿水库主线按副库密、主库稀、库首密、库尾稀的规律布置多条，支线排沙道与排沙道、排沙口连接；其作用是：使进入排沙口的泥沙及水进入排沙道。

排沙口有多个，部分排沙口与排沙道连接，另一部分排沙口与支线排沙道连接；排沙口沿水库主线按副库密、主库稀、库首密、库尾稀的规律布置多排、垂直水库主线方向，较宽处每排布置多个，较窄处每排布置一个；排沙口有闸门、工作塔、启闭机等设施组成；排沙口的闸门底坎有高于库底、低于库底的两种布置方式；主要作用是使水库内的泥沙，在水流的携带下，经排沙口进入排沙道；次要作用是排水。

泄水建筑物布置在主坝上为单向泄水结构，其作用是泄水；泄水布置在副坝上为双向泄水结构，其作用是联通相邻库区，相互泄水。

排沙泄水建筑物布置在主坝上为单向泄水结构，其主要作用是排沙，次要作用是泄水；排沙泄水建筑物布置在副坝上为双向泄水结构；其作用是联通相邻库区，相互泄水及排沙。

泄水建筑物、排沙泄水建筑物分别布置在主坝及副坝的两端，以使库内流动水的范围增大，利于排沙。

本发明的原理：副坝有一或多个，由副坝及泄水建筑物的共同约束，把水库分成多库区储水，各库区的水即可单独储存，又能相互补充调济。

水库的淤积过程是：泥沙进入水库后，流速快速减缓，泥沙快速淤积，泥沙首先淤在库首，随着库首的淤积水深变小，流速加大，泥沙逐渐向坝前延伸，直至坝前，水库淤满；同时，随着库首的淤积，水库出现翘尾巴淤积。

本发明是：水流进入库区后由于副坝的约束，流速迅速变缓，所有推移质颗粒被拦截在副库区，悬移质颗粒中较粗颗粒迅速沉积，绝大部分泥沙留在了副库内，经密布的排沙口、支线排沙道、排沙道排出库外，避免了翘尾巴淤积，使进入主库区的泥沙大量减少，且多为极易下排的细颗粒和粘粒，使流速极低的主库区易于排沙；特别是全坝顶漫溢的坝，它使进入下一库区的水流水面特宽，流速减慢，沉沙效果极好。

当某库区遇到排沙、来水量小、本段排沙道、支线排沙道淤积等问题，且本库水量不足时，由相邻库或主库经泄水建筑物、排沙泄水建筑物调水补充其不足。

主库排沙：当有大洪水或主库区储水量小时，打开排沙泄水建筑物、泄水建筑物，由于排沙泄水建筑物、泄水建筑物分别布置在副坝的两端，使库区流动的水范围增大，水流沿泄水流线及排沙流线流动，根据在泄水流线及排沙流线附近的各排沙口淤积情况，打开相应的排沙口闸门，水流携带着泥沙流入排沙口，而排出库外。

流动的水难以到达的库区，淤沙更少、更细、粘粒比例更高、更易被水流带走。当淤积到一定高度、打开此处排沙口闸门，再辅以人工扰沙，形成坡度极缓的漏斗，使泥沙排出库外，各排沙口形成的漏斗相接，达到淤积平衡，淤积量不再增加。

本发明的意义：副坝高度低、前后水位差小，甚至没水位差、受力小、抗渗要求低、投资小，但作用巨大。

副坝把水库分成了几个库区，库区遍布排沙口，使水库不淤积。因库区地形千变万化，副坝可高于主坝，可增加整个水库的库容。当主坝发生故障时，水库的水不需全部下泄，节省水资源，降低下游河道的压力；在遇到超标准洪水及人防破坏时，降低灾害程度，甚至不发生灾害，提高水库的安全性能。

排沙口遍布库区，不但排沙，也可排水，使泄水方式多样化，利于维修、维护及应用。

可实现单库排沙，某库排沙不影响它库及主库储水，主库排沙副库可高水头储水，可实现高含沙水排沙，减少水资源流失，特别是干旱少雨地区尤为重要。

由于水库泥沙基本不淤积，库容基本不减小，其防洪、储水、发电等功能始终保持最大化，其总功效是普通水库总功效的几倍，甚至更高，特别是多沙河流上的水库，效果更显著。最大的效果是无法再生的、宝贵的天然库区被保留下来，当坝体及其它建筑物达到报废程度，可拆除再建，又是一个好的水库，利于河道的长久治理，留给子孙后代一个可塑的、美好的治河环境。

泥沙粗细分区明显，易于根据用途不同，输送到不同的区域，如粘粒用于改良土地，细沙用于填平洼地，粗粒采砂出库，用于建筑等，可使泥沙资源的得到充分利用。

泥沙能及时排入下游河道，避免因修建水库，造成下游河道水多沙少河道刷深，堤防坍塌等事故，对于水多沙少，河床沙粒细的河道极其重要。

附图说明

图1为排沙道在水库内，汇入两条河道，设两个副坝的水库平面示意图，图中1、排沙口2、支线排沙道3、排沙道4、副坝5、泄水建筑物6、泄水水流线7、主坝8、排沙泄水建筑物9、排沙水流线。

图2为排沙道在水库外，设一个副坝的水库平面示意图，图中1、排沙口2、支线排沙道3、排沙道4、副坝5、泄水建筑物6、泄水水流线7、主坝8、排沙泄水建筑物9、排沙水流线。

图3为主要储水区在河道以外，泥沙不排入下游河道的水库平面示意图，图中1、排沙口2、支线排沙道3、排沙道4、副坝5、泄水建筑物7、主坝8、排沙泄水建筑物。

图4为排沙道高于库底，排沙口闸门底坎高于库底的水库纵视示意图，图中1、排沙口3、排沙道4、副坝5、泄水建筑物7、主坝8、排沙泄水建筑物。

图5为排沙道低于库底，一个副坝为潜坝的水库纵视示意图，图中1、排沙口3、排沙道4、副坝5、泄水建筑物7、主坝8、排沙泄水建筑物。

具体实施方式

实施例1本发明包括主坝7、副坝4、排沙道3、支线排沙道2、排沙口1、泄水建筑物5、排沙泄水建筑物8，主坝7一个，主坝7设在库尾；副坝4有一个或多个，副坝4设在靠近库首的库内或库内，副坝4把水库隔成二个或多个库区；副坝4两端分别布置泄水建筑物5、排沙泄水建筑物8；泄水建筑物5、排沙泄水建筑物8把各库区联通；排沙道3有一条或多条，排沙道3由库首布置至库尾，且通至下游河道或库外；排沙道3布置方式有库内、库外及库内与库外组合三种方式；排沙道3与支线排沙道2、排沙口1连接；支线排沙道2有多条，支线排沙道2与排沙道3、排沙口1连接；排沙口1有多个，部分排沙口1与排沙道3连接，另一部分排沙口1与支线排沙道2连接，排沙口1按副库密集布置、主库稀疏布置、库首密集布置、库尾稀疏布置的规律遍布于水库内。

实施例2、主坝7一个，设在库尾，主坝7的两端分别布置有泄水建筑物5、排沙泄水建筑物8；此时的泄水建筑物5、排沙泄水建筑物8为单向泄水建筑物，只起单向泄水、排沙的作用；主坝7与排沙道3有三个连接方式：排沙道3在主坝7以下经过、主坝7经钢筋混凝土与排沙道3连接、主坝7与排沙道3不连接。

实施例3、副坝4有一个或多个，副坝有坝、全坝顶漫溢坝、潜坝三种；副坝4坝顶高程有，高于、低于或平于主坝7坝顶高程的三种坝顶高程；副坝4设在靠近库首的库内或库内，副坝4与排沙道3有三个连接方式：排沙道3在副坝4以下经过、副坝4与排沙道3连接、副坝4与排沙道3不连接；副坝4两端分别布置泄水建筑物5、排沙泄水建筑物8；此时的泄水建筑物5、排沙泄水建筑物8为双向泄水建筑物，起双向泄水及排沙的作用；泄水建筑物5与排沙泄水建筑物8分开布置的原因是：使排沙水流线9、泄水水流线6分开，加大库内流动水的区域，利于泥沙排出库外。

实施例4、排沙道3有一条或多条，排沙道3由库首布置至库尾，且通至下游河道或库外；排沙道3布置方式有库内、库外及库内与库外组合三种方式；排沙道3设在库内时，排沙道3在主坝7、副坝4以下经过或与主坝7、副坝4连接，排沙道3与支线排沙道2、排沙口1连接，排沙道3的末端通至下游河道或库外，排沙道3为隧道、管道、隧道与管道组合的三种结构形式，此时的支线排沙道2有隧道、管道及隧道、管道组合的三种结构形式；排沙道3设在库外时，排沙道3与支线排沙道2连接，排沙道3的末端通至下游河道或库外，排沙道3为渠道、隧道、管道及渠道、隧道、管道、渡槽四者组合、三者组合或两者组合的多种结构形式，此时的支线排沙道2有隧道、管道及渠道、隧道、管道、渡槽四者组合、三者组合或两者组合的多种结构形式。

实施例5、排沙口1有多个，部分排沙口1与排沙道3连接，另一部分排沙口1与支线排沙道2连接；排沙口1沿水库主线按副库密集布置、主库稀疏布置、库首密集布置、库尾稀疏布置的规律布置多排，垂直水库主线方向，较宽处每排布置多个，较窄处每排布置一个；排沙口的闸门底坎有高于库底、低于库底的两种布置方式。

实施例6、支线排沙道2有多个，支线排沙道2沿水库主线按副库密集布置、主库稀疏布置、库首密集布置、库尾稀疏布置的规律布置多条，支线排沙道2与排沙道3、排沙口1连接；其作用是：使进入排沙口1的泥沙及水进入排沙道3。

实施例7、泄水建筑物5有单向泄水、双向泄水两种结构形式；排沙泄水建筑物8有单向泄水、双向泄水两种结构形式。

实施例8、泄水建筑物5与排沙泄水建筑物8分别布置在主坝7及副坝4的两端。