CN102346984B - 一种模拟潮汐运动的自动化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟潮汐运动的自动化装置，包括控制系统与由控制系统控制的淡水注入系统与盐度稳定系统，所述淡水注入系统与盐度稳定系统相连接；所述盐度稳定系统包括相互隔开的尾池、第一盐水池与第二盐水池，所述尾池分为浅水部与深水部，且第一盐水池、第二盐水池均与深水部相连接；所述淡水注入系统包括淡水池、置于淡水池中的变频泵与水槽，所述水槽一端连接淡水池，另一端连接尾池的浅水部。该发明结构简单、装配灵活、稳定性好等特点，其既能模拟接纳上游淡水，在接纳上游淡水的同时，又能保证河口口门底部盐度稳定的模拟潮汐运动的自动化装置。本发明采用了目前市场上的变频泵，从而实现单泵流量无极调节，保证该装置的灵活使用。
Description
技术领域
本发明涉及潮汐模拟模型技术领域，特别涉及一种模拟潮汐运动的自动化装置。
背景技术
河口是海洋和河流的交汇处，该河口口门外底部的盐度因受海洋的影响，盐度稳定；而河口上游接受来自径流的淡水，盐度接近为零。因此，河口内部受上游径流和下游潮汐影响，水位、流场和盐度场都会随时间发生变化。
目前，一些河口海岸工程研究或基础性研究任务要求在物理模型中不仅要复演潮汐和潮流现象，即准确的模拟潮位过程以及水流运动过程；还要准确的模拟盐度的分布。特别是在有的研究中，盐度分布本身就是主要的研究目标。例如盐水入侵问题，河口盐淡水混合问题。又或者，尽管盐度分布不是研究的主要目标，但是因为盐度会对研究问题产生重要的影响而必须进行准确的模拟。比如，滨海电厂温排水问题中，若存在盐淡水分层时，盐度分布对热扩散会产生显著影响。其它，如河口中的泥沙沉积、污染物输运问题也都会受盐度分布影响。这时就需要一套能够保证河口口门底部盐度稳定的模拟潮汐运动的自动化装置。
一般来说，生潮装置由尾门、潮汐箱及四通阀等组成。而近年来出现的变频泵技术可以实现单泵流量无极调节，替代了原有的多泵台阶式流量调节的生潮模式。有水利科研所研制了“新型河工潮汐模型变频生潮系统”和“海工模型潮汐模拟自动控制装置及控制方法”。在上述方法中，或只适合于淡水环境条件的感潮河道，或只适合于海水环境中的海洋工程。而对于盐度会发生变化的河口环境，还没有类似的既接纳上游淡水，又保证河口口门底部盐度稳定的生潮控制系统。
综上所述，目前潮汐模拟模型的不足之处在于：不能既接纳上游淡水，又保证河口口门底部盐度稳定。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是提供一种既接纳上游淡水，又保证河口口门底部盐度稳定的模拟潮汐运动的自动化装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种模拟潮汐运动的自动化装置，包括控制系统与由控制系统控制的淡水注入系统与盐度稳定系统，所述淡水注入系统与盐度稳定系统相连接；所述盐度稳定系统包括相互隔开的尾池、第一盐水池与第二盐水池，所述尾池分为浅水部与深水部，且第一盐水池、第二盐水池均与深水部相连接；所述淡水注入系统包括淡水池、置于淡水池中的变频泵与水槽，所述水槽一端连接淡水池，另一端连接尾池的浅水部。
所述第一盐水池通过第一变频泵与深水部相连接；所述第二盐水池通过第二变频泵与深水部相连接。
所述盐度稳定系统还设有相互隔开的第三盐水池、第四盐水池与第五盐水池；第三盐水池通过第三变频泵与第一盐水池相连接；所述第五盐水池通过第五变频泵与第二盐水池相连接；且，所述第三盐水池通过第四变频泵与第四盐水池相连接；所述第四盐水池通过第六变频泵与第五盐水池相连接。增设这些盐水池的目的，在于进一步稳定浅水部的盐度，提高研读稳定系统的稳定性。
所述第三盐水池通过第一可调高度挡板与第一盐水池隔开；所述第五盐水池通过第二可调高度挡板与第二盐水池隔开。
所述水槽中设有便于手动控制水位的插入式挡板。
所述浅水部设有测量仪器，所述控制系统通过该测量仪器控制所述盐度稳定系统。
所述测量仪器为水位计与盐度计。
所述盐度稳定系统还包括废水池，所述废水池通过第七变频泵与第一盐水池相连接。
所述第四盐水池中设有用于搅拌盐水的搅拌泵。
所述深水部底部设有消能网。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：本发明模拟潮汐运动的自动化装置结构简单、装配灵活、稳定性好等特点，其既能模拟接纳上游淡水，在接纳上游淡水的同时，又能保证河口口门底部盐度稳定的模拟潮汐运动的自动化装置。本发明采用了目前市场上的变频泵，从而实现单泵流量无极调节，保证该装置的灵活使用。
附图说明
图1是本发明模拟潮汐运动的自动化装置的俯视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
如图1、2和3所示，一种模拟潮汐运动的自动化装置，包括控制系统1与由控制系统控制的淡水注入系统2与盐度稳定系统3，且淡水注入系统2与盐度稳定系统3相连接。盐度稳定系统3包括相互隔开的尾池31、第一盐水池32、第二盐水池33、第三盐水池34、第四盐水池35与第五盐水池36。
该尾池31分为浅水部311与深水部312，第一盐水池32、第二盐水池33均通过隔墙与深水部312隔开，也都通过变频泵与深水部312相连接。浅水部311设有测量仪器313，该控制系统1通过该测量仪器313控制盐度稳定系统3。测量仪器313为水位计与盐度计。另外，深水部312底部设有消能网4。
而淡水注入系统2包括淡水池21、置于淡水池21中的变频泵22与水槽23，水槽23一端连接淡水池21，另一端连接尾池31的浅水部311。且，水槽23中设有便于手动控制水位的插入式挡板24。
具体地，盐度稳定系统3的第一盐水池32通过第一变频泵321与深水部312相连接；第二盐水池33通过第二变频泵331与深水部312相连接。第三盐水池34通过第三变频泵341与第一盐水池32相连接。第五盐水池36通过第五变频泵351与第二盐水池33相连接。第三盐水池34通过第四变频泵342与第四盐水池35相连接。第四盐水池35通过第六变频泵351与第五盐水池36相连接。另外，为便于调节，第三盐水池34通过第一可调高度挡板37与第一盐水池32隔开；第五盐水池36通过第二可调高度挡板38与第二盐水池33隔开。且，第四盐水池35中设有用于搅拌盐水的搅拌泵352，为了保证盐度不变，该实施例中选择在第四盐水池35投入少量盐分，该搅拌泵352即是为了将投入的盐分搅拌均匀。
盐度稳定系统3还包括废水池（图中未标示），废水池通过第七变频泵343与第一盐水池32相连接。
本装置的工作原理如下：在盐水池中备好盐度均匀的盐水；在水槽23中插入插入式挡板24；打开控制系统1，通过控制系统1设定潮汐平均水位；将第一可调高度挡板37与第二可调高度挡板38调整到潮汐平均水位；开动变频泵22和第二变频泵331；在水槽中注入淡水，在浅水部311中注入盐水直到水位接近潮汐平均水位。开始实验，抽开插入式挡板24；启动整个系统，以潮汐平均水位为目标曲线，直到系统平稳运行到所要的初始状态；调入实验用潮汐变化曲线，打开测量数据采集系统，系统自动运行直到实验结束。
以落潮为例：实验过程中，变频泵22一直工作，从而保证淡水以恒定或变化的流量流入水槽23中；涨憩之后开始落潮，水槽23中的淡水混合水流入浅水部311；第二变频泵331以低频率工作，仍将第二盐水池33中的盐水注入深水部312中，以保证尾池底部盐度不变；第一变频泵321以高频率工作，将深水部312中的混合水抽到第一盐水池32中，第一变频泵321和第二变频泵331协同工作，使得尾池31水位与目标水位一致；为减小变频泵对水流运动的扰动，在深水部312中铺设了消能网；第一盐水池32的水位始终保持为潮汐平均水位，故抽入第一盐水池32中的混合水通过第三变频泵341进入第三盐水池34中。又因为变频泵22一直工作，有淡水注入系统，为保持循环系统水量平衡，第七变频泵343以变频泵22同样的功率工作，将多余的混合水抽离系统，进入废水池（图中未标示）。第四变频泵342将第三水池34中的混合水抽入第四水池35。因为有淡水加入的缘故，混合水的盐度低于需要注入盐水池的盐度，以一定的速度往第四水池35中加盐，并通过搅拌泵352进行搅拌，使其恢复所需盐度。第六变频泵351将恢复盐度的盐水泵入第五盐水池36中，再通过第五变频泵351将盐水泵入第二盐水池33中，第五盐水池36与第二盐水池33之间的隔墙上安装了第二可调高度挡板38，以保证第二盐水池33的水位始终保持为潮汐平均水位。
涨潮和落潮的不同在于：第一变频泵321以高频工作而第二变频泵331以低频工作，使得更多的盐水进入尾池的浅水部311涌入水槽23中。
当然，整个过程都是通过PLC控制系统控制各个泵的工作频率来实现。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：包括控制系统（1）与由控制系统控制的淡水注入系统（2）与盐度稳定系统（3），且所述淡水注入系统（2）与盐度稳定系统（3）相连接；所述盐度稳定系统（3）包括相互隔开的尾池（31）、第一盐水池（32）与第二盐水池（33），所述尾池（31）分为浅水部（311）与深水部（312），且第一盐水池（32）、第二盐水池（33）均与深水部（312）相连接；所述淡水注入系统（2）包括淡水池（21）、置于淡水池（21）中的变频泵（22）与水槽（23），所述水槽（23）一端连接淡水池（21），另一端连接尾池（31）的浅水部（311）。
2.根据权利要求1所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述第一盐水池（32）通过第一变频泵（321）与深水部（312）相连接；所述第二盐水池（33）通过第二变频泵（331）与深水部（312）相连接。
3.根据权利要求2所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述盐度稳定系统（3）还设有相互隔开的第三盐水池（34）、第四盐水池（35）与第五盐水池（36）；第三盐水池（34）通过第三变频泵（341）与第一盐水池（32）相连接；所述第五盐水池（36）通过第五变频泵（351）与第二盐水池（33）相连接；且所述第三盐水池（34）通过第四变频泵（342）与第四盐水池（35）相连接；所述第四盐水池（35）通过第六变频泵（351）与第五盐水池（36）相连接。
4.根据权利要求3所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述第三盐水池（34）通过第一可调高度挡板（37）与第一盐水池（32）隔开；所述第五盐水池（36）通过第二可调高度挡板（38）与第二盐水池（33）隔开。
5.根据权利要求1所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述水槽（23）中设有便于手动控制水位的插入式挡板（24）。
6.根据权利要求1所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述浅水部（311）设有测量仪器（313），所述控制系统（1）通过该测量仪器（313）控制盐度稳定系统（3）。
7.根据权利要求6所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述测量仪器（313）为水位计与盐度计。
8.根据权利要求1-7任一项所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述盐度稳定系统（3）还包括废水池，所述废水池通过第七变频泵(343)与第一盐水池（32）相连接。
9.根据权利要求3所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述第四盐水池（35）中设有用于搅拌盐水的搅拌泵（352）。
10.根据权利要求9所述的模拟潮汐运动的自动化装置，其特征在于：所述深水部（312）底部设有消能网（4）。
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