专利名称：高坝加吸虹管修高落差水电站的方法
技术领域：
本发明属于水电行业。属于水力发电的一种高坝加吸虹管修高落差水电站的方法。
目前，水力发电属于无污染的干静能源。具有成本低、利润大的优点，缺点是一次性投资大、修建时间长，受枯水季节影响大多数水电站均做不到季调性，更做不到全调性，洪水季节大量水不能利用，枯水期全部装机又缺水只有30％才能运行，所以不能发挥调峰、调频、调相作用。反而一年中有三分之二时间要由污染大、效盖差的火力发电厂和核电厂担负调峰、调频、调相任务。修建水力发电站老方法一是沿着河道一级级地筑大坝然后在大坝下方修水电站发电，二是利用大河弯高差筑低坝后打一条费工又费时更费钱的引水隧洞获得天然落差修水电站发电。
本发明的目地是根据玻义耳—马略特定律中存在顶部形成中空真空柱原理，修建安装吸虹管伸入高坝水库内，在吸水管段进水口安装上止回阀组、在延伸管段出口安装上高压闸阀组，在将延伸管段出口处的高压闸阀组全部关闭后从真空管段顶部的真空抽气机进气管高压闸阀打开，将真空抽气机进气口高压闸阀关闭、再将高扬程抽水机与之相连三通上高压闸阀打开，用高扬程抽水机抽水将吸虹管灌满，直至真空管段泄气管出水为止。然后将真空管段上泄气管高压闸阀、高扬程抽水机三通上高压闸阀关闭、再随即将延伸管出口处高压闸阀打开，由于出水管段和延伸管段内所装水稍流出少量后形成向下强大自重。造成真空管段形成高负压无水中空真空柱、从而产生强大负压吸力自动打开止回阀，抽取高坝水库内的水经流通管段引至低处发电。而真空抽气机组则一直开着抽取水因负高压释放出少量空气和个别引水管段漏少量空气。
本发的目地通过下述高坝加吸虹管修高落差水电站的方法的技术方案来实现。
由高坝内湖面左岸高山山脉，高坝内洪水期湖面、高坝内枯水期湖面、高坝、中间山脉缺口挡水墙、泄水河面、止回阀组、吸水管段、真空管段、真空抽气机组、高压闸阀、真空抽气机进风口高压闸阀、高扬程抽水机出水口高压闸阀、高扬程抽水机出水软管、高扬程抽水机、高扬程抽水机工作船、联通管段、出水管段、延伸管段、基本直线公路、延伸管段出水口高压闸阀组、水轮发电机组和大型卷扬拉力机等组成。
基本直线公路为运输、安装吸水管段、真空管段、联通管段、出水管段、真空抽气机组、延伸管段等物资的运输通道，其中一半边为吸虹管的基础地面，不限坡度和宽度，遇到高山则可穿洞而过，沿路没大型卷扬拉机于陡坡处拉车上坡的方法。
在搬迁人口少，淹没土地少，山体完整地方修高坝将水库内湖面提高至高出中间山脉缺口挡水墙上部，在挡水墙底部安装联通管段，在其上部安装真空管段及真空抽气机组和联通管道及各高压闸阀，在联通管段进水口往下安装吸水管段，往下安装止回阀组，在联通管段出水口往下安装出水管段，在出水管段往下安装延长管段，在延伸管段出水口安装延伸管段出水口安装延伸管段出水口高压阀组，在其后水进入水轮发电机组发电的方法。
吸虹管是大型管道时所采用止回阀组和延伸管段出水口高压阀组必须是多组，并采取多通道分管安装的方法。
所采用真空管段均小于流通管段的方法。
采用在吸虹管负压工作时不间断用真空抽气机组抽取真空管段内所产生少量空气的方法。
采用真空管段为高负压中空柱，使水从联通管段流过的技术方法。
吸水管段、联通管段、出水管段均为负压工作，采用圆形管，延伸管段为正压工作，可采用任何管形，只要抗得住高压不爆裂安全工作就行的技术方法。
也可采用联通管段遇高山穿山而过的技术方法。
也可采用现有水库用吸虹管引水到更低处修建简易式水电站增加装机增加发电量的技术方法。
图1是本发明的方法示意图，也是摘要附图。
图2是例1示意图。
图3是例2示意图。
图4是例3示意图。
如图1所示，组成本发明的各名称中的标号分别为高坝内湖面左岸的高山山脉1、高坝内洪水期湖面2、高坝内枯水期湖面3、高坝4、中间山脉或中澡山脉缺口修挡水墙5、泄水河面6、止回阀组7、吸水管段8、真空近段9、真空抽气机组10、高压闸代11、真空抽气机进风口高压闸阀12、高扬程抽水机出水口高压闸阀13、高扬程抽水机出水软管14、高扬程抽水机15、高扬程抽水机工作船16、联通管段17、出水管段18、延伸管段19、基本直线公路20、延伸管段出水口高压阀组21、水轮发电机组22、大型卷扬拉力机23、和泄水管高压闸阀24等组成。
方法如图1所示，在搬迁人口少，淹没土地少的茺凉高山峡谷利用大河弯或几条江河之高差筑高坝4、形成将水库内湖面水位提高至高出中间山脉或中间山脉缺口修挡水墙5。在中间山脉相当挡水墙5底部和挡水墙5底部打隧洞安装和安装联通管段17。在联通管段17最高处安装基本垂直向上真空管段9。在真空管段9的顶部安装真空抽气机组10的进气接管。在进气接管中间安装上高压闸阀11和真空抽气机组11进风口高压闸阀12。在两闸阀之中间三通上再安装上高扬程抽水机出水口高压闸阀13，并使该高压闸阀13与高扬程抽水机出水软管14相联接。在联通管段17进水口向下安装吸水管段8。在吸水管段8进水口安装上止回阀组7。在联通管段17进水口向下安装吸水管段19出水口安装延伸管段出水口高压阀组21。延伸管段19。在延伸管段19出水口安装延伸管段出水口高压阀组21。延伸管段出水口高压阀组21与水轮发电机组22相联接。出水管段18和延伸管段19均是以基本直线公路的一半边为基础地面而躺在其上面。而基本直线公路19另一半边吸水管段8、真空管段9、联通管段17。出水管段18真空抽水机组10延伸管段19物资和人员运输通道、沿路设大型卷扬拉力机23于陡坡处拉车上坡。在洪水季节水淹没联通管段17而又需发电时，先将延伸管段出水口高压阀组21全部关闭，将泄气管高压阀24全部打开、将高压闸阀11和高扬程抽水机出水口高压闸阀12关闭。然后就可以启动高扬程抽水机向吸虹管灌水了，待水从泄气管高压闸24流出后就证明吸虹管已全部装满，迅速关闭泄水管高压闸阀24和高扬程抽水机进水口高压闸阀13。两闸阀关闭完后迅速打开延伸管出水口高压闸阀21的一部分。由于出水管段18和延伸管段19内所装水稍流出少量后形成向下了强大自重，造成真空管段9形成高负压真空无水中空真空柱，从而产生强大负压吸力自动打开止回阀组7，抽取高坝4水库内水吸水管段8，联通管段门，出水管段18延伸管段19，延伸管段出水口高压阀组21进入水轮发电机组22发电。吸虹管正常工作后将真空抽气机启动，然后打开真空抽气机组11进风高压闸阀12。随可将延伸管段出水口高压阀组21全部打开进入满负荷发电。
运用本发明所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法建简易式水电站具有投资小，见效快，效益高的优点。如成渝高速公路预算也才一公里1000万元左右，在高大山区修建一公里路径宽36米宽基本直线公路20最多5千万元也能修得下来。海拨在3000米以上高山冬天温度低可采用管道涂高隔热材料。由于湖内水温高干冰点，又加之管内流速可达1米/秒以上是不会结冰的。它能利用大河弯或几条江河高差修建高坝水库、可获得几十米乃至上千米的天然落差，可建小型至超巨型简易全调性水电站。(当然人口搬迁大，淹没土地多是不宜搞季调性和全调性的。)例如四川省乐山市境内的龚嘴水电站，当时不知是怎样设计和那些人批准的！如从靠铁路隧道往山边再靠近800米打一条七公里引水隧道到轸溪火车站下面河边往下游一公里建一座大河弯引水式水电站，大坝下面发电厂移至该处起码装机是200万千瓦。如当时成昆路改道也建成上述大河弯式31米发电站该可获得天然落差160米，可建一座300万千瓦水力发电站，结果只建成了一座70万千水电站。又劳命伤财去建铜街子水电厂，结果只获得60万千瓦。后悔药是吃不回来的。除移成昆路加高龚嘴可再获装机140万千瓦装机外，如果将现铜街子水库与犍为县石溪镇之大渡河和岷江看成大河弯只须铺设20公里吸虹管尚可获得天然落差约160米，可再建一座引水式300万千瓦简易式水电站，而减少铜街子八个月枯水期发电最多只减少发电量10亿千瓦小时，却可多获得年发电量130亿千瓦小时，还是划算的，而全部投资不会超过40亿人民币，与火电厂相比还低得多，与二滩水电站相比减少投资70％。
例如雅砻江锦屏大河弯，如在海拨高度1646米的三滩上峡口建一座590米高的高坝4(用水泥混泥土约4000万立方米，耗水泥1300万吨左右)将水库湖面水位升至黄海海拨高度2229米，在个别山脉缺口修建挡水墙5，形成洪水期蓄水量超过500亿立方米全调性水库，找一处原规划修官地水电站高坝4附近较平坦地方用一条32公里长吸虹管从苏那小河上游将水引至官地下游处可获天然落差1000米以上，以1260米/秒年平均流量计算可建一座1800万千瓦高落差筒易式水电站。可获年发电量1300亿千瓦小时，是三峡水电站年总发电量的150％。而只淹没一座木里县城，搬迁人口不会超过10万。淹没土地也不会超过8万亩。却可比原规划少修扬房沟、卡拉乡、锦屏二级、官地四座大坝。其装机容量比原不具备季调性变成全调性相比增加装机一倍以上，年发电量比规划修五座大坝多100％以上。而总投资粗略框算不会超过500亿人民币。
例如金沙江玉龙雪山大河弯，如在虎跳峡上峡口筑高坝4，将玉龙水库水面提高至黄海海拨高度2260米，从白汉场公路通过山脉缺口修上挡水墙，再从此辅一条50公里长吸虹管至原规划修建梓里水电站高坝4下游找一稍平坦处建简易式水电站。以年径流量460亿立方米计算，蓄水量可超过800亿立方米，可获天然落差1030米，可装机2000万千瓦，年发电量可达1500亿千瓦小时。相当1.724个三峡水电站发电量。总投资不会超过700亿元人民币。可少修洪门里、梓里两座规划修高坝4。装机是原规划修虎跳峡、洪门里、梓里水力发电站总和1183万千瓦的1.69倍。是三峡水电站年发电量870亿千瓦小时的1.72倍。
例如雅鲁藏布江在底杭峡上峡口建高坝4，打一条20公里联通管段17与帕隆藏布江<察隅河>相通，在帕隆藏布江海拨高度3500米处建高坝4再打一条长45公里联通管段17与怒江相通。在怒江海拨高度3500米处建高坝4，又再打一条35公里长联通管段17与澜沦江相通。在澜沧江3500米建高坝4，让四江之水在洪水季节大部份从澜沧江、怒江、帕布藏布江依次汇入蓄水量可超过2000亿立方米的底抗峡水库之中。以四江年径流量拿出300亿立方米调新疆外，尚剩余1500亿立方米全部由200公里长吸虹管17引至芒康县的大海龙与安贝西之间2260米海拨高度的全沙江河谷找一较平坦之地方出水。可获天然落差1500米以上，可建一座1亿千瓦以上装机容量的简易式水电站。以打一公里隧道6亿人民币计需花600亿人民币。建四座高坝4和吸虹管以总共用混泥土1亿立方米。用水泥3300万吨加吸虹管算需花3400亿人民币(加钢筋和在西藏和四川巴塘县各建一座水泥厂投资在内)。另再花2000亿人民币购机建电站和搬迁西藏近150万人安置费用及生活费用，也才花5000亿人民币而已。却可获得直接年发电量7500亿千瓦小时，相当93年全中国总发电量之和还多。尚未计算余下2000米天然落差至葛洲坝水电厂止给下游各已发电、正修建、规划建水电站所带来可多增装机1.3亿千瓦，可多发电6600亿千瓦小时的潜在间接获利。如全算则装机总可达1.9亿千瓦以上。是92年全国装机的2倍。
再例如张世禧老先生所提打三条780公里引水隧道至新疆的“西藏大隧道工程计划”。如将高坝4从谢通门改至萨嘎建高坝4，可将水位从4200米提高至海拨高度4600米，再用750公里长埋于地下的吸虹管将水负压抽至新疆喀拉山口。以修建1公里基本直线公路耗资0、8亿元也才耗资600亿人民币，(包括过山隧道和将吸虹管理于地下费用在内)。钢材耗用1350万吨以安装运输计20000元吨计算也才2700亿人民币。修高坝4就算100亿人民币。引水到了新疆此壮举才花钱3400亿人民币。至于建电站装机4600万千瓦，造土地8亿亩就是另一回事了。
综上述所述，本发明是可以用于实际修建高坝加吸虹管修水电站的，尤其联通管段17属创造性提出，突破了原理论界线。必可给世界开发无污柒能源投入一个小石头引起一点波浪，使更多比发明人聪明的科学家和专家参与进来，为世界的明天创造更光辉的未来。
权利要求
1.一种高坝加吸虹管修高落差水电站的方法。其特征是由高坝内湖面左岸高山山脉、高坝内洪水期湖面、高坝内枯水期湖面、高坝、中间山脉或中间山脉缺口挡水墙、泄水河面、止回阀组、吸水管段、真空管段、真空抽气机组、高压闸阀、真空抽气机进风口高压闸阀、高扬程抽水机出水口高压闸阀、高扬程抽水机出水软管、高扬程抽水机、高扬程抽水机工作船、联通管段、出水管段、延伸管段、基本直线公路、延伸管段出水口高压闸阀组、水轮发电机组和大型卷扬拉力机等组成。
2.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是基本直线公路20为运输、安装吸水管段8、真空管段9、联通管段17、出水管段18、真空抽气机组11、延伸管段19等物资的运输通道，其中一半边为吸虹管的基础地面，不限坡度和宽度。遇到高山则可穿洞而过，沿路设大型卷扬拉力机23拉车上陡坡的方法。
3.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是在搬迁人口少，淹没土地少，山体完整地方修高坝4将水库内湖面提高至高出中间山脉缺口挡水墙5上部，在挡水墙5底部安装联通管段17，在其上部安装真空管段9及真空抽气机组10和联通管道及各高压闸阀11、12、13，在联通管段17进水口往下安装吸水管段8，往下再安装止回阀组7，在联通管段17出水口往下安装出水管段18，在出水管段18往下安装延长管段19，在延伸管段19出水口安装延伸管段出水口高压阀组21，在其后水进入水轮发电机组22发电的方法。
4.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是吸虹管是大型管道时所采用止回阀组7和延伸管段出水口高压阀组21必须是多组，并采取多通道分管安装的方法。
5.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是所采用真空管段9均小于流通管段17的方法。
6.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是采用在吸虹管负压工作时不间断用真空抽气机组10抽取真空管段9内所产生少量空气的方法。
7.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是采用真空管段为高负压中空柱，使水从联通管段17流过的技术方法。
8.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是吸水管段8、联通管段17、出水管段均为负压工作，采用圆形管，延伸管段19为正压工作，可采用任何管形，只要抗得住高压不爆裂安全工作就行的技术方法。
9.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是也可采用联通管段17遇高山穿山而过的技术方法。
10.如权力要求1所述的高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，其特征是也可采用现有水库用吸虹管引水到更低处修建简易式水电站增加装机增加发电量的技术方法。
全文摘要
本发明属于水电行业高坝加吸虹管修高落差水电站的方法，它采用了高坝、止回阀组、吸水管段、真空管段、联通管段、出水管段、延伸管段、高压闸阀组、真空抽气机、高扬程抽水机和水轮发电机组等组成。它利用了大河弯或几条河之高差筑高坝，然后用吸虹管或联通管段将水负压吸至低处修水电站。从而达到了少修电站并少打隧洞获得天然高落差修水电站的目的，可减少投资50％和缩短修建时间。是快速修建水电站，增加无污染能源的好方法。
文档编号F03B17/02GK1110760SQ94111779
公开日1995年10月25日 申请日期1994年6月4日 优先权日1994年6月4日
发明者陈茂林 申请人:陈茂林