CN112962514B - 一种自适应水位变化的屏障制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应水位变化的屏障制作方法，其特征在于，包括水位采集测量、水域面积测量、测量屏障高度和屏障的安装，所述水位采集测量通过布设水位监测仪在一定时间内的测得水位最高值与最低值，通过测量出的屏障长度能够计算出水域面积，该屏障的制作方法利用屏障实际应用过程中因受到涨落潮的影响，会产生形变，从而造成屏障内区域容积减小的现象，结合水体的水位变化规律，来计算屏障的高度，来有效防止水体的水位变化造成屏障外部水体进入屏障内部。

Description

一种自适应水位变化的屏障制作方法

技术领域

本发明涉及水体屏障隔绝方法，特别是涉及一种自适应水位变化的屏障制作方法。

背景技术

随着社会的快速发展，环境的污染也日益加重，越来越多的水体生态环境受到破坏，水体生态环境的修复显得愈发迫切。在生态系统构建的初期往往需要水体有较高的能见度，使得沉水植物提供足够的光照，能够正常进行光合作用。所以，在生态系统构建中经常使用屏障来构造封闭水体，阻止水流交换，维持水体的能见度。

通常情况下屏障能够有效隔绝水流交换，对于大型江河湖泊的而言，水体会伴随周期性的涨落潮。为了保证屏障能够有效适应涨落潮，在设计过程中，通过增加屏障的长度或者高度来防止涨落潮的影响。但是如何合理确定屏障的长度和高度来避免涨落潮带来的影响，往往直接按照水位来确定屏障高度，没有考虑涨落潮的水流交换，设计并不合理，显然也不能有效避免涨落潮带来的水流交换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应水位变化的屏障制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题，利用屏障实际应用过程中因受到涨落潮的影响，会产生形变，从而造成屏障内区域容积减小的现象。结合水体的水位变化规律，来计算屏障的高度，来有效防止水体的水位变化造成屏障外部水体进入屏障内部。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自适应水位变化的屏障制作方法，包括数据采集计算方法、屏障安装方法和屏障装置，所述数据采集计算方法包括数据采集计算方法、屏障安装方法和屏障装置，所述数据采集计算方法包括采集屏障内水位H变化规律，铺设在线测试水位监测仪，采集一定时间内水位变化数据，通过测量屏障计算出面积S₁，计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V，外水位升高时，计算高水位时屏障截面积S₂，屏障以半椭圆状向屏障内凹陷产生形变，屏障所围区域内的水会溢出屏障，结合水体的水位变化规律，来计算屏障的高度，有效防止水体的水位变化造成屏障外部水体进入屏障内部，屏障内部水域的能见度能够维持；

优选的，所述数据采集计算方法还包括：S101:采集屏障内水位H变化规律，布设在线测试水位监测仪，采集一定时间内水位变化数据，能够得到水域内最高水位H₁和最低水位H₂，在一定时间内一般为1-2周时间段；

S102：通过测量出屏障长度L₁和宽度L₄，测量出面积S₁；

S103：计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V，根据S101 所采集的最高水位H₁和最低水位H₂，计算屏障内水域的最大水量V₁和最低水量V₂，通过最大水量V₁、V₂与S102中的S₁乘积得出V₁和V₂，涨落潮时屏障内变化的最大水量V＝V₁-V₂；

S104：计算高水位时屏障截面积S₂，根据S103计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V和屏障长度L₁，S₂＝V/L₁；

S105：水位升高时，半椭圆的其中一条轴长L₂，即为水位高度H₁,另外一条椭圆的轴长：

当L₂＞L₃时，则L₂为椭圆的长半轴a，L₃为短半轴b。如果L₂＜L₃，则L₂为短半轴b，L₃为长半轴a；

S106：根据S105所得的两条半轴长a和b，根据椭圆周长的计算公式可以得出，屏障的高度：

h＝πb+2(a-b)。

所述屏障安装方法包括:根据S102所得出的屏障长度L₁ 和 L₄，沿L₁ 和L₄铺设多个固定桩，每个固定桩之间间隔在50-60 米，在固定桩上安装半椭圆状屏障，所述屏障上端安装有浮体和套管，所述屏障下端固定配重块，所述屏障上端通过所述套管固定于所述固定桩上，下端沉入水底。

优选的，所述屏障装置包括固定桩、浮体和套管，所述固定桩内设置有空管，所述空管贯穿所述固定桩，所述空管下端设置有伸长头，所述伸长头滑动连接于所述空管内；通过固定桩和浮体及套管完成对屏障的制作，同时固定桩设置内部空管一方面便于在后期固定完成后进行浇筑混凝土，同时在浇筑混凝土之前通过穿筒将空管内伸长头导入水体底部，将固定桩进一步固定，固定完成后穿筒抽出，将混凝土浇筑，完成对固定桩的进一步加固。

优选的，所述固定桩下端设置有防倾斜支架，所述防倾斜支架通过固定圈安装于所述固定桩上，所述固定圈与所述防倾斜支架之间安装有反弹装置，所述反弹装置下端安装有反弹固定滑动卡；为保证固定桩在后期长时间使用后由于水体的影响使固定桩发生倾斜，安装防倾斜支架，防倾斜支架安装于固定桩上，防倾斜支架在未使用之前与所述固定桩平行设置，在进入水体底部泥沙中时，通过泥沙的阻挡；防倾斜支架上的反弹固定滑动卡向固定桩下降的相反方向运动，同时访谈装置向外侧伸展，同时插入泥沙内，对固定桩四周进行固定，防止了固定桩的倾斜。

优选的，所述反弹装置包括弹簧和固定扣，所述固定扣安装于所述固定圈下端，所述弹簧一端与固定扣固定连接，所述弹簧另一端与所述防倾斜支架固定连接；所述弹簧在未使用时处于压缩状态，在进入泥沙伸展开后向外弹射。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用屏障实际应用过程中因受到涨落潮的影响，会产生形变，从而造成屏障内区域容积减小的现象，结合水体的水位变化规律，来计算屏障的高度，来有效防止水体的水位变化造成屏障外部水体进入屏障内部，同时在出现水流涌动时能够防止固定桩倾斜，保证固定桩倾斜的同时也防止了屏障隔离水体的效果不会降低。

附图说明

图1为本发明自适应水位变化屏障结构示意图。

图2为本发明半椭圆屏障结构原理示意图。

图3为本发明实施例1屏障区域平面结构示意图。

图4为本发明防倾斜支架结构示意图。

图5为本发明反弹装置结构示意图。

图6为本发明反弹装置放大图。

附图标记：1、浮体，2、套管，3、固定桩，4、屏障，5、配重，6、空管，7、伸长头，8、防倾斜支架，9、固定圈，10、反弹装置，11、反弹固定滑动卡，12、弹簧，13、固定扣。

具体实施方式

下面内容结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例1

一种自适应水位变化的屏障制作方法，包括数据采集计算方法、屏障安装方法和屏障装置，所述数据采集计算方法包括所述数据采集计算方法包括数据采集计算方法、屏障安装方法和屏障装置，所述数据采集计算方法包括采集屏障内水位H变化规律，铺设在线测试水位监测仪，采集一定时间内水位变化数据，通过测量屏障计算出面积S₁，计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V，外水位升高时，计算高水位时屏障截面积S₂，屏障以半椭圆状向屏障内凹陷产生形变，屏障所围区域内的水会溢出屏障，结合水体的水位变化规律，来计算屏障的高度，有效防止水体的水位变化造成屏障外部水体进入屏障内部，屏障内部水域的能见度能够维持：

S101:采集屏障内水位H变化规律，布设在线测试水位监测仪，采集一定时间内水位变化数据，能够得到水域内最高水位H₁和最低水位H₂；

S102：通过测量出屏障长度L₁和宽度L₄，测量出面积S₁；

S103：计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V，根据S101 所采集的最高水位H₁和最低水位H₂，计算屏障内水域的最大水量V₁和最低水量V₂，通过最大水量V₁、V₂与S102中的S₁乘积得出V₁和V₂，涨落潮时屏障内变化的最大水量V＝V₁-V₂；

S104：计算高水位时屏障截面积S₂，根据S103计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V和屏障长度L1，S2＝V/L₁；

S105：水位升高时，半椭圆的其中一条轴长L₂，即为水位高度H₁,另外一条椭圆的轴长：

当L₂＞L₃时，则L₂为椭圆的长半轴a，L₃为短半轴b。如果L₂＜L₃，则L₂为短半轴b，L₃为长半轴a；

S106：根据S105所得的两条半轴长a和b，根据椭圆周长的计算公式可以得出，屏障的高度：

h＝πb+2(a-b)。

屏障安装方法包括:根据S102所得出的屏障长度L₁和L₄，沿L₁和L₄铺设多个固定桩，每个固定桩之间间隔在50-60米，在固定桩上安装半椭圆状屏障，所述屏障上端安装有浮体和套管，所述屏障下端固定配重块，所述屏障上端通过所述套管固定于所述固定桩上，下端沉入水底。

屏障装置包括固定桩3、浮体1和套管2，所述固定桩3 内设置有空管6，所述空管6贯穿所述固定桩3，所述空管6 下端设置有伸长头7，所述伸长头7滑动连接于所述空管6内；通过固定桩3和浮体1及套管2完成对屏障的制作，同时固定桩3设置空管6一方面便于在后期固定完成后进行浇筑混凝土，同时在浇筑混凝土之前通过穿筒将空管内伸长头7导入水体底部，将固定桩3进一步固定，固定完成后穿筒抽出，将混凝土浇筑，完成对固定桩3的进一步加固。

固定桩3下端设置有防倾斜支架8，所述防倾斜支架8通过固定圈9安装于所述固定桩3上，所述固定圈9与所述防倾斜支架8之间安装有反弹装置10，所述反弹装置10下端安装有反弹固定滑动卡11；为保证固定桩3在后期长时间使用后由于水体的影响使固定桩发生倾斜，安装防倾斜支架8，防倾斜支架8安装于固定桩3上，防倾斜支架8在未使用之前紧贴所述固定桩3平行设置，在进入水体底部泥沙中时，通过泥沙的阻挡；防倾斜支架8上的反弹固定滑动卡11向固定桩下降的相反方向运动，同时反弹装置10向外侧伸展，同时插入泥沙内，对固定桩3四周进行固定，防止了固定桩3的倾斜。

反弹装置10包括弹簧12和固定扣13，所述固定扣13安装于所述固定圈9下端，所述弹簧12一端与固定扣13固定连接，所述弹簧12另一端与所述防倾斜支架8固定连接；所述弹簧12在未使用时处于压缩状态，在进入泥沙伸展开后向外弹射。

实施例2：

拟制作一道长L₁＝50+500+50＝600m的屏障，屏障与河岸围成了一块面积S₁＝500*50＝25000㎡的水域，需要对屏障的尺寸参数进行计算。

第一步用在线水位监测仪对区域内水位变化规律进行采集。经过水位数据采集，水位变化规律如图2所示，该区域内水位变化受涨落潮影响不超过1.8m，所以最高水位H₁取1.8m，最低水位取1.5m。

涨落潮时屏障内变化的最大水量V＝25000(1.8-1.5) ＝7500m³；

涨落潮时屏障形变的椭圆面积S₂＝V/L1＝7500/600＝12.5㎡；

L₂＝H₁＝1.8m，L₃＝12.5/π/1.8＝2.21m；

L₂＜L₃，所以L₂＝b＝1.8m，L₃＝a＝2.21m；

h＝πb+2(a-b)＝3.14*1.8+2(2.21-1.8)＝6.47≈6.5m；

经过计算后得出屏障高度h＝6.5m。接下来在屏障上端安装浮体和套管，下端安装配重。再将固定桩打入待安装屏障的水域，最后将套管和固定桩进行连接，下端通过配重沉入水里。

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替换，这些改进和替换均视为在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自适应水位变化的屏障制作方法，其特征在于，包括数据采集计算方法、屏障安装方法和屏障装置，所述数据采集计算方法包括采集屏障内水位H变化规律，铺设在线测试水位监测仪，采集一定时间内水位变化数据，通过测量屏障计算出面积S₁，计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V，外水位升高时，计算高水位时屏障截面积S₂，屏障以半椭圆状向屏障内凹陷产生形变，屏障所围区域内的水会溢出屏障，结合水体的水位变化规律，来计算屏障的高度，有效防止水体的水位变化造成屏障外部水体进入屏障内部，屏障内部水域的能见度能够维持，所述数据采集计算方法还包括：

S101:根据所述水位变化数据，能够得到水域内最高水位H₁和最低水位H₂；

S102：通过测量出屏障长度L₁和宽度L₄，计算出面积S₁；

S103：计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V，根据S101所采集的最高水位H₁和最低水位H₂，计算屏障内水域的最大水量V₁和最低水量V₂，通过最大水量V₁、V₂与S102中的S1乘积得出V₁和V₂，涨落潮时屏障内变化的最大水量V＝V₁-V₂；

S104：计算高水位时屏障截面积S₂，根据S103计算涨落潮时屏障内变化的最大水量V和屏障长度L₁，S₂＝V/L₁；

S105：水位升高时，半椭圆的其中一条轴长L₂等于水位高度H₁,另外一条椭圆的轴长：

当L₂＞L₃时，则L₂为椭圆的长半轴a，L₃为短半轴b，当L₂＜L₃，则L₂为短半轴b，L₃为长半轴a；

S106：根据S105所得的两条半轴长a和b，根据椭圆周长的计算公式可以得出，屏障的高度

h＝πb+2(a-b)。

2.根据权利要求1所述的一种自适应水位变化的屏障制作方法，其特征在于，所述屏障安装方法包括:

根据S102所得出的屏障长度L₁和L₄，沿L₁和L₄铺设多个固定桩，每个固定桩之间间隔在50-60米，在固定桩上安装屏障，所述屏障上端安装有浮体和套管，所述屏障下端固定配重块，所述屏障上端通过所述套管固定于所述固定桩上，下端沉入水底。

3.根据权利要求1所述的一种自适应水位变化的屏障制作方法，其特征在于，所述屏障装置包括固定桩、浮体和套管，所述固定桩内设置有空管，所述空管贯穿所述固定桩，所述空管下端设置有伸长头，所述伸长头滑动连接于所述空管内。

4.根据权利要求3所述的一种自适应水位变化的屏障制作方法，其特征在于，所述固定桩下端设置有防倾斜支架，所述防倾斜支架通过固定圈安装于所述固定桩上，所述固定圈与所述防倾斜支架之间安装有反弹装置，所述反弹装置下端安装有反弹固定滑动卡。

5.根据权利要求4所述的一种自适应水位变化的屏障制作方法，其特征在于，所述反弹装置包括弹簧和固定扣，所述固定扣安装于所述固定圈下端，所述弹簧一端与固定扣固定连接，所述弹簧另一端与所述防倾斜支架固定连接。

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