[发明专利]坝下河道近岸带枯水期生态需水调控装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程优化调控技术领域，具体涉及一种坝下河道近岸带枯水期生态需水调控装置及方法。

背景技术

我国降水量季节分布不均，大多数河流年内径流变化较大，丰水期与枯水期泾渭分明。在水文周期性涨落变化的环境条件下，自然河流近岸带经过长时间的自然发育，会形成一种近乎介于陆地生态系统和水生生态系统之间的狭长过渡生态区域，呈现陆地与湿地、挺水植物与沉水植物、特有鱼类与底栖动物交错分布的独特景观。河流近岸带具有固岸和降低侵蚀、生物多样性保护、截留和净化污染物、人为影响缓冲等重要的生态服务功能。由于河道近岸带具有边缘性、过渡性和敏感性的特点，其景观生态服务功能是否健全，已成为河流乃至整个流域水资源保护、水生态环境治理、水利工程优化调控成效的关键表征。

在枯水期，河道水位一般处于较低水平，一旦人为因素（如水利工程）或自然因素（如极枯年）超过岸边带自承力，最小需水量和岸边水位不能满足最低要求，则易造成近岸带正常结构、生物多样性和生产力的显著退化。我国的河流常常通过修建水库进行水资源人工调控，但水库调度运行模式往往与坝下河道岸边带生态保护产生矛盾。一方面，常规水库调度模式往往面向发电、防洪或航运，对下游岸边带生态需水关注不够，使得枯水期岸边带面临缺水的巨大风险。另一方面，尽管水利水电工程生态调度被认为是一种有潜力的工程调控措施，但仅靠优化调节下泄水量增减来满足下游岸边带生态需水，却常面临着无水可放、损害库区利益的两难困境；例如，当遭遇连续枯水年时，枯水期河道近岸带所需的生态需水流量常常明显大于水库调度下泄能力，将造成水库水位在枯水期结束前便降至死水位，危及水库所服务地域的生产生活供水安全。

目前，尚无一种已知的河道近岸带枯水期生态需水调控成熟装置或方法。首先，现有的河道近岸带保护方法均限于植物种类选择与配置方面，如《用芦苇恢复受损河岸生态系统的工程化方法》一文，探讨了将河岸工程设计为芦苇等生物能生存的多孔隙结构，恢复重建河岸生态系统的工程化方法；其次，虽有近期公开的专利申请《一种利于闸控河流滨岸带和沉水植物群落结构恢复和维护的水闸生态调度技术》，申请号为201110422435.1号，针对春夏季滨岸带植物结构维护以及提高沉水植物群落成活率提出了一种水闸生态调度方案，但该技术方案仅概述了针对河道近岸带生态恢复的水闸生态调度一般操作方案，未提及现实中枯水期上下游水资源供需不足的矛盾。

上述分析表明，仅依靠上游水利水电工程优化调度的单一措施，并不能完全解决坝下河道近岸带生态需水不足的实际困难，需要通过设计一套坝下河道内部安置的调控装置及方法，通过单独运行或与上游水库生态调度配合，在满足上游库区基本需水量的前提下，使得在不增加甚至减少枯水期水库下泄流量的条件下，就能满足坝下河道近岸带生态需水。

发明内容

发明目的：为了弥补现有技术中存在的不足，本发明提出一种坝下河道近岸带枯水期生态需水调控装置与方法，针对水利水电工程影响下的中小型河流实际特点，实现在枯水期不增加甚至减少上游水库下泄水量的条件下，能够有效调控装置坝下邻近近岸带的水位，既不威胁上游库区供水安全，又能保障坝下河道近岸带枯水期的生态需水保证率，实现上下游库河两利。

技术方案：为了达到上述目的，本发明提供了一种坝下河道近岸带枯水期生态需水调控装置，所述调控装置安装在水坝下游河道岸边带主槽位置，包括架构装置、高度调节装置、充排装置、摆动装置和中控装置，其中：

所述的架构装置为整个调控装置提供整体架构和支撑平台，包括桩体、浮床和摆动板；所述桩体对称布置在河床主槽中轴线的两边，包括埋入河床的地桩管和在地桩管内可上下活动的地桩；所述浮床可拆卸地嵌套在所述地桩上，起水平支撑、仪器安置作用；所述摆动板嵌套在地桩上，水平安置于浮床下方及高度调节装置的上方，并通过摆动装置控制变换不同倾斜角度用于制造水位脉冲；

所述的高度调节装置包括多组可调节高度的水袋，布置于摆动板下方，底部锚固于河床上，分别沿河道横向和纵向布置两排和多排，每个水袋面向河岸一侧设有水袋导水口和水袋侧翼，所述水袋侧翼为卧立圆柱体，可充水膨胀，用于增强调控装置两侧近岸带壅水高度变化；通过调节水袋导水口的进出水量控制水袋高度变化，进而调控装置上、左、右侧近岸带的壅水高度；不同水袋高度变化配合摆动装置运行，还可控制摆动板的倾角变化，用于对附近近岸带制造出所需的水位脉冲。