分段式文吐里管功能坡渠及可升降水力发电装置

一、技术领域

水力发电，具体涉及一种坡渠水力发电装置

二、背景技术

《坡渠悬挂式水力发电装置》虽然解决了顺流发电的主要技术问题，并具有枯水期发电量不减的优点，但因水轮发电机必须在坡渠内升降，增加了坡渠宽度，使水的利用率受到限制，另外坡渠坡度一定，水的流速也已定。为了解决上述问题，本专利通过文吐里(G.B.Venturi)管功能坡渠，把用于水轮发电机发电时已定的水流速度再提高一次，尤其通过坡渠分段的技术方案，使自循环水力发电成为可能。

三、发明内容

为了提高具有一定坡度的坡渠内用于发电时水的流速，为了恢复坡渠内水流的能量，有利于形成自循环水力发电。

本专利的技术方案是：选一高山水源，顺山坡建文吐里管功能坡渠，使具有一定坡度的坡渠内用以发电的水流速度再提高一次，再将整条坡渠分段，在每段坡渠的侧壁上，所有过水断面最小处设一台水轮发电机。在每段坡渠的尾部建水刺猬和接水盘，接水盘内之水为下段坡渠的水源，并与下段坡渠相连接，使串联坡渠呈之字形至山下水池，坡渠最末端水刺猬之水流入山下水池中，见图5，池中水外排，本专利为开放型水力发电系统。若用水泵把池中水回送至山顶水源池再用来发电，本专利为自循环水力发电系统。此方案适用于其它形状坡渠，文吐里管功能坡渠为本专利首选方案。具体内容如下：

选定一高山水源，顺山坡建一文吐里管功能坡渠，将坡渠分段，每段坡渠由渠底和两侧壁组成，渠底横断面为圆形变坡渠底，两侧壁内侧由垂直地面的多组对称曲面连接而成，该对称曲面应符合文吐里管功能曲线，即当水从坡渠断面最小处流过时，水流速度会增加。见图1，图4。

在每段坡渠两侧壁上，过水断面最小处安装水轮发电机，见图1、图4，发电机安装在两导轨之间，水轮发电机的升降由设在基础下的液压缸来完成。水轮发电机的水轮深入坡渠内的水中带动电机发电。

为了在坡渠内保持基本相同的水深，在每段坡渠的尾部建有水刺猬，见图1、图2。水刺猬是周身布满流水孔洞的水工构筑物，设计时，使坡渠的过水断面略大于或等于具有相同水深水刺猬所有流水孔洞过水断面总和，此时可保证水刺猬具有自我调节水位功能。

在每个水刺猬(坡渠最末端水刺猬除外)下方建接水盘，接水盘是圆形聚水构筑物，盘内之水为下一段坡渠之水源，并与下一段坡渠相接，以此类推，使串联的坡渠呈之字形至山下水池，见图5。坡渠最末端水刺猬建在山下水池之上，水池之水经排水阀排出，本专利为开放型水力发电系统。若用水泵将山下池中水回送至山上水源池，再用来发电，则本专利为自循环水力发电系统。

分段式文吐里管功能坡渠及可升降水力发电装置技术方案的优点是：

1.通过文吐里管功能坡渠，使具有一定坡度的坡渠内用于发电的水流速度再提高一次，有利于发电。

2.坡渠内用于水轮发电机发电的水流被多次重复利用，实际上提高水的利用率。

3.通过水刺猬和接水盘功能作用，把坡渠分成若干段，使每一段坡渠内用于发电水流的能量得以恢复。

尤其是第3条，分段看似简单，其实作用非凡，如果一较长坡渠内流水带动若干台水轮发电机发电，按常理水的能量势必衰减。而坡渠分段后，只要坡度相等，每段坡渠内水的能量又可恢复到首段坡渠内流水的能量标准，使自循环水力发电成为可能，通过经济技术比较，如果自循环水力发电方案可行，那么建水力发电站将不受地理和水源的限制。

四、附图说明

图1为本实用新型坡渠、水刺猬和接水盘的俯视图

图2为本实用新型坡渠、水刺猬和接水盘的A-A剖面图

图3为本实用新型坡渠B-B剖面图

图4为本实用新型坡渠C-C剖面图

图5为本实用新型坡渠分段后发电系统的透视图

五、具体实施方案

根据本专利的技术方案，选定一高山水源池1，顺着山坡修建文吐里管功能坡渠7，坡渠入口处设有闸门2，然后将坡渠7分成若干段，每段坡渠7由渠底和两侧壁6组成，为了给坡渠下游水流补充一定能量，以利坡渠下游水轮发电机发电，渠底为横断面圆形变坡渠底，变坡是以每段坡渠上游适合水轮发电机发电时的水流速度减去由文吐里管功能坡渠所增流速的差值速度所确定的坡度为基准坡度，变坡幅度大于零或等于零。两侧壁6内侧由多组垂直地面的对称曲面连接而成，该曲面应符合文吐里管功能曲线，即当水从两侧壁中间流过时，过水断面小处，流速会增加。

在每段坡渠两侧壁之上，每个过水断面最小处安装一台水轮发电机3，见图1、图2和图4。发电机3安装在两导轨4之间，发电机3两侧设有凸起部分，导轨4设槽，发电机可在两导轨间上下移动，发电机的升降由设在基础(侧壁)下的液压缸11来完成，水轮5则深入坡渠7内水中带动发电机发电。

为了解决坡渠内具有基本相同水深的问题，在每段坡渠7尾部设水刺猬8，见图1、图2，水刺猬8是周身布满流水孔洞的水工构筑物，其底的上平面与坡渠尾部12平底相接。设计时使坡渠过水断面略大于或等于具有相同水深水刺猬所有流水孔洞面积总和，此时水刺猬会具有自动调节水位的功能。

为了便于检修，水刺猬8分为两室，由转门10分隔，两室分别有各自的排水阀a、b，两室之间有连通阀c，阀门a、b、c均为对流量具有一定调节能力的电动阀门，当水刺猬一室因故排水不畅时可启动另一室。

在每一水刺猬8下方建一接水盘9(最后一段除外)接水盘9为圆形或其它形状的蓄水构筑物，其中所蓄之水为下一段坡渠7的水源，并与下一段坡渠相连接，见图1、图3.，以此类推，使串联坡渠7呈之字形至山下水池13，坡渠最末端水刺猬8建在山下水池13之 上，使水刺猬8流出的水落入水池13中，见图5。若开启水池13排水阀15将水排入河流中，本专利为开放型水力发电系统。若关闭排水阀15，启动水泵14将水池13中的水再回送至山顶水池1中再用来发电，本专利为自循环水力发电系统，究竟采用哪种方式，由经济技术比较而定。