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[摘 要]大量治河实践证明，只有加大下泄流量或给它不间断的增加足够多的外部能量，黄河才有可能把泥沙全部带入大海，目前黄河上每年都在实施的“调水调沙”伟大实践，就是利用小浪底水库下泄大流量水流所产生的巨大能量，来冲刷下游河道泥沙的方法，然而，通过对比观测数据发现，除“调水调沙”期间河道淤积明显减轻外，平时小流量时河道淤积还是比较严重。为了在小流量的情况下，也能达到“调水调沙”的效果，本文提出一个新构想，利用取之不竭的风能为黄河水“加压打气”，加速水流紊动，加速排沙，来全面治理黄河下游淤积问题。
[关键词]风力疏浚 调水调沙 下游河道 黄河
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0301-01
1、疏浚黄河下游河道的迫切性及必要性
黄河是世界上含沙量最大的河流，由于淤沙量大于排沙量，导致河床逐年升高，往往比堤外地面高出数米之多，成为地上“悬河”。遇到特大洪水时，极易溃堤决口甚至造成黄河改道。据史料记载，黄河较大的改道26次，决口多达上千次。俗谚有“黄河百年一改道”之说。每次决口或改道都给当时的民众造成了极其深重的灾难。为此，确保河床不抬高，不决口，不改道，最大限度的延长当前流路的使用寿命是历届政府的头等大事。现在的黄河流路是它在1855年从河南兰考的铜瓦厢溃堤决口后夺大清河入渤海形成的，距今已流淌了157年（期间国民党政府炸花园口，导致的夺淮入海忽略不计）。新中国成立以来，为了确保黄河岁岁安澜，党和政府尝试了许多“前无古人”的治河方案，尤其是近年来黄河上每年都实施的“调水调沙”，就是当前治理黄河下游河道不淤积的优选方案之一，这种利用小浪底水库下泄大流量水流所产生的巨大能量，来冲刷下游河道泥沙的方法，是古代“束水攻沙”治河理论在新时期的又一伟大实践。确确实实对水库的减淤减沙及下游河道的疏浚产生了翻天覆地的变化，对延长现有流路的使用寿命起到了重大作用。
然而每年6月份進行的为期半月左右的“调水调沙”，正好是黄河下游群众大量用水灌溉农田的黄金时段，看着浩浩荡荡的黄河水（26亿m3左右）白白的涌入大海而不能使用，沿黄群众意见比较大。另外，除“调水调沙”期间河道淤积减轻外，平时小流量时淤积还是比较严重。能否在小流量的情况下，也能达到“调水调沙”的输沙减沙、疏浚河道的效果呢？一来可以缩短“调水调沙”的运行时间，把节约下来的黄河水最大限度的应用到工农业生产上，发挥它的最大价值。二来能够持续减沙、疏浚河道，最大限度的延长当前流路的使用寿命。
为了破解这一人类梦想，在总结历代仁人志士治河方略的基础上，课题组结合当前成熟的风能利用技术，大胆提出了风力疏浚黄河下游河道的构想。
2、风力疏浚黄河下游河道的可行性
黄河泥沙完全被带走的临界流量值是花园口断面超过2000m3/s以上，而平时的流量一般控制在花园口断面800m3/s左右。这种情况下，黄河水无法把所含的泥沙完全带走，才导致了泥沙不断淤积。大量治河实践证明，只有加大下泄流量或给它不间断的增加足够多的外部能量，才有可能使其把泥沙全部带走，由于淡水资源的日益匮乏，大流量放水很不现实，能维持黄河“不断流”就很不错了。在黄河河道区域内，由于河道与大堤之间形成了特殊的U型地形构造，极易产生“河道风”现象。所以黄河大堤上风能比较丰富，几乎全年都有风。便产生了利用丰富的风力资源为黄河下游河道减淤疏浚提供外部能量的构想。
随着空气动力学理论的不断发展和成熟，新型轻质高强度的风机材料也不断面世，风能的高效利用技术和设备也日臻完善。经咨询有关制造专家获知，“风力高压打气机”的制造技术，同风力发电机的生产工艺十分相似，而且其制造技术相对简单、配件不多，因此与同类型的风力发电机相比，“风力高压打气机”的生产成本大约是它们的50%左右。因此，把风能转化为高压气能的设想终于有了技术保障。
3、风力疏浚黄河下游河道的实施方案
首先在黄河两岸坝头的迎风处，每间隔1km埋设一根永久性钢管柱，柱高10m左右，以柱为轴心，安装垂直轴式风力高压打气机（造价低、维修方便、不受风向影响），把可再生的风能转化为源源不断的高压气体。然后再把高压气体利用特制钢管输送到黄河河底。钢管的安设位置应顺着河道的主流方向纵向沉入河底（最佳位置在主河槽上）。钢管上的排气孔设置在管子的左右两侧，间隔1m，直径3mm并偏向上45度角的位置开口（这样不易被泥沙堵塞也不会造成浮管现象），钢管为超厚加重异型管（耐用而且绝对不会浮管）。利用高压气体在水底喷出时，会产生大量的上升气泡的原理，气泡将会裹挟着河底主槽部位的泥沙不断蹿升上浮，因气体会源源不断的产生，那么泥沙就很难沉积下来，在水流的冲刷下，它将会“毫无保留”的投入大海的怀抱。天长日久之后，水下的河床就会在钢管一线形成一条窄深的主河槽，随着河槽的不断下切，周围的淤沙就会向主槽方向缓慢坍塌，直至整个河槽下切。在“调水调沙”及主汛期等出现大流量河水的情况下，搅沙冲沙、疏浚河道的效果预计会更好。若干年以后，很有可能把地上 “悬河” 变成为相对地下河。
4、风力疏浚与现有疏浚技术的比较
4.1 该构想同高压水枪扰沙器相比，无需人工操作，无需消耗燃油或电力，无需船只等配套设备，节能安全。
4.2 该构想同耘把式搅沙器相比，无需人工操作，无需消耗燃油或电力，无需船只等配套设备，节能安全。
4.3 该构想同水库大流量下泄水流扰沙相比，无需人工操作，无需消耗燃油或电力，无需建设水库、泄水闸等配套设备，节能安全，投资省。
5、风力疏浚黄河下游河道的创新性分析
5.1 该构想首次提出利用风力扰沙，疏浚黄河下游河道的方法。
5.2 该构想首次提出利用高压气体产生的气泡作为扰沙的载体。
5.3 该构想首次提出在河槽中心线上顺河布置沉底钢管。
5.4 该构想首次提出在黄河两岸的迎风处安装风力高压打气机。
5.5 该构想首次提出利用垂直轴式风力机作为打气机的动力来源
6、风力疏浚黄河下游河道存在的问题
“风力疏浚黄河下游河道”的方法及配套装置也有其不可避免的缺点：一是造价比较高；二是点多线长，日常管护有一定的难度。
7、结语
该构想技术简单，维修方便，实施难度不大，且安全可靠，昼夜运转且不消耗煤电能源，无环境污染之忧。不仅是当前国家大力倡导的新能源利用项目，而且更是一条既节能环保又功在千秋的治河新思路。社会效益突出，具有很好的推广前景。另外，下游几百公里长的主河槽中心线上，昼夜不停地喷涌着气泡，犹如天河开锅一般，煞是好看，也为黄河增添了一道亮丽独特的风景线。
参考文献
[1] 张遂业，涂启华；从水流挟沙力和河槽形态规律分析黄河调水调沙[J]；水文；2005年第6期.
[2] 侯素珍，林秀芝，常温花，王平；利用并优化桃汛洪水冲刷潼关高程原型试验研究[J]；泥沙研究；2008年04期.
[3] 苏佩凤，吴中渤，刘爱珍；我国牧区风能提水灌溉应用技术的探讨[J]；中国农村水利水电；2001年05期.
[4] 钱正英；水利创新的方向[J]；中国水利；2006年06期.
[5] 窦国仁；潮流与波浪的挟沙能力[J]；科学通报；1995年第05期.
作者简介
陈伟，1969年11月出生，工作单位：德州黄河河务局齐河黄河河务局，邮编：251100，44岁，男，汉族，本科学历，高级工程师。中国发明协会会员，先后获得国家发明、实用新型等专利13项，主要从事黄河工程的管理维护及开发工作。
[关键词]风力疏浚 调水调沙 下游河道 黄河
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0301-01
1、疏浚黄河下游河道的迫切性及必要性
黄河是世界上含沙量最大的河流，由于淤沙量大于排沙量，导致河床逐年升高，往往比堤外地面高出数米之多，成为地上“悬河”。遇到特大洪水时，极易溃堤决口甚至造成黄河改道。据史料记载，黄河较大的改道26次，决口多达上千次。俗谚有“黄河百年一改道”之说。每次决口或改道都给当时的民众造成了极其深重的灾难。为此，确保河床不抬高，不决口，不改道，最大限度的延长当前流路的使用寿命是历届政府的头等大事。现在的黄河流路是它在1855年从河南兰考的铜瓦厢溃堤决口后夺大清河入渤海形成的，距今已流淌了157年（期间国民党政府炸花园口，导致的夺淮入海忽略不计）。新中国成立以来，为了确保黄河岁岁安澜，党和政府尝试了许多“前无古人”的治河方案，尤其是近年来黄河上每年都实施的“调水调沙”，就是当前治理黄河下游河道不淤积的优选方案之一，这种利用小浪底水库下泄大流量水流所产生的巨大能量，来冲刷下游河道泥沙的方法，是古代“束水攻沙”治河理论在新时期的又一伟大实践。确确实实对水库的减淤减沙及下游河道的疏浚产生了翻天覆地的变化，对延长现有流路的使用寿命起到了重大作用。
然而每年6月份進行的为期半月左右的“调水调沙”，正好是黄河下游群众大量用水灌溉农田的黄金时段，看着浩浩荡荡的黄河水（26亿m3左右）白白的涌入大海而不能使用，沿黄群众意见比较大。另外，除“调水调沙”期间河道淤积减轻外，平时小流量时淤积还是比较严重。能否在小流量的情况下，也能达到“调水调沙”的输沙减沙、疏浚河道的效果呢？一来可以缩短“调水调沙”的运行时间，把节约下来的黄河水最大限度的应用到工农业生产上，发挥它的最大价值。二来能够持续减沙、疏浚河道，最大限度的延长当前流路的使用寿命。
为了破解这一人类梦想，在总结历代仁人志士治河方略的基础上，课题组结合当前成熟的风能利用技术，大胆提出了风力疏浚黄河下游河道的构想。
2、风力疏浚黄河下游河道的可行性
黄河泥沙完全被带走的临界流量值是花园口断面超过2000m3/s以上，而平时的流量一般控制在花园口断面800m3/s左右。这种情况下，黄河水无法把所含的泥沙完全带走，才导致了泥沙不断淤积。大量治河实践证明，只有加大下泄流量或给它不间断的增加足够多的外部能量，才有可能使其把泥沙全部带走，由于淡水资源的日益匮乏，大流量放水很不现实，能维持黄河“不断流”就很不错了。在黄河河道区域内，由于河道与大堤之间形成了特殊的U型地形构造，极易产生“河道风”现象。所以黄河大堤上风能比较丰富，几乎全年都有风。便产生了利用丰富的风力资源为黄河下游河道减淤疏浚提供外部能量的构想。
随着空气动力学理论的不断发展和成熟，新型轻质高强度的风机材料也不断面世，风能的高效利用技术和设备也日臻完善。经咨询有关制造专家获知，“风力高压打气机”的制造技术，同风力发电机的生产工艺十分相似，而且其制造技术相对简单、配件不多，因此与同类型的风力发电机相比，“风力高压打气机”的生产成本大约是它们的50%左右。因此，把风能转化为高压气能的设想终于有了技术保障。
3、风力疏浚黄河下游河道的实施方案
首先在黄河两岸坝头的迎风处，每间隔1km埋设一根永久性钢管柱，柱高10m左右，以柱为轴心，安装垂直轴式风力高压打气机（造价低、维修方便、不受风向影响），把可再生的风能转化为源源不断的高压气体。然后再把高压气体利用特制钢管输送到黄河河底。钢管的安设位置应顺着河道的主流方向纵向沉入河底（最佳位置在主河槽上）。钢管上的排气孔设置在管子的左右两侧，间隔1m，直径3mm并偏向上45度角的位置开口（这样不易被泥沙堵塞也不会造成浮管现象），钢管为超厚加重异型管（耐用而且绝对不会浮管）。利用高压气体在水底喷出时，会产生大量的上升气泡的原理，气泡将会裹挟着河底主槽部位的泥沙不断蹿升上浮，因气体会源源不断的产生，那么泥沙就很难沉积下来，在水流的冲刷下，它将会“毫无保留”的投入大海的怀抱。天长日久之后，水下的河床就会在钢管一线形成一条窄深的主河槽，随着河槽的不断下切，周围的淤沙就会向主槽方向缓慢坍塌，直至整个河槽下切。在“调水调沙”及主汛期等出现大流量河水的情况下，搅沙冲沙、疏浚河道的效果预计会更好。若干年以后，很有可能把地上 “悬河” 变成为相对地下河。
4、风力疏浚与现有疏浚技术的比较
4.1 该构想同高压水枪扰沙器相比，无需人工操作，无需消耗燃油或电力，无需船只等配套设备，节能安全。
4.2 该构想同耘把式搅沙器相比，无需人工操作，无需消耗燃油或电力，无需船只等配套设备，节能安全。
4.3 该构想同水库大流量下泄水流扰沙相比，无需人工操作，无需消耗燃油或电力，无需建设水库、泄水闸等配套设备，节能安全，投资省。
5、风力疏浚黄河下游河道的创新性分析
5.1 该构想首次提出利用风力扰沙，疏浚黄河下游河道的方法。
5.2 该构想首次提出利用高压气体产生的气泡作为扰沙的载体。
5.3 该构想首次提出在河槽中心线上顺河布置沉底钢管。
5.4 该构想首次提出在黄河两岸的迎风处安装风力高压打气机。
5.5 该构想首次提出利用垂直轴式风力机作为打气机的动力来源
6、风力疏浚黄河下游河道存在的问题
“风力疏浚黄河下游河道”的方法及配套装置也有其不可避免的缺点：一是造价比较高；二是点多线长，日常管护有一定的难度。
7、结语
该构想技术简单，维修方便，实施难度不大，且安全可靠，昼夜运转且不消耗煤电能源，无环境污染之忧。不仅是当前国家大力倡导的新能源利用项目，而且更是一条既节能环保又功在千秋的治河新思路。社会效益突出，具有很好的推广前景。另外，下游几百公里长的主河槽中心线上，昼夜不停地喷涌着气泡，犹如天河开锅一般，煞是好看，也为黄河增添了一道亮丽独特的风景线。
参考文献
[1] 张遂业，涂启华；从水流挟沙力和河槽形态规律分析黄河调水调沙[J]；水文；2005年第6期.
[2] 侯素珍，林秀芝，常温花，王平；利用并优化桃汛洪水冲刷潼关高程原型试验研究[J]；泥沙研究；2008年04期.
[3] 苏佩凤，吴中渤，刘爱珍；我国牧区风能提水灌溉应用技术的探讨[J]；中国农村水利水电；2001年05期.
[4] 钱正英；水利创新的方向[J]；中国水利；2006年06期.
[5] 窦国仁；潮流与波浪的挟沙能力[J]；科学通报；1995年第05期.
作者简介
陈伟，1969年11月出生，工作单位：德州黄河河务局齐河黄河河务局，邮编：251100，44岁，男，汉族，本科学历，高级工程师。中国发明协会会员，先后获得国家发明、实用新型等专利13项，主要从事黄河工程的管理维护及开发工作。