PDF《水利水电勘察设计专利快报》

1 水利水电勘察设计专利快报 第2期成都市知识产权服务中心

2014 年10 月20 日 生态大坝建设中国专利申请状况分析 【摘要】 随着我国政府对生态环保和可持续发展的大力提倡,水利水电 领域在生态大坝建设的研究设计上已做了诸多探索,坝体建设实现 生态环保已成未来行业发展趋势.

从相关专利申请情况来看,附加 生态效应坝体建设、生物友好型坝体建设、生物治坝和水库生态调 度是目前生态大坝建设领域的四个新兴研发方向,相关技术已有少 量专利申请,但涉足研发的机构甚少,尚未形成激烈的竞争态势. 总体上讲, 目前我国水利水电领域生态大坝建设相关研发还处于起 步阶段,发展向好.建议青羊区相关企业顺应发展趋势,在生态大 坝新兴技术领域积极研发创新,加紧专利布局,抢占市场先机.

2 【前言】 水能是目前技术成熟、经济上可承受的可再生能源,但其开发 活动引起的生态影响日益受到重视.在20世纪后半叶,平均每天都 会建设两座大型水坝,直到2000年,全球大型水坝的数量已增至 47,000座,并且有超过800,000座的小型水坝在世界上各大小河流的 河道中建设.这些水坝对于人类社会和当地经济发展起到了至关重 要的作用,具体而言,水电大坝提供了全球19%的电力供应,此外, 还提供人类的生活、工业和农业用水. 然而,大坝的建设也产生了巨大的生态成本.大坝和水库对于 下游河流生态系统影响巨大.例如,大坝建设会改变河流温度、化 学组成、河流及河岸植被的分布以及水生和陆生生物的生活环境 等, 而这些改变大多是恶性的, 最终影响人类赖以生存的生态环境. 在此背景下,人们开始积极思考如何在获取水坝带来的社会经济效 益的同时最大限度的减少对生态环境的影响,甚至帮助恢复生态环 境.当前,我国已进入节能环保新时代,生态大坝也自然成为水利 水电领域不可回避的话题. 本期将以 生态大坝 为主题进行相关专利检索与分析,以期从 专利情报中挖掘与大坝和水库生态环保的相关信息,对未来大坝的 生态建设提供参考.

3 【行业资讯】 水库大坝与生态环境保护 科普论坛在京召开 2014年9月20日是 全国科普日 .当天,中国水力发电工程学 会与中国大坝协会,在京召开 水库大坝与生态环境保护 科普论 坛.国务院发展研究中心资源与环境政策研究所研究员王亦楠、中 国水力发电工程学会副秘书长张博庭等专家做了科普讲座.专家们 重点介绍了我国水利水电开发现状,深入分析了水利水电开发及相 关生态环境保护问题,回应了当前社会上关注的一些热点问题. (来源:中国水利网站) 鄱阳湖水利项目 重归议程 引发争议 香港《南华早报》在2014年8月25日发表题为《波涛汹涌:鄱 阳湖大坝 重归议事日程 》的报道称,政府的经济计划机构已经讨 论了在内地最大淡水湖上修建大坝的计划,表明这个有争议的项目 可能距离获批更近一步.鄱阳湖水位的季节性变化使其成为许多珍 稀鸟类的栖息地.此外,它还是濒危动物江豚的主要分布区.环保 人士担心,鄱阳湖区域野生动物种类繁多,修建大坝会破坏当地的 自然生态系统,尤其会危及江豚的数量. (来源:参考消息) 丹江口水库:倒提天河润京津 随着南水北调梦想变成现实,位于汉江横跨鄂豫两省的丹江口 水库也再次被世界瞩目.南水北调中线工程10月下旬将正式向北 方供水,距北京1400余公里的水源地――碧波千顷的丹江口水

4 库库区目前水位达 157.23 米,超过大坝加高前的

157 米正常蓄水位, 表明丹江水库已经为南水北调做好准备. (来源:新华网) 兴隆水利枢纽工程:流沙上建大坝 在人们的印象里,水库大坝多建在山丘狭窄处,基础处理都要 挖到地下岩石构造.三峡、葛洲坝、丹江口等水库大坝莫不如此. 而兴隆水利枢纽工程的地质却是独特的,它是在平原河流上建设大 坝,河床宽阔,泥沙沉积.地质构造,上部为

30 米左右的飘移粉 细沙,下部为

30 米左右的砾卵石,底部为泥岩和砂岩,覆盖层厚 度60 米左右.兴隆枢纽工程防渗墙及地基处理,采用高置换率的 格栅状水泥搅拌桩工艺,是建在砂砾上的特大型水利枢纽工程.这 里还有汉江上第一个护鱼道,也是目前全国仅有的

4 个建有护鱼道 的水利枢纽工程,护鱼道总长

400 多米,投资

1200 多万元. (来源:湖北日报 )

5 【中国专利现状】

一、总体情况 通过国家知识产权局专利检索与服务系统的中外专利联合数 据库检索,共检索出

240 件与生态大坝相关的中国专利申请(截止

2014 年10 月2日).其中,发明专利申请

154 件,实用新型专利

86 件,截至

2014 年10 月仍然有效的专利申请

121 件. 在水利水电勘察设计专利快报(第1期)的快报中,水利水电 领域共检索出大坝相关专利申请

2442 件,其中,生态大坝专利申 请占比约 9.82%.可见,在水利工程的设计和建设所要考虑的各方 面因素中,基于生态环境考虑的专利申请占比还较低. 图1水利水电领域大坝相关专利申请量统计(件)

6 图2水利水电领域大坝相关专利申请趋势(件) 如图

2 显示的相关公开专利申请的申请量,水利水电领域从

1997 年的

24 件快速增长到

2013 年845 件,

2014 年已公开

512 件, 可见近年来该领域的科研创新实力得到了大力发展.在2007 年以 前, 以生态大坝为发明主题的专利申请量每年仅有几件,

2007 年之 后开始有所增长,其在水利水电领域专利申请的占比也有一定提 高,但是增速非常缓慢.总的来讲,目前,我国在生态大坝领域的 专利申请还比较少. 近年来,我国相继推出了一系列节能环保利好政策,生态大坝 专利申请的增长趋势正好与国家节能环保政策的时间点相吻合,说 明国家政策扶植对于大坝产业生态环保发展利好.然而,各年度生 态大坝在整个水利水电领域的专利申请占比均低于 15%.笔者认 为,生态环保问题与大坝建设所处环境因素的复杂性息息相关,现 实中环保因素通常让步于经济利益的开发,这也是制约生态大坝探 索的重要因素.

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二、 技术主题分布 从专利申请技术主题来看,目前在生态大坝技术领域的研发热 点主要集中在附加生态效应坝体建设、生物友好型坝体建设、生物 治坝和水库生态调度四个方面.其中,附加生态效应坝体建设的生 态环保特性只是实现其特定目的的同时顺带实现,其对于生态环保 的贡献较为有限,其他三类则是针对具体的环保目标专门进行的设 计创新. 从专利申请数量来看,附加生态效应坝体建设是大坝建设者最 容易想到和实施的部分,因此其专利申请量在生态大坝专利申请总 量中占据了主要比例.此外,生物友好型坝体建设、生物治坝和水 库生态调度也有相关专利申请但数量较少,但有增多趋势,表明目 前我国水利水电领域生态环保建设方面的研发创新处于起步阶段, 发展向好. 表1生态大坝专利申请技术主题分布情况 技术主题 专利申请量 (件) 研究方向 实现的环保目标 附加生态效应坝体建设

158 建设一种具有特定目的的 大坝 实现其特定目的的同时顺 带实现生态环保 生物友好型坝体建设

13 1.鱼类通道 2.有益生物生长的坝型 3.尾矿大坝生态修复方法 针对生物生长的特点改进 大坝的建设, 以适应生物的 生长 生物治坝

12 栽种特定植物或养殖特定 动物或微生物 固定坝体、 清理淤泥或者减 少污染物 水库生态调度

9 研究水库水流在不同时节 的自然流量变化 控制水库放水方式以模拟 自然流量变化

8 1. 附加生态效应坝体建设 图3附加生态效应的坝体建设专利申请情况(件) 如图,在附加生态效应坝体建设这个类别中,设计一个新型的 坝体,实现生态环保的目标,是专利申请量最大的一个方向.建坝 设备及其零部件是对大坝建设所需设备和大坝的组成部件进行改 进,达到改善环境的目的.这部分专利技术主要包括开发高效低耗 能的建坝设备和改进零部件的形状、结构及其材质(例如,采用低 污染的环保材料)等.施工方法主要包括建设具有环保功效的坝体 的方法、通过改进建设方法节约材质以及为环保的目的在建设方法 中添加建设方法步骤.清沙清淤泥是在大坝建设中加入对应的设 备、结构和方法去清除淤泥,减少污染物流入河流的下游,从而达 到生态环保的目的. 表2附加生态效应的坝体建设相关专利主要申请人 申请人 申请量(件) 主要方向 中国水电顾问集团

18 建设设备和装置

9 中国水利水电科学研究院

9 水库闸门 深圳清华大学研究院

6 拦水坝导流结构 烟台桑尼橡胶有限公司

6 防沙方法 在附加生态效应坝体建设这个类别,主要申请人包括中国水电 顾问集团、中国水利水电科学研究院、深圳清华大学研究院和烟台 桑尼橡胶公司.其中,中国水电顾问集团在多个城市设置了勘测设 计研究院,北京和华东勘测设计研究院的申请量最大,其主要研究 方向为水库大坝建设中的建设设备和装置的开发.中国水利水电科 学研究院针对水库闸门的生态效应和经济效应共申请了 9件专利申 请.深圳清华大学研究院在拦水坝导流结构的主题上申请了

6 件专 利申请.烟台桑尼橡胶公司的专利申请集中在防沙方法研究上. 2. 生物友好型坝体 生物友好型坝体建设主要包括建设鱼类通道、设计有益生物生 长的坝型和制定尾矿大坝的生态修复方法.这种方式需要研究大坝 周边生物的生活习性,并建设出适合这些生物生活的大坝结构和控 制方式,即是一种主动适应生物所需环境的一种方式. 生物友好型坝体建设的专利申请中,研究机构主要关注有益生 物生长的坝型和生态修复的主题.而生物通道部分基本是个人的一 些设计思考,申请人都为个人. 表3生物友好型坝体相关专利主要申请人 主要申请人 申请量(件) 主要方向 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

1 有益生物生长的坝型 青岛高次团粒生态技术有限公司

2 生态修复 个人

3 生物通道

10 3. 生物治坝 生物治坝是为栽种特定植物或者养殖特定动物或微生物,以固 定坝体、清理淤泥或者减少污染物.此种方法需要结合生物科技, 利用大坝及其周边的环境进行科学的栽培,属于科技含量较高的一 种方式.这种方式旨在改变大坝及其周边的环境,防止因为水土流 失和污染物的扩散对下游生态的影响.生物治坝专利申请人较为分 散,各........