CN114922129A - 适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统及其运行方法 - Google Patents

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CN114922129A CN202210586598.1A CN202210586598A CN114922129A CN 114922129 A CN114922129 A CN 114922129A CN 202210586598 A CN202210586598 A CN 202210586598A CN 114922129 A CN114922129 A CN 114922129A
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Abstract

本发明公开了一种适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统及其运行方法,调控系统包括隔流幕网浮式单元、隔流幕网悬式单元和隔流幕网沉式单元;隔流幕网浮式单元固定在水体表层;隔流幕网悬式单元悬挂于水体内;隔流幕网沉式单元固定在水体底部;隔流幕网浮式单元、隔流幕网悬式单元和隔流幕网沉式单元依据不同的生态问题按不同的排列方式组成对应的隔流幕网协同组合类型。本发明针对不同生态问题,选择适宜的隔流幕网协同组合类型调节,通过分级设置多个不同埋深的隔流幕网,调节水流流态,增加水流垂向流速,改善整个河道水温的分层结构,拦蓄藻类,促进鱼类洄游,达到多生态目标协同调控的目的,从而解决狭长型河道缓流、水体水温分层造成的多种生态问题。

Description

适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,还涉及上述隔流幕网生态调控系统的运行方法。
背景技术
狭长型水体是江河湖库中常见的一类水体。水利工程建设后水流结构发生变化,也容易形成类似狭长型河道的水体。例如水库建成运行后,由于库区干流的顶托作用,库湾支流出现程度不同的回水范围,形成流速缓慢的狭长型河道水体,此时水体扩散和交换能力减弱,容易出现富营养化现象;与此同时,水温条件发生改变,水温分层问题会对流域生态环境产生较大影响,垂向水交换越受到抑制,容易引起水华问题。
水温作为藻类生长的影响因素之一,现需要针对狭长型河道水体的水温分层与水流缓慢等问题采取必要措施,以此解决由水温问题带来的水体富营养化、水华等问题。专利CN107938591A提供了一种河道型水库的控藻装置以及方法,采用整流幕控制表层流场,该装置虽然在一定程度上可以控制藻类的生长,但无法同时针对多个生态问题(水温分层造成的低温水危害、水体富营养化以及鱼类洄游受阻等问题)进行协同调节。
发明内容
发明目的:本发明目的旨在提供一种能够同时针对多个生态问题动态调节的隔流幕网生态调控系统;本发明另一目的旨在提供上述隔流幕网生态调控系统的运行方法。
技术方案:本发明所述的适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,包括隔流幕网浮式单元、隔流幕网悬式单元和隔流幕网沉式单元;所述隔流幕网浮式单元固定在水体表层;隔流幕网悬式单元悬挂于水体内;隔流幕网沉式单元固定在水体底部;所述隔流幕网浮式单元、隔流幕网悬式单元和隔流幕网沉式单元依据不同的生态问题按不同的排列方式组成对应的隔流幕网协同组合类型。
其中,所述隔流幕网浮式单元包括垂直于水流方向的隔流幕网I,隔流幕网I两端分别通过连接索与传动机构上的滚带连接,在对应设置隔流幕网I的河道上固定有驱动隔流幕网I沿纵向移动的传动机构,传动机构包括传动电机以及与传动电机驱动端固定连接的滚轴,传动电机固定端由河段两岸对应的岸坡锚固桩I固定在河岸上,河道侧壁上固定有滑道,滚轴上绕有滚带,由电机驱动端带动滚轴转动,从而实现滚轴上滚带沿着滑道向上或向下移动,从而实现与滚带固定连接的隔流幕网I的上下移动;隔流幕网I上设有水温传感器、水质因子监测仪、水流流速传感器和水位传感器。
其中,所述隔流幕网悬式单元包括端部固定在河段两岸的悬吊机构和垂直于水流方向布置的隔流幕网II,所述隔流幕网II通过至少三根拉伸索链与悬吊机构固定连接;悬吊机构包括电机以及与电机驱动端固定连接的辊筒,电机固定端由河段两岸对应的岸坡锚固桩II固定在河岸上,悬吊机构还包括绕在辊筒上且与辊筒传动连接的传动链以及与传动链末端连接的传动杆;每根拉伸索链一端与传动杆固定连接,拉伸索链另一端与隔流幕网II固定连接;电机转动,带动辊筒转动,从而实现辊筒上传动链的上下移动,从而实现与传动链固定连接的传动杆的上下移动;隔流幕网II上也设有水温传感器、水质因子监测仪、水流流速传感器和水位传感器。
其中,所述隔流幕网沉式单元包括固定在河底的升降机构、与升降机构驱动端固定连接的隔流幕网III以及用于拉升隔流幕网III的拉升绳;隔流幕网III两侧设有供拉升绳穿过的中空圆筒结构,在隔流幕网III处的河道内侧壁上设有至少两个定滑轮,定滑轮固定在河道内侧壁上,拉升绳一端穿过中空圆筒结构并依次绕过多个定滑轮后与拉升绳另一端扣合形成封闭端口;隔流幕网III上也设有水温传感器、水质因子监测仪、水流流速传感器和水位传感器。
其中,所述隔流幕网I和隔流幕网II均由柔性不透水层、迎流层和背流层组成,迎流层和背流层分别固定在柔性不透水层两侧;迎流层和背流层上均设有多个网孔。柔性不透水层为柔性薄膜,迎流层和背流层均采用防水材料制备而成。
其中,所述隔流幕网III由硬质塑料网以及分别固定在硬质塑料网两侧的迎流层和背流层组成;迎流层和背流层上均设有多个网孔;隔流幕网III下部设置圆形过鱼孔。
其中,还包括远程控制终端,远程控制终端包括中央处理器以及与中央处理器连接的数据采集模块和驱动模块;各个隔流幕网上的水温传感器、水质因子监测仪、水流流速传感器和水位传感器将采集到的数据传输给数据采集模块,即中央处理器通过数据采集模块采集到各个隔流幕网处对应的水温信号、水质因子信号、水流流速和水位信号;中央处理器通过驱动模块驱动升降机构(带密封罩的气缸)的顶升和回缩,驱动电机的正转和反转,驱动传动机构的转动方向。
上述隔流幕网生态调控系统的运行方法,包括如下步骤:
(1)调查、收集、分析待布设区域历年水体富营养化资料、水文水动力资料、地形资料、水库调度资料以及鱼类栖息资料;依据资料分析河道每个位置存在的生态问题,并按照问题类型确定每个位置的生态调控目标;
(2)依据每个位置的生态调控目标选择相应的隔流幕网单元,并确定隔流幕网协同组合类型以及相应隔流幕网单元的布设级数n,从而同时满足河道不同位置的生产、生活、生态要求;其中,隔流幕网协同组合类型包括:控温过鱼协同分级组合、拦藻控藻协同分级组合、控温控藻协同分级组合以及各个组合协同运作;n为≥1的自然数
(3)依据待布设区域水温、流速、水位数据划分动态淹没水深分层线,动态淹没水深线深度h采用下述公式计算得到:
Figure BDA0003666192830000031
式中,h为动态淹没水深;μ为流量修正系数;
Figure BDA0003666192830000032
为布设河段的年平均流量;
Figure BDA0003666192830000033
为布设河段的年平均流速;hmax为布设河段的实时最大水深;hmin为布设河段的实时最小水深;γu为不确定系数;
(4)确定各级隔流幕网底端与动态淹没水深线的距离dx:各级隔流幕网底端与动态淹没水深线的距离dx为隔流幕网埋入深度,隔流幕网埋入深度以动态淹没水深线作为基准线,以实现动态淹没水深线变化时各级隔流幕网位置的实时调整,各级隔流幕网的埋入深度采用如下公式计算:
Figure BDA0003666192830000034
dxm=±γsγth;
Figure BDA0003666192830000035
式中,dxi表示隔流幕网I底端与动态淹没水深线的距离;dxm表示隔流幕网II底端与动态淹没水深线的距离;dxn表示隔流幕网III底端与动态淹没水深线的距离;(当dx为正值时表示隔流幕网位于分层线以上,当dx为负值时表示隔流幕网位于分层线以下);sz为浮式隔流幕网I布设河段相应位置处水面藻类爆发的面积;Si为该布设河段水面面积;SD为水体透明度值;uf为目标鱼类洄游刺激流速;tmin、tmax分别表示布设河段底层低温水与表层高温水的温度;σs为面积修正系数;σt为水温修正系数;σf为目标鱼类洄游流速修正系数;γs为藻类调控权重因子;γt为水温调控权重因子;h为动态淹没水深线深度;
Figure BDA0003666192830000036
为布设河段的年平均流速;
(5)通过数据采集模块动态监测布设区域的水流流速、水温、水质变化情况,结合河道每级隔流幕网布设位置的生态目标需求,不断对隔流幕网的布设位置以及埋入深度进行调整,以适应生态环境的实时变化。
其中,富营养化资料包括藻类爆发位置、规模以及水体富营养化指标数据;水文及水动力资料包括待布设区域历年流量、水位、流速、水温数据;所述生态问题包括:缓流水体水温分层、低温水不利于水生物生存、水质恶化、藻类爆发;所述生态调控目标包括:拦藻控藻、鱼类栖息洄游、调控水温、满足下游生产生活用水要求。
有益效果:本发明针对不同生态问题,选择适宜的隔流幕网协同组合类型调节,通过分级设置多个不同埋深的隔流幕网,调节水流流态,增加水流垂向流速,改善整个河道水温的分层结构,拦蓄藻类,促进鱼类洄游,达到多生态目标协同调控的目的,从而解决狭长型河道缓流、水体水温分层造成的多种生态问题。
附图说明
图1为本发明适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统及其运行方法流程图;
图2为本发明隔流幕网浮式单元的结构示意图;
图3为图2中的局部放大图;
图4为本发明隔流幕网悬式单元的结构示意图;
图5为本发明隔流幕网沉式单元的结构示意图;
图6为本发明隔流幕网的结构示意图;
图7为本发明当n为3时不同类型的隔流幕网协同组合示意图;
图8为本发明实施例中隔流幕网布设的示意图。
具体实施方式
本发明适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,包括隔流幕网浮式单元1、隔流幕网悬式单元2和隔流幕网沉式单元3;隔流幕网浮式单元1固定在水体表层;隔流幕网悬式单元2悬挂于水体内;隔流幕网沉式单元3固定在水体底部;隔流幕网浮式单元1、隔流幕网悬式单元2和隔流幕网沉式单元3依据不同的生态问题按不同的排列方式组成对应的隔流幕网协同组合类型。
如图2~3所示,隔流幕网浮式单元1包括垂直于水流方向的隔流幕网I4,隔流幕网I4两端分别通过连接索4-1与传动机构6上的滚带6-2连接,在对应设置隔流幕网I4的河道上固定有驱动隔流幕网I4沿纵向移动的传动机构6,传动机构6包括传动电机6-3以及与传动电机6-3驱动端固定连接的滚轴6-4,传动电机6-3固定端由河段两岸对应的岸坡锚固桩I5固定在河岸上,河道侧壁上固定有滑道6-1,滚轴6-4上绕有滚带6-2,由电机6-3驱动端带动滚轴6-4转动,从而实现滚轴6-4上滚带6-2沿着滑道6-1向上或向下移动,从而实现与滚带6-2固定连接的隔流幕网I4的上下移动;隔流幕网I4上设有水温传感器7、水质因子监测仪8、水流流速传感器9和水位传感器10。隔流幕网浮式单元1适宜布设区域为河道水体表层,此处水体扩散和交换能力弱,大部分水体处于富营养化状态,隔流幕网浮式单元1能够拦蓄水体表层藻类方便工作人员及时除藻,同时藻类大量消耗表层水体营养盐导致藻类后期生长受限,水体中剩余的营养盐会随着水流流向河道下层,底层水体因表层藻类遮蔽光照,阳光向下传播减弱且水温降低,无法达到藻类繁殖的生长条件,达到控藻目的。
如图4所示,隔流幕网悬式单元2包括端部固定在河段两岸的悬吊机构和垂直于水流方向布置的隔流幕网II11,所述隔流幕网II11通过至少三根拉伸索链12与悬吊机构固定连接;悬吊机构包括电机13-1以及与电机13-1驱动端固定连接的辊筒,电机13-1固定端由河段两岸对应的岸坡锚固桩II14固定在河岸上,悬吊机构还包括绕在辊筒上且与辊筒传动连接的传动链15以及与传动链末端连接的传动杆13;每根拉伸索链12一端与传动杆13固定连接,拉伸索链12另一端与隔流幕网II11固定连接;隔流幕网II11上也设有水温传感器7、水质因子监测仪8、水流流速传感器9和水位传感器10。隔流幕网悬式单元2适宜布设区域为河道中层,与浮式单元、沉式单元协同调控水流流态,并能够对浮式单元的拦藻作用以及沉式单元的控温作用进行增强补充,增加水流垂向流速,加强水层间的掺混,同时引导水体上层营养盐流向下层。
如图5所示,隔流幕网沉式单元3包括固定在河底的升降机构19、与升降机构驱动端固定连接的隔流幕网III17以及用于拉升隔流幕网III17的拉升绳16;隔流幕网III17两侧设有供拉升绳16穿过的中空圆筒结构17-1,在隔流幕网III17处的河道内侧壁上设有至少两个定滑轮18,定滑轮18固定在河道内侧壁上,拉升绳16一端穿过中空圆筒结构17-1并依次绕过多个定滑轮18后与拉升绳16另一端扣合形成封闭端口;隔流幕网III17上也设有水温传感器7、水质因子监测仪8、水流流速传感器9和水位传感器10。升降机构固定端与河床锚固桩连接,河床锚固桩固定于河床底部。隔流幕网沉式单元3适宜布设区域为河道水体底层,能够改善水流流态,使底层低温水与表层高温水垂向掺混,缓解底层低温水对鱼类生存造成的危害,满足河流下游农业以及人畜用水的水温要求,达到调控水温的目的,同时增加中下层水体垂向水流流速,创造紊流条件刺激鱼类洄游。
如图6所示,隔流幕网I5和隔流幕网II11均由柔性不透水层18-1、迎流层18-2和背流层18-3组成,迎流层18-2和背流层18-3分别固定在柔性不透水层18-1两侧;迎流层18-2和背流层18-3上均设有多个网孔。柔性不透水层18-1为柔性薄膜,迎流层18-2和背流层18-3均采用防水材料制备而成。迎流层18-2与背流层18-3表面均布设网孔18,用于平衡网层两侧水流压强并减少来流冲刷对幕网以及河床造成的不良影响,使幕网根据来流压强变化动态调整以适应环境变化,其中,来流压强较大,迎流层18-2网孔为小孔径星形,用于更有效地拦蓄藻类,背流层18-3受拉,其网孔为大孔径多边形,用于适应幕网变形平衡压强;中间层为柔性不透水层,用于调节表层水流流态,适应迎流层18-2与背流层18-3的形变。
隔流幕网III17由硬质塑料网以及分别固定在硬质塑料网两侧的迎流层18-2和背流层18-3组成;迎流层18-2和背流层18-3上均设有多个网孔。由于隔流幕网III17是采用顶升机构驱动升降,因此需要具备一定的刚度,隔流幕网III17下部设置圆形过鱼孔20,用于调节水流流态,使水体紊动产生垂向掺混,增加垂向水流流速,为鱼类洄游通行提供紊动水流条件,过鱼孔20为鱼类通行提供通道。
各级隔流幕单元排布方式不同,形成的隔流幕单元协同组合类型不同,因此发挥的功能不同,需要先分析遇到什么样的生态问题,然后再进行各级隔流幕单元的排布。隔流幕网协同组合包括1~n个隔流幕网单元,n的值取决于布设目标的选择情况;隔流幕浮式单元、悬式单元、沉式单元互相组合布设,并按照河道不同位置的目标需求进行排列构成对应的隔流幕单元协同组合,在狭长型河道内形成不同路径的水流通道,能够同时发挥其组合内每级隔流幕网单元对应的功能,引导不同深度的水层分离、结合、掺混,满足多种生态调控的取水要求,起到协同调控作用;其中,当n=3时,隔流幕网协同组合包括3个隔流幕网单元,隔流幕网协同组合类型包括:控温过鱼协同分级组合、拦藻控藻协同分级组合、控温控藻协同分级组合,如图7所示。隔流幕网浮式单元用于拦蓄藻类并抑制其生长,隔流幕网悬式单元能够协同调控水流流态,隔流幕网沉式单元用于促进河道底层水流掺混,调控水温。
以某库湾支流流域为例,某水库自蓄水成库实施20年以来,库湾水流结构发生变化,库湾干支流的水质有不同程度的下降,特别是靠近坝体的某库湾,时常发生水华,支流库湾与主库湾存在水体交换,存在水温分层现象,有6条支流处于富营养化状态,其中,三条支流为轻度富营养,两条为中度富营养,一条为重度富营养,水体溶解氧量下降,藻类爆发位置为支流上游、规模较大、持续时间为28天,该区域水体氮含量超过0.33ppm、磷含量大于0.01ppm、叶绿素a浓度大于10mg/L、化学需氧量大于10ppm、透明度降低。
根据收集资料进行分析,该库湾干流存在的主要生态问题是上游河口处水体富营养化程度严重;结合下游农业用水要求该区域的生态调控目标为:控制藻类生长,优化库湾水质,调控下游水温;在该干流布设的隔流幕网组合功能选择控温控藻协同分级组合,布设级数为3级,分别布设在富营养化严重的支流上游藻类聚集位置、协调调控藻类生长的中游以及有农业用水需求的下流,具体布设方式依据3个位置的不同生态需求:隔流幕网浮式单元布设于库湾上游距离河口50m处拦蓄藻类,并抑制其生长;隔流幕网悬式单元布设于该库湾中游起到补充调节作用;隔流幕网沉式单元布设于库湾下游距离居民区80m处,如图8所示;依据该区域的平均流量和平均水深等数据确定动态淹没水深h、隔流幕底端与动态淹没水深线的距离dx,该区域各项参数结果如表1:
表1各项参数结果表
Figure BDA0003666192830000071
后期对该库湾藻类、营养盐含量、水温分层情况以及鱼类生存活动情况进行跟踪调查分析,60天后监测到,该库湾支流上游水体营养盐含量降低到原含量的35%,溶解氧含量增加,叶绿素浓度降低到原含量28%,其中,一条中度富营养支流降为中度富营养,两条中度富营养的支流降为轻度富营养,两条轻度富营养的支流转为正常水质,同时监测到鱼类数量增加40%;水温分层现象减弱,分层水体深度较下游侧明显减小,甚至出现水温分层消失,干流下游水温增幅为6度,满足农业作物灌溉需求。
本发明适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控装置,能够应对狭长型河道缓流水体水温分层造成的不同生态问题,实现多目标动态调控,更好地调节水流流态,增加水流垂向流速,调控水温,拦蓄藻类,促进鱼类洄游,保护生态环境。

Claims (9)

1.一种适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,其特征在于:包括隔流幕网浮式单元(1)、隔流幕网悬式单元(2)和隔流幕网沉式单元(3);所述隔流幕网浮式单元(1)固定在水体表层;隔流幕网悬式单元(2)悬挂于水体内;隔流幕网沉式单元(3)固定在水体底部;所述隔流幕网浮式单元(1)、隔流幕网悬式单元(2)和隔流幕网沉式单元(3)依据不同的生态问题按不同的排列方式组成对应的隔流幕网协同组合类型。
2.根据权利要求1所述的适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,其特征在于:所述隔流幕网浮式单元(1)包括垂直于水流方向的隔流幕网I(4),隔流幕网I(4)两端分别通过连接索(4-1)与传动机构(6)上的滚带(6-2)连接,在对应设置隔流幕网I(4)的河道上固定有驱动隔流幕网I(4)沿纵向移动的传动机构(6),传动机构(6)包括传动电机(6-3)以及与传动电机(6-3)驱动端固定连接的滚轴(6-4),传动电机(6-3)固定端由河段两岸对应的岸坡锚固桩I(5)固定在河岸上,河道侧壁上固定有滑道(6-1),滚轴(6-3)上绕有滚带(6-2),由驱动电机(6-3)驱动端带动滚轴(6-4)转动,从而实现滚轴(6-4)上滚带(6-2)沿着滑道(6-1)向上或向下移动,从而实现与滚带(6-2)固定连接的隔流幕网I(4)的上下移动;隔流幕网I(4)上设有水温传感器(7)、水质因子监测仪(8)、水流流速传感器(9)和水位传感器(10)。
3.根据权利要求1所述的适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,其特征在于:所述隔流幕网悬式单元(2)包括端部固定在河段两岸的悬吊机构和垂直于水流方向布置的隔流幕网II(11),所述隔流幕网II(11)通过至少三根拉伸索链(12)与悬吊机构固定连接;悬吊机构包括电机(13-1)以及与电机(13-1)驱动端固定连接的辊筒,电机(13-1)固定端由河段两岸对应的岸坡锚固桩II(14)固定在河岸上,悬吊机构还包括绕在辊筒上且与辊筒传动连接的传动链(15)以及与传动链(15)末端连接的传动杆(13);每根拉伸索链(12)一端与传动杆(13)固定连接,拉伸索链(12)另一端与隔流幕网II(11)固定连接;电机(13-1)转动,带动辊筒转动,从而实现辊筒上传动链(15)的上下移动,从而实现与传动链(15)固定连接的传动杆(13)的上下移动;隔流幕网II上也设有水温传感器(7)、水质因子监测仪(8)、水流流速传感器(9)和水位传感器(10)。
4.根据权利要求1所述的适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,其特征在于:所述隔流幕网沉式单元包括固定在河底的升降机构(19)、与升降机构(19)驱动端固定连接的隔流幕网III(17)以及用于拉升隔流幕网III(17)的拉升绳(16);隔流幕网III(17)两侧设有供拉升绳(16)穿过的中空圆筒结构(17-1),在隔流幕网III(17)处的河道内侧壁上设有至少两个定滑轮(18),定滑轮(18)固定在河道内侧壁上,拉升绳(16)一端穿过中空圆筒结构(17-1)并依次绕过多个定滑轮(18)后与拉升绳(16)另一端扣合形成封闭端口;隔流幕网III(17)上也设有水温传感器(7)、水质因子监测仪(8)、水流流速传感器(9)和水位传感器(10)。
5.根据权利要求2或3所述的适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,其特征在于:所述隔流幕网I(4)和隔流幕网II(11)均由柔性不透水层(18-1)、迎流层(18-2)和背流层(18-3)组成,迎流层(18-2)和背流层(18-3)分别固定在柔性不透水层(18-1)两侧;迎流层(18-2)和背流层(18-3)上均设有多个网孔。
6.根据权利要求4所述的适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,其特征在于:所述隔流幕网III(17)由硬质塑料网以及分别固定在硬质塑料网两侧的迎流层(18-2)和背流层(18-3)组成;迎流层(18-2)和背流层(18-3)上均设有多个网孔;隔流幕网III(15)下部设置圆形过鱼孔(20)。
7.根据权利要求1所述的适用于狭长型水体的隔流幕网生态调控系统,其特征在于:还包括远程控制终端,远程控制终端包括中央处理器以及与中央处理器连接的数据采集模块和驱动模块;各个隔流幕网上的水温传感器(7)、水质因子监测仪(8)、水流流速传感器(9)和水位传感器(10)将采集到的数据传输给数据采集模块,即中央处理器通过数据采集模块采集到各个隔流幕网处对应的水温信号、水质因子信号、水流流速和水位信号;中央处理器通过驱动模块驱动升降机构的顶升和回缩,驱动电机的正转和反转,驱动传动机构的转动方向。
8.权利要求1所述的隔流幕网生态调控系统的运行方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)调查、收集、分析待布设区域历年水体富营养化资料、水文水动力资料、地形资料、水库调度资料以及鱼类栖息资料;依据资料分析河道每个位置存在的生态问题,并按照问题类型确定每个位置的生态调控目标;
(2)依据每个位置的生态调控目标选择相应的隔流幕网单元,并确定隔流幕网协同组合类型以及相应隔流幕网单元的布设级数n,从而同时满足河道不同位置的生产、生活、生态要求;其中,隔流幕网协同组合类型包括:控温过鱼协同分级组合、拦藻控藻协同分级组合、控温控藻协同分级组合以及各个组合协同运作;n为≥1的自然数
(3)依据待布设区域水温、流速、水位数据划分动态淹没水深分层线,动态淹没水深线深度h采用下述公式计算得到:
Figure FDA0003666192820000031
式中,h为动态淹没水深;μ为流量修正系数;
Figure FDA0003666192820000032
为布设河段的年平均流量;
Figure FDA0003666192820000033
为布设河段的年平均流速;hmax为布设河段的实时最大水深;hmin为布设河段的实时最小水深;γu为不确定系数;
(4)确定各级隔流幕网底端与动态淹没水深线的距离dx:各级隔流幕网底端与动态淹没水深线的距离dx为隔流幕网埋入深度,隔流幕网埋入深度以动态淹没水深线作为基准线,以实现动态淹没水深线变化时各级隔流幕网位置的实时调整,各级隔流幕网的埋入深度采用如下公式计算:
Figure FDA0003666192820000034
dxm=±γsγth;
Figure FDA0003666192820000035
式中,dxi表示隔流幕网I底端与动态淹没水深线的距离;dxm表示隔流幕网II底端与动态淹没水深线的距离;dxn表示隔流幕网III底端与动态淹没水深线的距离;(当dx为正值时表示隔流幕网位于分层线以上,当dx为负值时表示隔流幕网位于分层线以下);sz为浮式隔流幕网I布设河段相应位置处水面藻类爆发的面积;si为该布设河段水面面积;SD为水体透明度值;uf为目标鱼类洄游刺激流速;tmin、tmax分别表示布设河段底层低温水与表层高温水的温度;σs为面积修正系数;σt为水温修正系数;σf为目标鱼类洄游流速修正系数;γs为藻类调控权重因子;γt为水温调控权重因子;h为动态淹没水深线深度;
Figure FDA0003666192820000036
为布设河段的年平均流速;
(5)通过数据采集模块动态监测布设区域的水流流速、水温、水质变化情况,结合河道每级隔流幕网布设位置的生态目标需求,不断对隔流幕网的布设位置以及埋入深度进行调整,以适应生态环境的实时变化。
9.根据权利要求8所述的隔流幕网生态调控系统的运行方法,其特征在于:步骤(1)中,所述富营养化资料包括藻类爆发位置、规模以及水体富营养化指标数据;水文及水动力资料包括待布设区域历年流量、水位、流速、水温数据;所述生态问题包括:缓流水体水温分层、低温水不利于水生物生存、水质恶化、藻类爆发;所述生态调控目标包括:拦藻控藻、鱼类栖息洄游、调控水温、满足下游生产生活用水要求。
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