基于围湖造河技术综合开发利用湖泊湿地的方法

摘要

一种基于围湖造河技术综合开发利用湖泊湿地的方法就是通过在其主进、出水口之间的湖盆中修建能做公路路基的圩堤，将湖泊湿地分割包围成多个湖块、同时制造出两条湖中河水系；然后在双湖中河水系主进、出水口附近修建四座闸坝，在湖中河与湖块之间修建多个水闸和水泵房；再根据水情信息，利用湖中河、湖块、闸坝、水闸和水泵等设施形成的多排列组合的水位控制，我们就能在不改变湖泊湿地基本特征的前提条件下，制造湖中河的束水排洪排沙排污、双河可逆回流和湖块的清净水分洪蓄水。这不仅能获得分洪蓄水、发电、航运、垦殖等水利效益和陆路交通效益，还能大幅减少湖泊湿地的泥沙淤积和内源污染的蓄积，延长其寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及湿润地区的中、大型湖泊湿地的综合开发利用方法。

背景技术

从古至今，湿润地区的湖泊湿地的综合开发利用模式只有两种：一是围湖造地（田）；另一是在湖泊的出水口修建水闸或修筑大坝，将湖泊湿地“堵”起来。这两种模式都存在严重的缺陷（即负作用）。前者因挤占了湖泊湿地的分洪蓄水空间，从而减少了湖泊可用水资源的总量，且大面积的围湖造地可能会导致整个流域发生洪涝灾害。后者不仅因挤占湖泊的分洪空间，会造成整个流域发生洪涝灾害，还肯定会因湖泊泥沙淤积量和内源污染蓄积量的增加，而导致湖泊快速淤浅和快速富营养化，致使湖泊湿地生态系统的功能削弱和湖泊的早日消亡。而湖泊的折寿，必然会导致后人无法享受应该属于他们的湖泊湿地生态系统的经济效益。这是不符合人类可持续发展战略方向的。因此亟待一种既能获得前两者的效益，同时又没有前两者缺陷（负作用）的全新的湖泊湿地的综合开发利用模式。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于围湖造河技术来对湿润地区中、大型湖泊湿地进行综合开发利用的方法，它不仅具有提高湖泊湿地的水利等综合效益，还能延长湖泊湿地的寿命，且操作控制方便。

本发明是这样来实现的:（1）围湖造河：湿润地区的中、大型湖泊湿地都有多条入湖河流和至少一个出水口，根据湖泊湿地湖盆的具体地形特点，并按平原地区河流0.005%——0.007的比降，通过修建能作为公路路基的圩堤，在湖泊湿地的主入水口和主出水口之间的湖盆中制造连接所有进水口和出水口的两条湖中河水系；即两湖中河水系的分流点在主入湖河流的入水口处，合流点在湖泊湿地的主出水口；在这样修建好两湖中河水系的同时，即该湖泊湿地也被圩堤分割包围起来，形成了多个相对较小的湖块；（2）制造双河可逆回流：在双湖中河水系的进、出水口修建主闸坝和回流方向转换水闸，通过主闸坝开合和回流方向转换水闸的控制，形成双河可逆回流，并快速转换回流的方向；（3）湖块的清净水分洪蓄水：通过在湖中河水系与湖块之间修建能用于分洪蓄水的水闸和能双向抽水的水泵房，利用湖泊湿地来水的可选择性，进行湖块的清净水分洪蓄水；（4）圩堤造路：在圩堤之间修建桥梁，利用能作为公路路基的圩堤来形成单向行驶的环湖公路网；（5）根据水情信息，利用所造双湖中河水系、闸坝、水闸和水泵等设施之间可形成的多种排列组合，来有目的地对湖泊湿地进行其他各种方式的水位控制，从而达到既不改变湖泊湿地的基本特征，又获得各种效益的目的。

本发明的技术效果是：经过本发明治理后的湖泊湿地不仅能产生分洪蓄水、发电、航运、垦殖等水利效益和陆路交通效益，还因为湖中河的束水排沙排污、双湖中河的可逆回流、湖块的清、净水分洪蓄水，湖块的水体自净等效益，大幅延长湖泊的寿命，预防湖泊的富营养化并生产优质淡水。

附图说明

图1为单出水口的湖泊湿地的造河、围湖平面示意图。

图2为多出水口湖泊湿地的造河、围湖平面示意图。

图3为修建主闸坝和回流方向转换水闸的单出水口的湖泊湿地造河、围湖平面示意图。

图4为修建主闸坝和回流方向转换水闸的多出水口的湖泊湿地造河、围湖平面示意图。

图5为在湖中河水系与湖块之间修建了水闸和能双向抽水的水泵房之后的湖泊湿地造河、围湖平面示意图。

图6为构建了环湖公路网的湖泊湿地造河、围湖平面示意图。

在图中，1、湖岸线  2、圩堤  3、湖中河  4、湖边河  5、进水口  6、出水口   7、封堵闸坝  8、主闸坝  9、回流方向转换水闸  10、水闸  11、桥梁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细阐述，

基于围湖造河工程技术来综合开发利用湿润地区的中、大型湖泊湿地的方法和步骤如下： 

1围湖造河：

湿润地区的中、大型湖泊湿地通常都有多条入湖河流和至少一个出水口6；根据湖泊湿地湖盆的具体地形特点，并按平原地区河流0.005%——0.007的比降，通过修建能作为公路路基的圩堤2；圩堤2与湖岸线1之间构成湖边河4；圩堤2之间构成湖中河3；在湖泊湿地的主入水口和主出水口之间的湖盆中制造连接所有进水口5和出水口6的两条湖中河水系。即两湖中河水系的分流点（也是两湖中河水系起始点）在主入湖河流的进水口5处；合流点（也是两湖中河水系的结束点）在湖泊湿地的主出水口6；（如果有多个出水口，可选择其中两个主出水口分别作为两湖中河水系的主出水口，但两出水口之间要修建湖中河3的河道联通；多余的出水口6可封堵或根据需要修建封堵闸坝7）。在这样修建好两湖中河水系的同时，实际上该湖泊湿地也被圩堤2分割包围起来，形成了多个相对较小的湖块，其中湖快为希腊数字标号，如图1和图2所示。

    通过在湖泊湿地中制造这样的湖中河水系，我们就能得到一个在湖盆的空间范围上具有“河”“湖”双重性的湖泊湿地。这种湖泊湿地就为我们提供了是否将湖泊湿地的来水注入湖中河3或注入湖块的选择机会。

2 湖中河的束水排洪排沙排污和制造双河可逆回流：

在双湖中河水系的进、出水口各修建一座主闸坝8，总共是四座主闸坝。它们分别是（8-1）；（8-2）；（8-3）；（8-4）和回流方向转换水闸9，如图3和图4所示， 

通过在双湖中河水系的进、出水口修建闸坝8，我们就能在平水期和枯水期，利用闸坝8的开合，来制造双河可逆回流。例如图3和图4中箭头所指的湖中河水系的水流方向就是关闭闸坝（8-1），打开闸坝（8-2）、（8-3）、（8-4）形成的。如果关闭闸坝（8-2），打开闸坝（8-4）、（8-3）、（8-1），那么湖中河水系的水流方向就会朝箭头所指方向的相反方向流动。这就形成了双湖中河水系的可逆回流（简称双河可逆回流，下同）。而通过回流方向转换水闸9的开合，我们能较快地改变该双河可逆回流的方向。

有了该双河可逆回流，我们就能在平水期和枯水期制造双湖中河水系的双出水口间的水位差，并利用该水位差来发电；如果在闸坝8上修建船闸，还能利用制造双河可逆回流进行发电的期间，双湖中河水系中必然有一条湖中河水系会通过蓄水来抬高水位，这就能保障湖泊湿地枯水期的通航；另外，通过闸坝8的人工控制，我们还能在发电、通航的同时，有效地保障湖泊湿地上、下游水域之间的水生物之间的联系；最后，通过闸坝8的人工控制，我们还能有效地保障人为制造的双湖中河水系河道的泥沙冲淤平衡。

3湖块的清净水分洪蓄水：

在湖中河水系与湖块之间修建分洪蓄水的水闸和能双向抽水的水闸10，水闸旁建有水泵房，如图5所示，

通过在湖中河水系与湖块之间修建水闸10和能双向抽水的水泵房，我们就能利用枯水期用完了水而形成的相对空置的湖块，在洪水期进行选择性的分洪蓄水；

（1）通常情况下，中、大型湖泊湿地的洪水期，都会有多个洪峰。经过围湖造河工程之后，湖泊湿地被分成了多个湖块，通过选择性的开启和关闭湖中河与各个湖块之间的水闸，我们就能分别用多个湖快来应对多次洪峰，并进行分洪削峰；

（2）假如我们希望进入湖块的水泥沙含量少，污染含量少，我们就可以在湖泊湿地的来水所含泥沙和污染含量相对多的时候，打开主闸坝，关闭水闸，这样湖中河水系就处在束水排洪排沙排污状态，而湖块继续保持空置。而在湖泊湿地来水所含泥沙和污染含量相对少的时候，打开水闸来分洪，也可通过关闭一号和二号主闸坝，打开水闸来蓄水，这样就能形成了湖块的清、净水分洪蓄水；

（3）双向抽水的水泵，能在洪水期，将更多的水注入湖块，这既是分洪也是蓄水和蓄能。而在枯水期，水泵也能将湖块中的更多的水注入湖中河，进行抽水蓄能发电；

（4）在湖块空置等待分洪的时间里，湖块的滩涂能进行种植，湖块预留的生态基流也能放养鱼苗等，进行水产养殖。

  4圩堤造路：

在合适的位置修建桥梁，利用能作为公路路基的圩堤来形成单向行驶的环湖公路网，这就是圩堤造路。如图6所示；

通过在合适的位置修建桥梁11，我们可以利用圩堤造路来构建环湖公路网。

由于湖中河的圩堤是建立在无人居住的地区，因此人员流动性少（这样公路的管理成本很低的），而且湖中河两侧圩堤几乎等长，因此我们可以修建单向行驶的环湖公路网，这样圩堤不必建的太宽，但桥梁会多一些，通过进行经济技术评估来选择那种环湖公路网更为合适；

环湖地区，在现代经济发展中，经济相对落后，就是因为陆路交通落后。环湖公路网的建成，不仅能改变环湖地区陆路交通落后的状况，缩短公路里程，还能快速帮助环湖地区百姓致富，促进环湖地区的城镇化进程。

5根据水情信息，对湖泊湿地进行水位控制；

经过上面的四个步骤，整个围湖造河的所有工程就算完成了。但要在保障湖泊湿地生态系统的特征不发生根本改变的前提条件下，获得更多的效益，我们还必须结合即时的水情信息来对湖泊湿地进行水控制。例如在湖泊流域的洪水期的初期，湖泊湿地的来水泥沙含量高（沙峰期）污染含量多，洪水位相对较低，那么我们就可以选择将湖中河水系上的四个闸坝全都完全打开，而湖中河水系与湖块之间的水闸全都关闭，这样湖中河水系就处于束水排洪排沙排污状态，泥沙和污染就能快速流出湖泊，同时各个湖块留下来充足的空置空间来应对更高水位的分洪。当更高水位的洪水到来时，我们可以选择清水、洁净的水 ，打开湖中河水系与湖块之间的水闸，用湖块进行清净水分洪蓄水。

事实上，经过围湖造河工程后，湖泊湿地新增了两条湖中河水系和多个湖块、两湖中河水系上有四座主闸坝，湖中河水系与湖块之间有多个水闸和水泵房。这为我们人工控制湖泊湿地水位，提供了多种不同排列组合的操作方式。仅在四个闸坝的开合变化中，就有超过12种以上的不同的组合。这为我们应对水情的变化、保障湖泊湿地生态系统的基本特征和获得水利和生态效益提供了多种选择机会。这实际上是一种程度更广的运用信息论和控制论的方法来开发利用湖泊湿地的方法。

6，围湖造河技术的基本原理

用围湖造河的方法来开发利用湖泊湿地，其基本原理是常识。它包括两方面：一是河流与湖泊的水动力差异导致河流与湖泊对泥沙和污染的处置不同，河水相对能携带更多泥沙和污染一起流动，湖泊则相对能淤积泥沙和蓄积污染；二是不同时段湖泊的来水量不同、来水的单位水体的泥沙含量和污染含量是不同，这使我们有机会选择是否保存这不同时段的不同来水。而通过围湖造河，我们就能通过在湖盆中制造“河”“湖”双重性，真正做到选择是否保存这不同时段的不同来水。

实例1：鄱阳湖的综合开发利用

目前江西方面正在准备将中国最大的淡水湖湿地鄱阳湖“堵”起来，这个项目的名称是：鄱阳湖水利枢纽工程。如果按照这一工程的做法，中国最大的淡水湖湿地鄱阳湖的寿命将减少1/3，并且因枯水期蓄水，鄱阳湖湿地的内源污染会大幅增加，加速鄱阳湖的富营养化进程。如果按照围湖造河的方式来开发利用鄱阳湖，则仅减少鄱阳湖的泥沙淤积一项，就能增加鄱阳湖的寿命13倍。按鄱阳湖的寿命还有2000年【1】以及鄱阳湖湿地生态系统年产生生态经济效益1564亿元【2】计算，前者将使鄱阳湖生态系统的经济效益损失1041624亿元，后者将使鄱阳湖生态系统的经济效益增加40664000亿元。如果使用构件组装湖中河清淤排污法（笔者的另一项发明）对鄱阳湖围湖造河工程形成的湖块进行清淤排污，那么在大的环境不发生重大变迁的前提条件下，鄱阳湖将彻底终止消亡进程。按鄱阳湖的寿命延长一个地质时间单位（100万年）算，那么鄱阳湖因增加寿命而产生的生态经济效益的总数就是15.64万万亿元。这是留给人类子孙后代的天文数字的生态经济的红利哟

实例2：太湖的污染的根治

尽管国家和地方投资了1114.98亿元【3】的费用对太湖流域进行水环境污染的整治（2015年完工），但并不能根治太湖的富营养化污染。而太湖的富营养化造成的污染，是太湖流域水环境污染的核心问题，也是太湖流域水环境治理问题的瓶颈，如果采用本发明的围湖造河的方法来开发利用太湖，我们将杜绝大部分污染进入太湖。再结合构件组装湖中河清淤排污法（笔者的另一项发明），对太湖进行清淤排污，那么我们不仅能根治太湖的富营养化污染，还将每年为太湖流域的城镇提供可超过60亿立方米以上的清洁淡水，这将解决太湖流域水环境问题对太湖流域可持续发展的限制。

【1】参阅《围湖造河——鄱阳湖湖水控制和开发利用创想》还未公开发表；

【2】2004年公布的中国林科院崔丽娟等评估的鄱阳湖每年的生态系统的经济效益，网络上公布的；

【3】《太湖水环境污染综合治理方案》国家发改委公布。