CN108914875A - 一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，利用在河口地区布置的测站对该区域的上游径流、外海潮位和上游盐度进行监测，构建长序列的数据库；通过对时间序列的分析，研究上游径流、外海潮位、上游盐度和当地盐度的变化关系，借助相关性等统计手段，形成预报当地咸潮的经验模型。本发明通过吸取上层淡水并使淡水在底部喷出，掀起并促进底部盐水团搅动，破坏盐水楔结构，降低河道盐度；本发明根据当地预报盐度自动调节喷水量，在盐度较低时降低喷水量，在盐度较高时提高喷水量，使盐水团与淡水充分接触，降低河道盐度，为河口地区取水提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，属于河口咸潮抑咸研究领域。
背景技术
河口地区是海洋与河流的交汇地带，是世界上经济最活跃、人口最稠密的地区之一。而随着社会经济快速发展，对河口地区的资源开发利用越来越深入，咸潮问题也随之而来，直接影响河口地区的居民生活、农田灌溉、城市工业生产等的淡水供给。因此，有效抑制河口的咸潮上溯具有重要的现实意义。已有的传统抑咸方法，操作起来耗费大量人力物力，导致成本过高，操作效率低。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，根据当地预报盐度自动调节喷水量，在盐度较低时降低喷水量，在盐度较高时提高喷水量，掀起并促进底部盐水团搅动，破坏原有盐水楔结构，使盐水团与淡水充分接触，增强水体自身的净化能力，降低河道盐度，为河口地区取水提供依据。
为达到上述目的，本发明提供一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，包括以下步骤：
利用在河口地区布置的测站对该区域的上游径流、外海潮位和上游盐度进行监测，构建长序列的数据库；
通过对时间序列的分析，研究上游径流、外海潮位、上游盐度和当地盐度的变化关系；借助相关性等统计手段，形成预报当地咸潮的经验模型，预报公式如下所示：
C＝F(Q,H,C上) (1)
式中：Q为上游每小时实测流量，单位为m3/s；H为外海每小时实测潮位，单位为m；C上为上游每小时实测盐度，单位为‰；C为扰动装置所在河道处的每小时预报盐度，单位为‰。
进一步地，包括控制器和扰动装置，所述扰动装置固定设置在所述水体中，所述控制器电连接所述扰动装置。
进一步地，所述扰动装置包括喷水装置、河口平台和信号接收器，所述信号接收器和所述喷水装置固定设置在所述河口平台上，所述信号接收器和所述喷水装置电连接所述控制器。
进一步地，所述喷水装置包括进水口、进水管、抽水泵、出水管和若干个出水喷头，所述抽水泵固定设置在所述浮体上，所述抽水泵进水口通过所述进水管连通水体的上游表层，所述抽水泵出水口连通所述出水管的进水口，所述出水管沿下游方向铺设在河底上，所述出水管上等间距固定连接若干个所述出水喷头，所述抽水泵电连接所述控制器。
进一步地，包括若干个锁钩和若干个浮体，若干个浮体通过所述锁钩拼合成一个大浮体，所述河口平台固定设置在大浮体上。
进一步地，所述扰动装置通过安装在喷水装置上的信号接收器8接收上游盐度测站发来的每小时实测盐度信息，并根据公式(1)，实时预报当地盐度，并且设置一个阈值C阈，当预报的当地盐度小于阈值C阈时，扰动装置判定可不进行喷水扰动；当盐度大于或等于阈值C阈时，扰动装置判定需要进行喷水扰动。根据公式(2)，由预报得到的盐度信息自动调节喷水量Q喷，在盐度较低时降低喷水量，在盐度较高时提高喷水量。
式中：C阈为盐度阈值，单位为‰；Q喷为喷水流量，单位为m3/s。
本发明所达到的有益效果：
本发明通过对时间序列的分析，研究上游径流、外海潮位、上游盐度和当地盐度的变化关系，借助相关性等统计手段，形成预报当地咸潮的经验模型；本发明通过吸取上层淡水并使淡水在底部喷出，掀起并促进底部盐水团搅动，破坏盐水楔结构，降低河道盐度；本发明根据当地预报盐度自动调节喷水量，在盐度较低时降低喷水量，在盐度较高时提高喷水量，使盐水团与淡水充分接触，增强水体自身的净化能力，降低河道盐度，为河口地区取水提供依据。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明沿河道横断面布置的示意图；
图3是本发明沿河道纵断面布置的示意图；
图4是本发明的俯视图；
图5是本发明中研究区域的地理位置和研究点布置图；
图6是本发明中不喷水和喷水下的每时刻咸潮上溯距离过程图；
图7是本发明中不喷水下的咸潮上溯最严重时刻的纵断面盐度分布图；
图8是本发明中喷水下的咸潮上溯最严重时刻的纵断面盐度分布图；
图9是本发明中不喷水下的上游盐度测站表层和底层盐度时间过程图；
图10是本发明中喷水下的上游盐度测站表层和底层盐度时间过程图。
附图中标记含义，1-进水口；2-进水管；3-抽水泵；4-浮体；5-河口平台；6-出水管；7-出水喷头；8-信号接收器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种用于河口治污的水下水幕方法，包括以下步骤：
利用在河口地区布置的测站对该区域的上游径流、外海潮位和上游盐度进行监测，构建长序列的数据库；
通过对时间序列的分析，研究上游径流、外海潮位、上游盐度和当地盐度的变化关系；借助相关性等统计手段，形成预报当地咸潮的经验模型，预报公式如下所示：
C＝F(Q,H,C上) (1)
式中：Q为上游每小时实测流量，单位为m3/s；H为外海每小时实测潮位，单位为m；C上为上游每小时实测盐度，单位为‰；C为扰动装置所在河道处的每小时预报盐度，单位为‰。
一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，包括控制器和扰动装置，所述扰动装置固定设置在所述水体中，所述控制器电连接所述扰动装置。
进一步地，所述扰动装置包括喷水装置、河口平台5和信号接收器8，所述信号接收器8和所述喷水装置固定设置在所述河口平台5上，所述信号接收器8和所述喷水装置电连接所述控制器。
进一步地，所述喷水装置包括进水口1、进水管2、抽水泵3、出水管6和六个出水喷头7，所述抽水泵3固定设置在所述浮体4上，所述抽水泵3进水口通过所述进水管2连通水体的上游表层，所述抽水泵3出水口连通所述出水管6的进水口，所述出水管6沿下游方向铺设在河底上，所述出水管6上等间距固定连接六个所述出水喷头7，所述抽水泵3电连接所述控制器。
进一步地，包括若干个锁钩和四个浮体4，四个浮体4通过所述锁钩拼合成一个大浮体，所述河口平台5固定设置在大浮体上。
进一步地，所述扰动装置通过安装在喷水装置上的信号接收器8接收上游盐度测站发来的每小时实测盐度信息，并根据公式(1)，实时预报当地盐度，并且设置一个阈值C阈，当预报的当地盐度小于阈值C阈时，扰动装置判定可不进行喷水扰动；当盐度大于或等于阈值C阈时，扰动装置判定需要进行喷水扰动。根据公式(2)，由预报得到的盐度信息自动调节喷水量Q喷，在盐度较低时降低喷水量，在盐度较高时提高喷水量。
式中：C阈为盐度阈值，单位为‰；Q喷为喷水流量，单位为m3/s。
进一步地，所述控制器型号为单片机stc89c52。
进一步地，所述浮体4材质为PE材质。
进一步地，所述抽水泵3型号为QDX1.5-12-0.37。
以珠江河口为例，流量测站、潮位测站和盐度测站的地理位置如图5所示，在珠江河口的枯季的潮流涨潮时期(2009年1月17日-2009年1月21日)，靠近河口的河道M处布置本发明，抽水泵3安装在一个由可回收浮体4支承的河口平台5上，可回收浮体4共计四个，支承于平台四角，其上有锁钩用于固定平台，减少可回收浮体和河口平台的滑动；
喷水装置的进水管2布置于河道上游表层，便于吸取表层淡水，出水管6沿河道下放，靠近河底深槽处变向，垂直河道布置于河道深槽底部，每100m布置一个出水喷头7，共布置6个出水喷头，出水喷头7喷口直径设计为1m；
扰动装置通过安装在喷水装置上的信号接收器8接收上游联石湾盐度测站发来的每小时实测盐度信息，并根据公式(1)，实时预报扰动装置所处位置M处的盐度，并且设置一个阈值C阈，当盐度小于该阈值C阈时，扰动装置判定可不进行喷水扰动；当盐度大于等于该阈值C阈时，扰动装置判定需要进行喷水扰动，并且根据公式(2)，由预报得到的盐度信息自动调节喷水量Q喷，在盐度较低时降低喷水量，在盐度较高时提高喷水量。
所有装置安装完毕后，接通电源，通过进水管2抽取河道表层淡水，抽水泵通过出水水管和出水喷头将表层淡水压入底层盐水团中，掀起并促进底部盐水楔搅动，破坏原有结构，降低河道盐度。
图6是不喷水和喷水下的每时刻咸潮上溯距离过程图，由图可知，使用本发明后，每时刻咸潮上溯距离均比不喷水有所减小，其中咸潮上溯最大瞬时距离相较不喷水情况，减小4.28km，说明喷水能够有效减弱咸潮上溯。
图7和图8分别是不喷水和喷水下的咸潮上溯最严重时刻的纵断面盐度分布图，相较不喷水情况，咸潮上溯最严重时刻的咸潮上溯强度明显减弱，0.5‰、1‰和5‰低盐度等值线向外海退缩程度显著，其中0.5‰盐度等值线作为最关心的取水依据，在喷水后，它的上溯最远点向海退缩约4.2km。
图9和图10是不喷水和喷水下的上游盐度测站(联石湾站)表层和底层盐度时间过程图，相较不喷水情况，联石湾的表层和底层盐度都明显减小，其中底层盐度减小的更加明显，说明使用本发明后，河道上游的咸潮也能得到有效抑制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用在河口地区布置的测站对该区域的上游径流、外海潮位和上游盐度进行监测，构建长序列的数据库；
通过对时间序列的分析，研究上游径流、外海潮位、上游盐度和当地盐度的变化关系；借助相关性等统计手段，形成预报当地咸潮的经验模型，预报公式如下所示：
（1）
式中：Q为上游每小时实测流量，单位为m3/s；H为外海每小时实测潮位，单位为m；C 上为上游每小时实测盐度，单位为‰；C为扰动装置所在河道处的每小时预报盐度，单位为‰。
2.根据权利要求1所述的一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，其特征在于，包括控制器和扰动装置，所述扰动装置固定设置在所述水体中，所述控制器电连接所述扰动装置。
3.根据权利要求2所述的一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，其特征在于，所述扰动装置包括喷水装置、河口平台（5）和信号接收器（8），所述信号接收器（8）和所述喷水装置固定设置在所述河口平台（5）上，所述信号接收器（8）和所述喷水装置电连接所述控制器。
4.根据权利要求3所述的一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，其特征在于，所述喷水装置包括进水口（1）、进水管（2）、抽水泵（3）、出水管（6）和若干个出水喷头（7），所述抽水泵（3）固定设置在所述浮体（4）上，所述抽水泵（3）进水口通过所述进水管（2）连通水体的上游表层，所述抽水泵（3）出水口连通所述出水管（6）的进水口，所述出水管（6）沿下游方向铺设在河底上，所述出水管（6）上等间距固定连接若干个所述出水喷头（7），所述抽水泵（3）电连接所述控制器。
5.根据权利要求3所述的一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，其特征在于，包括若干个锁钩和若干个浮体（4），若干个浮体（4）通过所述锁钩拼合成一个大浮体，所述河口平台（5）固定设置在大浮体上。
6.根据权利要求3所述的一种用于河口咸潮防治的水下水幕方法，其特征在于，所述扰动装置通过安装在喷水装置上的信号接收器（8）接收上游盐度测站发来的每小时实测盐度信息，并根据公式（1），实时预报当地盐度，并且设置一个阈值C 阈，当预报的当地盐度小于阈值C 阈时，扰动装置判定可不进行喷水扰动；当盐度大于或等于阈值C 阈时，扰动装置判定需要进行喷水扰动；
根据公式（2），由预报得到的盐度信息自动调节喷水量Q 喷，在盐度较低时降低喷水量，在盐度较高时提高喷水量，
式中：C 阈为盐度阈值，单位为‰；Q 喷为喷水流量，单位为m3/s。
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