专利名称：用于围海堤坝的水闸结构及堤坝内围区水体的交换方法
技术领域：
本发明涉及围海提坝技术领域，尤其涉及一种应用于围海使得海水清澈的提坝水闸，本发明还涉及一种围区水体的交换方法。
背景技术：
我国许多沿海海域的海水水质浑浊、水体景观较差，不利于一些高端的沿海旅游项目开发。为解决水体清澈问题，现有技术一般采用围海的方式使水体清澈，即首先围海建成一个相对封闭的水域，使得该相对封闭水域内的海水中的泥沙沉淀，再累计一定时间后清淤，从而形成一个相对清澈的封闭水域。早期的围海工程一般采用潜坝围海技术。如图1所示为以潜坝方式使海水清澈的原理。潜坝2设置于海床1上，从而将外海水体4和围区内水体6分隔开来，水面3高出潜坝2的坝顶部分，从而使含沙水流沿箭头5的方向通过潜坝2的坝顶部分流入围区中，并在潜坝2的作用下，在外海区域内形成淤积层8。当含沙水流进入围区后，沿箭头7的方向沉积下来，形成淤积层9。潜坝这种技术方案可以减少围区内水体与外海水体的水交换但又不完全切断水交换，使得围区内水体中的沙粒逐步沉降，从而实现一定程度地清澈水体的技术目的。但采用潜坝围海方式，涨潮时通过坝顶进入围区内的浑浊水体中的泥沙较多，这些泥沙沉降后不能被落潮的潮水带出，会造成围区内淤积严重，长期淤积后势必大大增加疏浚成本。现有技术也有采用提坝加传统水闸的方式围海，图2示出了提坝加水闸技术方式使海水清澈的原理。如图2所示，坝体设置在海床1上，坝体的坝顶2高出最高海平面3，从而将外海水体4和围区内水体5分隔开来。在坝体上还设置有水闸6，当水闸6打开时，外海水体4可以沿箭头7的方向进入围区内水体5，并沿箭头8的方向沉积形成淤积层9。在提坝水闸技术方案中，围区内和外海水体的水交换通过水闸进行，水闸一般设置在提坝的下部，因此进排水过程中将带入高含沙量的底层海水，对水体的清澈化和围区的淤积都会带来一定负面问题。因此，对现有的以围海方式使海水清澈的技术方案必须进行改进。研究人员致力于开发一种既能够保证围区内外水体充分交换，又能保持围区内水质较清晰，还能预防围区内淤积的围海技术。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种围海提坝的水闸结构，在进水过程中能降低通过水闸进入围区内的输沙量，在排水过程中能利用排水冲刷围区内侧提坝附近的淤泥。为实现上述目的，本发明提供了一种用于围海提坝的水闸结构，所述水闸结构设置在所述提坝中，至少包括用于进水的第一水闸，及用于排水的第二水闸；所述第一水闸设置在所述提坝上对应于低含沙水层的位置；所述第二水间设置在所述提坝上对应于高含沙水层的位置。具体地，所述第一水间设置在所述提坝的上半部中；所述第二水间设置在所述提坝的下半部中。进一步地，所述第一水间与所述第二水间在所述提坝的横断面方向上错位设置。 进水的第一水间和排水的第二水间的位置相互错开，可以避免进水水流对排水间升降装置的冲击。进一步地，所述提坝的高度高于海平面，所述第一水间设置在海平面的高度位置。进一步地，所述水闸结构包括由多个所述第一水闸组成的第一水闸组和/或由多个所述第二水间组成的第二水闸组。本发明的水闸结构由于将进水闸设置在提坝上部，进水闸进水时通过进水闸纳入表层含沙量较低的海水，使得围区内水质较为清澈。并且还能通过位于下半部的排水闸排水，排出含沙量较高的水体，且水流集中从底部排出，流速加大，对围区内侧提坝附近的淤泥起到冲刷作用，可达到防淤积的效果。总的来说，本发明的结构既能起到使围区内海水清澈和水质保持较好的目的，又能起到减轻围区内淤积的程度，降低了日后的疏浚维护成本。此外，本发明也提供了一种提坝内围区水体的交换方法，至少包括以下步骤首先，利用提坝在流动水域内构建相对封闭的围区；然后，在所述提坝上设置水闸结构，所述水闸结构至少包括用于进水的第一水闸，及用于排水的第二水闸；所述第一水闸设置在所述提坝上对应于低含沙水层的位置；所述第二水间设置在所述提坝上对应于高含沙水层的位置；当所述提坝外侧的水面高于所述提坝内侧的水面时，开启所述第一水间，关闭所述第二水闸，所述围区为进水工作状态；当所述提坝外侧的水面低于所述提坝内侧的水面时，关闭所述第一水闸，开启所述第二水闸，所述围区为排水工作状态。进一步地，根据所述提坝外侧的水面高度的变化，重复上述开启和/或关闭水闸的操作。进一步地，将所述第一水间设置在所述提坝的上半部中；将所述第二水间设置在所述提坝的下半部中。进一步地，所述围区在完成进水工作后，将所述围区内的水体静置一段时间，再进入排水工作状态。进一步地，所述水闸结构包括由多个所述第一水闸组成的第一水闸组和/或由多个所述第二水间组成的第二水闸组。通过所述方法，可以向围区内纳入表层含沙量较低的海水，使得围区内水质较为清澈；通过底部的排水间排水，排出含沙量较高的水体，且水流集中从底部排出，流速加大， 对提坝附近的淤泥起到冲刷作用，可达到防淤积的效果。总的来说，本发明的方法既能起到使围区内海水清澈和水质保持较好的目的，又能起到减轻围区内淤积的程度。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是现有技术中潜坝围海方式的剖面示意图。
图2是现有技术中提坝加水闸围海方式的剖面示意图。图3是本发明的水闸结构第一具体实施例的立体结构示意图。图4是图3所示实施例的阶梯剖视结构示意图。图5是本发明的水闸结构第二具体实施例的立体结构示意图。
具体实施例方式图3示出了本发明的水闸结构中第一实施例的立体结构图。在图3中，坝体4的左、右两端均可延伸。图3中为便与清晰表示水闸结构而省略了延伸的坝体部分。如图4为图3的阶梯剖视结构示意图。结合图3、图4所示，提坝具有坝顶12和实心的坝体4。坝顶12高于外海水面13 和围区内水面14。进水闸1设置在坝体4上部，靠近水面附近。排水闸2设置在靠近坝体4的底部、 接近海床9的位置。进水闸1和排水闸2在坝体4的延伸方向和横截面方向上均相互错开设置。进水闸1和排水闸2都各自具有升降装置。升降装置可采用水闸电机3进行驱动。本发明的水闸结构中，进水闸1和排水闸2在沿坝体4的延伸方向和横截面方向这两个方向上相互错开设置，以避免水流的相互影响。优选地，可以将多组本发明第一实施例中的进水闸1和排水闸2并联使用，从而构成本发明的第二实施例。图5示出了本发明的水闸结构的第二实施例，该实施例为三组进水闸1和三组排水闸2并联的情况。本领域技术人员可以预期的是，第二实施例中的进水闸1和排水闸2 的组数不限于3组，优选地，可以是大于等于2组。在多组进水闸1和多组排水闸2并联使用的情况下，本领域技术人员可以根据实际工程的需要，合理确定进水闸1和排水闸2之间的间距，以及其距离坝顶的高度等。在一具体设计方案中，计划在含沙量较高的海域的旅游开发项目，计划围海后形成一个水质清澈的水域，以供游艇停泊和游玩。根据计算，拟建提坝全长3. 1km，所围海域面积为7. 9km2，本工程区一个潮周期的纳潮量约为1400万立方米。在3段提坝上均采用多组水闸结构并联的方式。从该海域的水质监测资料分析，该水域的海水底层含沙量一般为表层含沙量的2 倍。因此采用本发明的水闸结构可以使得进入围区内(游艇活动水域)的悬沙减少50%左
右ο进一步采用本发明的交换水体方法后，泥沙的淤积程度则更优于现有的设计方案。这对该开发项目保持水体清澈和防止淤积都非常有利。本发明还涉及一种提坝内围区水体的交换方法。下面结合图4，对本发明的水体的交换方法进行说明。再参照图4所示，涨潮时，外海水面13高于围区内水面14，当进水闸1开启、排水闸2关闭时，外海区域8的表层低含沙量水流10将通过进水闸1进入围区7内。落潮时，外海水面13低于围区内水面14，当进水闸1关、排水闸2开启时，围区7 的底层高含沙量水流11将通过排水闸2排出。
通过该方法，可以向围区内纳入表层含沙量较低的海水，使得围区内水质较为清澈；通过底部的排水间排水，排出含沙量较高的水体，且水流集中从底部排出，流速加大，对提坝附近的淤泥起到冲刷作用，可达到防淤积的效果。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种用于围海提坝的水闸结构，所述水闸结构设置在所述提坝中，至少包括用于进水的第一水闸，及用于排水的第二水闸；其特征在于所述第一水间设置在所述提坝上对应于低含沙水层的位置；所述第二水间设置在所述提坝上对应于高含沙水层的位置。
2.如权利要求1所述的水闸结构，其特征在于所述第一水闸设置在所述提坝的上半部中；所述第二水间设置在所述提坝的下半部中。
3.如权利要求1所述的水闸结构，其特征在于所述第一水闸与所述第二水闸在所述提坝的横断面方向上错位设置。
4.如权利要求1所述的水闸结构，其特征在于所述提坝的高度高于海平面，所述第一水闸设置在海平面的高度位置。
5.如权利要求1至4任一所述的水闸结构，其特征在于所述水闸结构包括由多个所述第一水间组成的第一水间组和/或由多个所述第二水间组成的第二水闸组。
6.一种提坝内围区水体的交换方法，至少包括以下步骤首先，利用提坝在流动水域内构建相对封闭的围区；然后，在所述提坝上设置水闸结构，所述水闸结构至少包括用于进水的第一水闸，及用于排水的第二水间；所述第一水间设置在所述提坝上对应于低含沙水层的位置；所述第二水闸设置在所述提坝上对应于高含沙水层的位置；当所述提坝外侧的水面高于所述提坝内侧的水面时，开启所述第一水间，关闭所述第二水闸，所述围区为进水工作状态；当所述提坝外侧的水面低于所述提坝内侧的水面时，关闭所述第一水间，开启所述第二水闸，所述围区为排水工作状态。
7.如权利要求6所述的交换方法，其特征在于根据所述提坝外侧的水面高度的变化， 重复上述开启和/或关闭水闸的操作。
8.如权利要求6所述的交换方法，其特征在于将所述第一水间设置在所述提坝的上半部中；将所述第二水间设置在所述提坝的下半部中。
9.如权利要求6所述的交换方法，其特征在于所述围区在完成进水工作后，将所述围区内的水体静置一段时间，再进入排水工作状态。
10.如权利要求6所述的交换方法，其特征在于所述水闸结构包括由多个所述第一水闸组成的第一水闸组和/或由多个所述第二水闸组成的第二水闸组。
全文摘要
本发明公开了一种用于围海堤坝的水闸结构，至少包括用于进水的第一水闸及用于排水的第二水闸；第一水闸设置在堤坝上对应于低含沙水层的位置；第二水闸设置在堤坝上对应于高含沙水层的位置。本发明还公开了一种堤坝内围区水体的交换方法，当堤坝外侧的水面高于堤坝内侧的水面时，开启第一水闸，关闭第二水闸，围区为进水工作状态；当堤坝外侧的水面低于堤坝内侧的水面时，关闭第一水闸，开启第二水闸，围区为排水工作状态。本发明的结构及方法既能起到使围区内海水清澈和水质保持较好的目的，又能起到减轻围区内淤积的程度，降低了日后的疏浚维护成本。
文档编号E02B7/26GK102168413SQ201010115118
公开日2011年8月31日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者孙志林, 许雪峰 申请人:国家海洋局第二海洋研究所, 浙江大学