[发明专利]一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置

说明书

本发明涉及一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置。在合适的江流河段，建设在水下横江的喇叭口水袋式阻流坝。阻流坝与水面平齐，坝底部有留空并可调控的栅栏让水流通过，以利于排除上游的泥沙。不用截断河流，使水生动物上下游通过迁移栖息。主要的流量进入喇叭口卧漏斗形水袋，在水袋底部的水出口处安装水轮机和发电机，利用压强增加流速的水流冲击水轮机发电。

技术领域

本发明属于水利水电技术领域。一种喇叭口水袋式阻流坝发电装置，涉及到一种由喇叭口水袋式阻流坝和发电装置组成一体的低坝水利水电技术方案。选择合适的江流河段，即江面宽度、流速、水深、落差等参数适合的地方，建设在水下横江的喇叭口水袋式阻流坝。阻流坝的作用，延缓江水流逝的速度，造成上游水位升高，便于航行。水流水面与阻流坝平齐，水量大的时候也可从顶部漫过。阻流坝底部有留空活动栅栏，水流从栅栏留空的底部通过，流速加快，有利于排除上游由于阻流缓流沉积的泥沙。因此，也不用截断河流，有利于水生动物上下游通过迁移栖息。最重要的是，主要的流量顺流进入喇叭口卧漏斗形水袋，在喇叭口水袋底部的水出口处安装水轮机和发电机，利用压强增加流速的水流冲击水轮机发电。可以根据实时变化的水文情况，调整阻流坝底部栅栏留空的空间，以维持水位、流速和流量。原则是，上游来水的流量不能少于阻流坝底部留空的出水加上喇叭口水袋底部的发电出水。在洪水汛期，阻流坝的喇叭口可以自动调节降低至完全收缩至河床底部，以保证无阻碍畅流。喇叭口水袋式阻流坝靠近两岸的地方留出空位，用于建设可升降调节的过船闸或通行水道。喇叭口水袋式阻流坝做成卧漏斗形与水轮发电机一体的发电装置。这种发电装置的尾水出口仍有加速水流，可以冲刷并排除河底沉积泥沙。可以横向和纵向顺流排列建设多个喇叭口发电装置，也可以在河流的支流和干流上建设梯级的喇叭口水袋式阻流坝发电装置的水电站，结合江河水利综合系统，充分利用江河流动的水能，达到发电、防洪、通航、合理用水等等效果。江河水利，与水患相伴。自古治水，取水之利而去水之患。大禹治水，以疏通为要。然而，如果单纯建大坝拦江断河，千里牢固河堤束水锁龙，仅仅是堵、截之策，应该加上主动阻流缓流和适时疏泄的办法。用水利应尽其善，去水患需早预防。江河蕴藏水能，大自然赐予了平衡的能量。顺其自然，可持续发展，我们既可以尽水之利，亦能防患于未然。

背景技术

目前，建造水库或拦河水坝蓄水，驱动水轮机发电机组发电，是成熟普遍的水力发电技术，是利用万有引力造成的水流运动重力势能发电的技术。但是，严格地说，大坝水电工程在防洪、发电、通航等等诸多好处之外，仍未能充分利用江河全部水资源及其水能量，且有种种自然环境生态和安全等方面的忧虑，不必一一细说。

加拿大的河狸能够咬断粗大的树干，把树干树枝拖到山谷溪流中筑成类似于栅栏的阻流水坝，使上游形成水深的池塘，使卵石浅溪也能变成深水池塘，它们可以在深水塘中活动躲避猛兽天敌攻击。河狸阻流水坝可以让水流从树干树枝间的空隙通过，不截断溪流，鱼类可以溯流而上来到安静的水塘产卵孵化，这是一个和谐的自然环境。在加拿大的山谷溪流上，常常看到接连几个河狸阻流水坝拦成的梯级池塘，河狸在各个不同的水塘中活动，因为上游的溪水不断地下流，装满一节又一节的梯级水塘，实际上起到了延缓溪水过快流失，不让溪流河床裸露的自然作用。向河狸的智慧学习，我们也可以在江河中建造类似的栅栏阻流坝和梯级坝，提高上游水位，延缓江河水流失的速度，江河水位提升之后，上游流速减缓，更适合于通航。江河水可以从栅栏阻流坝的底部空隙中通过，水流加速，有助于排除带走淤积的泥沙。这样的栅栏阻流坝既可以尽量地利用水资源，又可以保持江河水流动力，维持健康的水环境。

钱塘江潮的形成有天造地设的地利条件。钱塘江入海口杭州湾两端宽达上百公里，与顶端观潮点连接形成一个喇叭漏斗似的地形，江潮从杭州湾涌入，由宽到窄，到了漏斗式地形的底部，造成高潮冲击力。这是水流压强的道理。水流持续压力不变，水流入口处截面积不变，随着水流涌入，水通道截面积的逐渐缩小和江底的抬高，水流压强增大，冲击力也增大。应用水流压强的道理，可以建造顺江安置的顺流喇叭口水袋式发电装置。