CN105241926A - 一种咸潮实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种咸潮实时监测装置，包括桩轴、浮箱、电极棒和数据处理器，所述桩轴上套有套筒，所述浮箱包括两个对称的弓形空心壳体，所述两个空心壳体与所述套筒固定连接，所述浮箱能够带着套筒沿桩轴移动，所述电极棒安装在浮箱上，所述电极棒与数据处理器通过导线连接，所述桩轴竖向固定在水中。本发明采用电极棒来监测水的导电率，进而得出水的盐度，通过盐度与氯度的换算最终得出氯度并判断是否发生咸潮倒灌；其机理明了，监测方便，能够达到实时监测的作用，有效防止咸潮倒灌。

Description

一种咸潮实时监测装置

技术领域

本发明涉及水利领域，尤其涉及一种咸潮实时监测装置。

背景技术

我国海岸线长，入海口很多，内河大多数都需要引水。例如，在上海市长江口的引水水闸就有30多座，而引水时需要避开咸水、引入淡水。

在引水时，因为潮汐的关系，很容易在引水时发生咸潮倒灌问题，致使咸、淡水混合造成河道水体变咸。目前，引水时水中的氯化物含量是判断是否发生咸潮倒灌的重要指标。氯化物主要来自海水，一旦氯化物的含量超标则说明引入了海水。河道入海口的引水由水闸控制完成，为防止咸潮倒灌，各引水水闸长期以来一直以人工监测为主，其具体操作方法是：先取水样，然后采用硝酸银滴定法来检测潮水中的氯化物含量，根据氯化物含量是否超标来判断是否发生咸潮倒灌。但是通过上述硝酸银滴定法化验存在一些不足之处，主要是：

一、从取水样到测定并获得结果需要一定的时间，容易造成在化验时咸潮短时倒灌，而且氯度化验比较繁琐，在实践过程中会造成人为的少检或漏检，最后导致咸潮倒灌的隐患不能从根本上消除；此外，硝酸银滴定法化验需要投入大量的化验药剂费及化验设备费用，且会对环境造成污染。

二、由于潮汐自身的规律，且受江中的暗沙影响，每次潮汐的潮高、流速、流向都变化莫测，而且当涨潮的时间较长，同一涨潮过程的不同时段潮水中氯化物含量变化也很大，因此，常常发生取到的水样是淡水而引进的实为咸水，其原因是掌握的数据不够全面，不能实时监测。

三、工作人员的工作量大、监测质量难以保证；当遇有大风、高潮时，工作人员生命尚有危险；遇到突发事件或夜晚需要引水，实时监测更是不便。

综合上述，需要解决现有技术中的不足之处是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种使用方便、准确度高，且能够起到实时监测作用的咸潮实时监测装置，以克服现有技术上的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种咸潮实时监测装置，包括桩轴、浮箱、电极棒和数据处理器，所述浮箱安装在桩轴上并且可沿桩轴移动，所述电极棒安装在浮箱上，所述电极棒与数据处理器通过导线连接，所述桩轴竖向固定在水中。

优选地，所述桩轴上套有套筒，所述浮箱包括两个相对桩轴对称的弓形空心壳体，所述两个空心壳体与所述套筒固定连接。

进一步地，所述两个空心壳体之间形成间隙，所述电极棒位于所述间隙中，所述两个空心壳体之间连有用于保护电极棒的拦污栅。

进一步地，所述桩轴和套筒之间设有多个滚珠，所述桩轴和套筒滚动配合。

优选地，所述桩轴顶端设有避雷针。

优选地，所述桩轴沿轴向设有水位标尺。

优选地，所述电极棒设有多个，多个电极棒均与数据处理器通过导线连接。

进一步地，所述多个电极棒均安装在一支架上，所述支架与浮箱固定连接。

优选地，所述桩轴的上部设有对所述导线起到固定作用的固定架。

优选地，所述浮箱上设有用于释放和存贮所述电极棒与数据处理器之间导线的导线收放器。

如上所述，本发明一种咸潮实时监测装置，具有以下有益效果：

本发明采用电极棒来监测水的导电率，进而得出水的盐度，通过盐度与氯度的换算最终得出氯度并判断是否发生咸潮倒灌；其机理明了，监测方便，最主要的是能够达到实时监测的作用，大大提高了数据的准确性，在发生咸潮倒灌时让工作人员及时关闭闸门。

本装置结构简单，由套筒和浮箱组成浮式结构，为电极棒提供载体，充分利用水体浮力，让电极棒自动随水位升降，能实时对潮水进行监测，方便快捷，节约了成本。

本装置实施方便，可长期使用，运行费用低，低碳环保，每年可以免去大量的化验药剂和化验费用。

本装置适用于各种需要监测盐度的水域，其单桩定位，布置方便，具有很高的推广使用价值。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为图1中A-A处剖视图。

图3为本发明中套筒和桩轴的配合图。

图中：1、桩轴11、套筒

12、滚珠13、接地钢筋

111、隔板2、浮箱

21、空心壳体22、空心壳体

23、隔板24、间隙

3、电极棒31、导线

32、支架33、固定架

34、导线收放器4、拦污栅

5、避雷针6、水位标尺

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术的内容下，亦当视为本发明可实施的范畴。

如图1-图3所示，为本发明一种咸潮实时监测装置，其包括桩轴1、浮箱2、电极棒3和数据处理器，所述浮箱2安装在桩轴1上并且可沿桩轴1移动，所述电极棒3安装在浮箱2上，所述电极棒3与数据处理器通过导线31连接，所述桩轴1竖向固定在水中。本发明在水中工作，所述浮箱2通过水的浮力带着电极棒3沿着桩轴1移动，随着水位的变化而自动升降移动，在不同的潮位始终对潮水进行监测。

河道入海口的引水由水闸控制完成，所述引水就是涨潮时将潮水引入河道中，而由于潮汐自身的规律，且受江中的暗沙影响，每次潮汐的潮高、流速、流向都变化莫测，涨潮的时间较长，同一涨潮过程，不同时段的潮水中氯化物含量变化也很大，而氯化物主要来自海水。潮水中的氯化物含量会随着咸潮倒灌而增多，氯离子的含量越大，潮水的导电性就越好，其导电率值也就越大。单位体积内含有的氯离子量称为氯度，通过判断氯度是否超标来确定是否需要及时关闭闸门防止咸潮倒灌。由此，本发明根据电导率是物体传导电流能力这一原理，用电极棒通过电极法测定潮水的电导率，具体的：电极棒3将电信号通过导线31传给数据处理器，数据处理器通过信息化处理来获得潮水中盐度，盐度是海水中盐类物质的质量分数，其与氯度有规定的换算关系，通过测得的盐度可以转换成氯度，进而通过氯度来判断潮水的氯度是否超标，判断标准一般以氯度不大于250～500mg/L，当氯度大于这个标准后要及时关闭闸门，防止咸潮倒灌。此外，本发明中的电极棒3在使用时会一直向数据处理器传送电信号，因此本发明能够达到实时监测潮水的目的，进而让工作人员能够及时关闭闸门。

在本实施例中，为了便于浮箱2的安装，如图2、图3所示，所述桩轴1上套有套筒11，所述浮箱2包括两个相对桩轴1对称的弓形空心壳体21、22，所述两个空心壳体21、22与所述套筒11固定连接。所述空心壳体21、22中可以设置用于增加强度的隔板23。为了增大整体的浮力，所述套筒11是一个包括内壁、外壁、顶板和底板的中空结构，所述内壁和外壁之间还可以设有增加强度的隔板111(参考图3)。

在本实施例中，为了便于电极棒3的设置，所述两个空心壳体21、22之间形成间隙24，所述电极棒3位于所述间隙24中，两个空心壳体21、22和中间的间隙24形成沿着桩轴1轴线的圆柱形结构；所述两个空心壳体21、22之间的边缘位置连有用于保护电极棒3的拦污栅4。拦污栅4能够允许水流通过，同时防止水中的杂物影响电极棒3。拦污栅4的栅格尺寸根据河口的杂物确定，如果杂物较多则栅格应较小，如果杂物较少，则栅格可适当放大。

本实施例中的桩轴1和套筒11之间设有多个滚珠12，所述桩轴1和套筒11滚动配合，以减小移动时的阻力。具体的，可以在套筒11的内壁设置U形槽，所述滚珠12均位于U形槽中，通过U形槽对滚珠12的位置进行限制。

本发明的桩轴1顶端设有避雷针5，防止雷电天气影响本发明的使用，由桩轴1底端的接地钢筋13接地，其接地电阻小于1.0Ω。

在本实施例中，所述桩轴1沿轴向设有水位标尺6。水位标尺6供工作人员实时记录水位。实时水位由浮箱2顶面的标尺数字和浮箱2高出水面的高度换算得出，即：实时水位高程＝浮箱顶面水位标尺读数-浮箱高出水面的高度。

在本实施例中，所述电极棒3设有多个，多个电极棒3均与数据处理器通过导线31连接。在使用时，将多个电极棒3设置在不同的高度，可以实现多点监测，增大监测范围；此外，在同一高度也可以设置多个电极棒3，从而提高监测准确率。进一步地，所述多个电极棒3均安装在一支架32上，所述支架32与浮箱2相连接。电极棒3在支架32上可随时取出，以方便电极棒3的清洁维护。

在实际使用时，浮箱2会带着电极棒3沿着桩轴1移动，而电极棒3和数据处理器之间的导线31也会处于浮动状态，因此所述桩轴1的上部设有对所述导线31起到固定作用的固定架33，防止工作时导线31不受限制而造成损坏。作为进一步的优选实施方式，所述浮箱2上设有用于释放和存贮所述电极棒3与数据处理器之间导线31的导线收放器34，在使用时通过导线收放器34来调整导线31的使用长度，多余的导线31会被收到导线收放器34中，进一步对导线31起到了保护作用。当导线31释放时，导线31靠近固定架33和导线收放器34之间的桩轴1外壁，不会产生过大幅度的浮动，而且桩轴1也在一定程度上对导线31起到了保护作用。本实施例中固定架33位于本发明可监测的最高水位处，从而有效限制导线31的状态。

本发明中的浮箱2和轴套11尺寸根据浮力需要计算确定。浮箱2可以采用塑料或钢材制作。

本发明的使用方法是：

(1)将多个电极棒3安装在支架32上，根据需要将电极棒3设置在不同的高度或者同一高度设置多个，多个电极棒3均通过导线31与数据传感器连接。

(2)将桩轴1竖向插入到水底的泥土中，插入深度按照稳定要求确定。

(3)在桩轴1顶端安装避雷针5。

(4)接通电源，电极棒3开始实时监测咸潮，数据处理器不断的输出数据，工作人员根据输出的数据判断潮水中的氯度是否超标，进而确定是否要关闭闸门防止咸潮倒灌。

综上所述，本发明一种咸潮实时监测装置，能够在引水时对潮水中的盐度进行实时监测，并且其数据准确性高，能够让工作人员及时关闭闸门防止咸潮倒灌。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种咸潮实时监测装置，其特征在于，包括桩轴(1)、浮箱(2)、电极棒(3)和数据处理器，所述浮箱(2)安装在桩轴(1)上并且可沿桩轴(1)移动，所述电极棒(3)安装在浮箱(2)上，所述电极棒(3)与数据处理器通过导线(31)连接，所述桩轴(1)竖向固定在水中。

2.根据权利要求1所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述桩轴(1)上套有套筒(11)，所述浮箱(2)包括两个相对桩轴(1)对称的弓形空心壳体(21、22)，所述两个空心壳体(21、22)与所述套筒(11)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述两个空心壳体(21、22)之间形成间隙(24)，所述电极棒(3)位于所述间隙(24)中，所述两个空心壳体(21、22)之间连有用于保护电极棒(3)的拦污栅(4)。

4.根据权利要求2所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述桩轴(1)和套筒(11)之间设有多个滚珠(12)，所述桩轴(1)和套筒(11)滚动配合。

5.根据权利要求1所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述桩轴(1)顶端设有避雷针(5)。

6.根据权利要求1所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述桩轴(1)沿轴向设有水位标尺(6)。

7.根据权利要求1所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述电极棒(3)设有多个，多个电极棒(3)均与数据处理器通过导线(31)连接。

8.根据权利要求7所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述多个电极棒(3)均安装在一支架(32)上，所述支架(32)与浮箱(2)固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述桩轴(1)的上部设有对所述导线(31)起到固定作用的固定架(33)。

10.根据权利要求1所述的一种咸潮实时监测装置，其特征在于：所述浮箱(2)上设有用于释放和存贮所述电极棒(3)与数据处理器之间导线(31)的导线收放器(34)。