CN110646573A - 一种盐水入侵对海平面上升的测评装置及方法 - Google Patents

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毛晨浩
李忠明
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Abstract

本发明关于一种盐水入侵对海平面上升的测评装置及方法，包括检测箱、柔性锚和监测装置，检测箱中部套设有漂浮板，顶部安装有箱盖，箱盖的顶部固定安装有天线和太阳能电池板，检测箱内部固定设置有集中处理器、定位器、配重，监测装置内部设置有流速计和盐度计，监测装置设置不低于3个，分别位于水底层、中层和表层；首先设置若干个测评装置，集中处理器收集并记录水体参数，计算梯度Richardson值并综合评测盐水入侵对海平面上升的作用。本装置设置简单，易于安装，可实现自动分析，通过在区域内设置若干个本装置，联合本发明所述测评方法即可实现对海洋、河口等处的不同水层海平面上升基于盐水入侵的作用进行统筹分析与掌控。

Description

一种盐水入侵对海平面上升的测评装置及方法
技术领域
本发明关于测评设备技术领域，特别是关于一种盐水入侵对海平面上升的测评装置及方法。
背景技术
盐水入侵是河口的一种普遍现象，盐水入侵将改变水体的理化特性，对河口水流结构、泥沙输运有重要影响，同时对淡水资源利用来说是一种海洋灾害，因此研究盐水入侵既具有重要的科学价值，又具有实际应用价值。长江口年径流量大，潮汐中等，其盐淡水混合特征属于缓混合型。河口盐水入侵主要受径流量和潮汐的影响，还受地形、风应力、科氏力以及口外陆架环流等的作用。长三角地区经济发达，人口稠密，需要大量淡水资源，长江口有4个主要水库：陈行、宝钢、青草沙以及东风西沙。当水库盐度超过0.45psu，水源地应停止取水。2014年中国海平面公报统计显示：1980～2014年中国沿海海平面平均上升速率为3.0mm/a。海平面上升将导致更多高盐海水侵河口地区，河口淡水资源将受到更严重的威胁，因此，分析研究盐水入侵对海平面上升的响应特征具有重要的现实意义。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盐水入侵对海平面上升的测评装置及方法，本装置设置简单，易于安装，可实现自动供能、自我分析，通过在区域内设置若干个本装置，联合本发明所述测评方法即可实现在不同水层处对海洋、河口等处的海平面上升基于盐水入侵的作用进行统筹分析与掌控。
一个方面，本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种盐水入侵对海平面上升的测评装置，包括位于水面处用于测评盐水入侵对海平面上升作用的检测箱、位于水下用于固定测评装置的柔性锚和位于水中用于检测盐水入侵的监测装置，所述检测箱中部套设有漂浮板，所述漂浮板可以使检测箱漂浮在水面上，所述检测箱顶部安装有箱盖，箱盖的顶部固定安装有天线和太阳能电池板。
所述检测箱内部固定设置有完成数据处理用于评测盐水入侵对海平面上升作用的集中处理器、用于测定测评装置位置和水面高度的定位器、以及位于检测箱底部的配重；所述太阳能电池板、天线及定位器分别通过输电导线、天线导线及定位器导线与集中处理器相连，柔性锚通过柔性锚缆连接于检测箱底部，监测装置通过贯穿检测箱底部的监测装置线缆与集中处理器相连；本发明简单地通过将检测箱、柔性锚和监测装置即可实现盐水入侵对海平面上升的评测，本装置设置简单，易于安装，可实现自动供能、自我分析，通过在区域内设置若干个本装置即可实现对海洋、河流入海口等处的海平面上升基于盐水入侵的作用进行统筹分析与掌控，具有较高的实用价值和推广意义。
优选地，所述监测装置可设置不低于3个，包括
设置于水底层与柔性锚相连并通过设置于柔性锚缆中的监测装置线缆与集中处理器相连的监测装置，
设置于水中层通过贯穿检测箱底部的监测装置线缆与集中处理器相连的监测装置，以及
设置于水表层通过贯穿检测箱中部的监测装置线缆与集中处理器相连的监测装置。本发明通过设置多个监测装置，可全部地对各水层的盐度、流速实现检测，可使得盐水入侵对海平面上升的测评更加全面、更加精确，而且不同水层的监测装置相互之间不会发生缠绕碰撞，保证了仪器的安全持续运行，评测装置可以长久的应用于对盐度、海平面、流速等的测评研究。
优选的，所述监测装置内部设置有流速计和盐度计，所述流速计通过设置于监测装置一端的扇叶来检测水流流速，所述盐度计通过将盐度计探头探出监测装置来检测盐度，所述流速计和盐度计分别通过贯穿检测箱1中部的监测装置线缆与流速计导线和盐度计导线与位于水面处的检测箱中的集中处理器相连。本发明的监测装置可同时实现对水流的盐度和流速进行监控，并可将监控数值实时传输至集中处理器中完成后续海水入侵对海平面上升的测评；此外，基于水流作用，本申请的监测装置和柔性锚沿水流径向分别位于检测箱的两侧，因此监测装置的导线和和柔性锚缆不会发生缠绕现象，可保证监测装置对水体中不同水层盐度和流速的精准采集。
另一个方面，本发明为实现上述目的所采取的技术方案还包括盐水入侵对海平面上升的测评方法，所述测评方法包括：
1)沿水体流向等距或不等距设置若干个上述一个方面所述的盐水入侵对海平面上升的测评装置；
2)集中处理器收集并记录各水层的盐度、流速、水深，并计算平均密度、密度差值、流速差值；
3)依据式(1)计算梯度Richardson值：
Figure BDA0002223675110000031
式(1)中，和
Figure BDA0002223675110000033
分别是为某一水层的密度差值(kg/m3)和流速差值(m/s)，ρ为垂向平均密度(kg/m3)，
Figure BDA0002223675110000034
为某一水层的水深(m)；
4)依据梯度Richardson值、盐度值、水深值综合评测盐水入侵对海平面上升的作用。
优选地，步骤1)中所述测评装置的个数不低于3个。
本发明利用所述的盐水入侵对海平面上升的测评方法监测海水入侵对海平面上升的作用，本方法简洁易操作，可综合评判不同水层处的梯度Richardson值、盐度、流速、层化现象，既可监测测评海平面上升引起的盐度平面变化，也可监测测评盐水楔对海平面上升的响应，本测评方法建立了三维水动力及盐度输运数学模型，用于分析盐水入侵最不利的影响，为海洋、河口管理和规划以及工程应用提供了完备、快捷、有效的设计环境和测评模型。
再一个方面，本发明还提供上述另一个方面中的盐水入侵对海平面上升的测评方法在监测海洋和/或河口盐水入侵中的应用。
本发明的有益效果为：
1)本发明简单地通过将检测箱、柔性锚和监测装置即可实现盐水入侵对海平面上升的评测，本装置设置简单，易于安装，可实现自动供能、自我分析；
2)基于水流作用，本申请的监测装置和柔性锚沿水流径向分别位于检测箱的两侧，因此监测装置的导线和和柔性锚缆不会发生缠绕现象，可保证监测装置对水体中不同水层盐度和流速的精准采集；
3)利用盐水入侵对海平面上升的测评方法监测海水入侵对海平面上升的作用，可综合评判不同水层处的梯度Richardson值、盐度、流速、层化现象，既可监测测评海平面上升引起的盐度平面变化，也可监测测评盐水楔对海平面上升的响应，本测评方法建立了三维水动力及盐度输运数学模型，用于分析盐水入侵最不利的影响，为海洋、河口管理和规划以及工程应用提供了完备、快捷、有效的设计环境和测评模型。
本发明采用了上述技术方案提供范文，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1为本发明的评测装置的结构示意图；
图2为本发明的检测箱的部分剖面示意图；
图3为本发明的监测装置的部分剖面示意图。
附图标记说明：1、检测箱；2、箱盖；3、漂浮板；4、太阳能电池板；5、天线；6、监测装置；7、柔性锚；8、监测装置线缆；9、柔性锚；10、集中处理器；11、定位器；12、配重；13、输电导线；14、天线导线；15、定位器导线；16、流速计；17、扇叶；18、盐度计；19、盐度计探头；20、盐度计导线；21、流速计导线。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料；但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。
实施例1：
如图1～3所示，本实施例提供一种盐水入侵对海平面上升的测评装置，包括位于水面处用于测评盐水入侵对海平面上升作用的检测箱1、位于水下用于固定测评装置的柔性锚7和位于水中用于检测盐水入侵的监测装置6，所述检测箱1中部套设有漂浮板3，所述漂浮板3可以使检测箱1漂浮在水面上，所述检测箱1顶部安装有箱盖2，箱盖2的顶部固定安装有天线5和太阳能电池板4。所述检测箱1内部固定设置有完成数据处理用于评测盐水入侵对海平面上升作用的集中处理器10、用于测定测评装置位置和水面高度的定位器11、以及位于检测箱1底部的配重12；所述太阳能电池板4、天线5及定位器11分别通过输电导线13、天线导线14及定位器导线15与集中处理器10相连，柔性锚7通过柔性锚缆9连接于检测箱1底部，监测装置6通过贯穿检测箱1底部的监测装置线缆8与集中处理器10相连。
所述监测装置6设置3个，包括设置于水底层与柔性锚7相连并通过设置于柔性锚缆9中的监测装置线缆8与集中处理器10相连的监测装置6，设置于水中层通过贯穿检测箱1底部的监测装置线缆8与集中处理器10相连的监测装置6，以及设置于水表层通过贯穿检测箱1中部的监测装置线缆8与集中处理器10相连的监测装置6。
所述监测装置6内部设置有流速计16和盐度计18，所述流速计16通过设置于监测装置6一端的扇叶17来检测水流流速，所述盐度计18通过将盐度计探头19探出监测装置6来检测盐度，所述流速计16和盐度计18分别通过汇合于监测装置线缆8中的流速计导线21和盐度计导线20与位于水面处的检测箱1中的集中处理器10相连。
实施例2：
一种盐水入侵对海平面上升的测评方法，所述测评方法包括：
1)沿水体流向等距或不等距设置若干个上述实施例1所述的盐水入侵对海平面上升的测评装置；
2)集中处理器10收集并记录各水层的盐度、流速、水深，并计算平均密度、密度差值、流速差值；
3)依据式(1)计算梯度Richardson值：
Figure BDA0002223675110000051
式(1)中，
Figure BDA0002223675110000052
和
Figure BDA0002223675110000053
分别是为某一水层的密度差值(kg/m3)和流速差值(m/s)，ρ为垂向平均密度(kg/m3)，
Figure BDA0002223675110000054
为某一水层的水深(m)；
4)依据梯度Richardson值、盐度值、水深值综合评测盐水入侵对海平面上升的作用。
本发明利用所述的盐水入侵对海平面上升的测评方法监测海水入侵对海平面上升的作用，本方法简洁易操作，可综合评判不同水层处的梯度Richardson值、盐度、流速、层化现象，既可监测测评海平面上升引起的盐度平面变化，也可监测测评盐水楔对海平面上升的响应，本测评方法建立了三维水动力及盐度输运数学模型，用于分析盐水入侵最不利的影响，为海洋、河口管理和规划以及工程应用提供了完备、快捷、有效的设计环境和测评模型。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征，但应理解，在不脱离本公开内容的精神的前提下，可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外，上述各种特征和方法可彼此独立地使用，或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分，并且因此，这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此，本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。

Claims (8)

1.一种盐水入侵对海平面上升的测评装置，包括位于水面处用于测评盐水入侵对海平面上升作用的检测箱(1)、位于水下用于固定测评装置的柔性锚(7)和位于水中用于检测盐水入侵的监测装置(6)，所述检测箱(1)中部套设有漂浮板(3)，所述漂浮板(3)可以使检测箱(1)漂浮在水面上，所述检测箱(1)顶部安装有箱盖(2)，箱盖(2)的顶部固定安装有天线(5)和太阳能电池板(4)。
2.根据权利要求1所述的测评装置，其特征在于：所述检测箱(1)内部固定设置有完成数据处理用于评测盐水入侵对海平面上升作用的集中处理器(10)、用于测定测评装置位置和水面高度的定位器(11)、以及位于检测箱(1)底部的配重(12)；所述太阳能电池板(4)、天线(5)及定位器(11)分别通过输电导线(13)、天线导线(14)及定位器导线(15)与集中处理器(10)相连，柔性锚(7)通过柔性锚缆(9)连接于检测箱(1)底部，监测装置(6)通过贯穿检测箱(1)底部的监测装置线缆(8)与集中处理器(10)相连。
3.根据权利要求1所述的测评装置，其特征在于：所述监测装置(6)可设置不低于3个，包括
设置于水底层与柔性锚(7)相连并通过设置于柔性锚缆(9)中的监测装置线缆(8)与集中处理器(10)相连的监测装置(6)，
设置于水中层通过贯穿检测箱(1)底部的监测装置线缆(8)与集中处理器(10)相连的监测装置(6)，以及
设置于水表层通过贯穿检测箱(1)中部的监测装置线缆(8)与集中处理器(10)相连的监测装置(6)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的测评装置，其特征在于：所述监测装置(6)内部设置有流速计(16)和盐度计(18)，所述流速计(16)和盐度计(18)分别通过汇合于监测装置线缆(8)中的流速计导线(21)和盐度计导线(20)与位于水面处的检测箱(1)中的集中处理器(10)相连。
5.根据权利要求4所述的测评装置，其特征在于：所述流速计(16)通过设置于监测装置(6)一端的扇叶(17)来监测水流流速。
6.根据权利要求4所述的测评装置，其特征在于：所述盐度计(18)通过将盐度计探头(19)探出监测装置(6)来检测盐度。
7.一种盐水入侵对海平面上升的测评方法，其特征在于所述测评方法包括：
1)沿水体流向等距或不等距设置若干个权利要求1～6任一项所述的盐水入侵对海平面上升的测评装置；
2)集中处理器(10)收集并记录各水层的盐度、流速、水深，并计算平均密度、密度差值、流速差值；
3)依据式(1)计算梯度Richardson值：
Figure FDA0002223675100000021
式(1)中，
Figure FDA0002223675100000022
和
Figure FDA0002223675100000023
分别是为某一水层的密度差值(kg/m3)和流速差值(m/s)，ρ为垂向平均密度(kg/m3)，
Figure FDA0002223675100000024
为某一水层的水深(m)；
4)依据梯度Richardson值、盐度值、水深值综合评测盐水入侵对海平面上升的作用。
8.根据权利要求7所述的测评方法，其特征在于：步骤1)中所述测评装置的个数不低于3个。
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