本发明涉及水质控制装置，具体涉及一种虹吸式河口地下水库换水装置及运行方法。
背景技术：
目前，有些江河入海口的河床上修建了挡水建筑物，并在该挡水建筑物两侧河岸内设置截水墙，该些挡水建筑物和截水墙把江河与大海隔开，防止海水倒灌，同时蓄住河床和两岸地下沙砾间的水形成地下水库，以开发利用，但导致了地下沙砾间的水无法流通成为死水，破坏了生态与环境。
技术实现要素：
发明目的：本发明的目的是提供一种虹吸式河口地下水库换水装置及运行方法，解决地下沙砾间的水无法流通成为死水，破坏了生态与环境的问题。
技术方案：本发明所述的虹吸式河口地下水库换水装置，包括滤水管、滤水箱和虹吸管排，滤水管与所述滤水箱入口连通，所述虹吸管排包括基座，所述基座内设置有若干拱形虹吸管，所述虹吸管进水口与所述滤水箱连通，所述虹吸管包括进水段，驼峰段、水幕段和出水段，所述水幕段沿管壁圆周设置排水孔且外壁设置有通水圈，所述虹吸管驼峰段设置有通气管道，所述通气管道上设置有电磁阀，所述基座的顶部设置有水泵，所述水泵的进水口与滤水箱连通，所述水泵的出水口通过压力水管与所述通水圈连通，其中，所述水泵和电磁阀均与控制柜电连接。
为输送距虹吸管排远处的地下水，所述滤水管铺设在地下水库沙砾层中，滤水管外围铺设有反滤层。
为了稳固结构，均匀水量使滤水箱的水位一致，以及便于清理沉积物，所述滤水箱内等间距设置有若干竖隔，所述竖隔板上均有通水口。
有利于大面积过滤地下水、承载力大和结构受力，所述滤水箱顶部设置有透水板。
防止海水倒灌，所述虹吸管出口设置有拍门。
方便给各控制设备供电，所述基座顶面设有操作房，所述操作房的房顶上安装有光伏板。
为输送水质信号，所述滤水箱内设置有水质传感器，水质传感器通过电缆与控制柜连接。
为传输水位信号，所述基座的两侧均设置有水位传感器，水位传感器通过电缆与控制柜连接。
所述的虹吸式河口地下水库换水装置的运行方法，包括以下步骤：
(1)把光伏板、水泵、电磁阀、水位传感器和水质传感器的电缆与控制柜联接，打开控制柜的电源；
(2)在蓄水期不需更换河口地下水库的水时，只要打开电磁阀，让空气从通气管道进入虹吸管内，使得驼峰段内形不成真空，虹吸管的出水口的拍门在自重与大海水压力作用下紧闭虹吸管的出水口，海水不会流入河口地下水库；
(3)当江河水位高于挡水建筑物蓄水位及大海水位时，关闭所有虹吸管上通气管道的电磁阀，让虹吸管的驼峰段内产生真空，在大气压强作用下形成虹吸，江河水经地下沙砾间隙、数根滤水管、滤水箱、虹吸管自动流向大海；
(4)当江河水位低于虹吸管内驼峰顶高程又高于大海水位，需更换河口地下水库的水时，先关闭通气管道上的电磁阀，再开启水泵，让水经压力水管、通水圈从所有出水孔中射出，在水幕段内聚成封闭的水幕，使驼峰段内形成真空，在虹吸作用下河口地下水库内的水便经虹吸管泄入大海，待虹吸管内产生虹吸泄水后关闭水泵，直至江河水位与大海水位平齐或低于大海水位，虹吸管不再泄水。当江河水位上涨高于大海水位或大海水位下降低于江河水位时，重复关闭电磁阀，开启水泵，水幕段内产生封闭水幕，驼峰段内再形成真空，虹吸管继续泄水。
有益效果：本发明能全天候实时监测河口地下水库的水质与水位，能自动控制换水与水质监测装置的运行，灵活地更换河口地下水库的水排泄于大海，保护了生态、环境与水资源。本发明采用滤水箱的迎水面为斜板，并在斜板上设置微拱形透水板，有利于大面积过滤地下水、承载力大、结构受力，采用虹吸管基座的横断面为马鞍形，基座骑坐于截水墙两侧的土基上，有利于减小自重、结构受力、镇固虹吸管，采用在虹吸管水幕段管壁上设一圈出水孔，且每个出水孔的下缘口有圆弧泄槽，有利于出水孔出水时聚成封闭水幕，让驼峰段内形成真空，在较小水头差时获得泄流。具有运行可靠、构造简单、泄流量大、自动控制、易施工、管理简便、智能监测水质的优点。
附图说明
图1为本发明的侧剖视结构示意图；
图2为河床安装本发明的的俯视布置结构示意图；
图3为本发明的水幕段侧剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
如图1-3所示，在江河4入海口的河床5上有挡水建筑物13和所述换水与水质监测装置15，在该些挡水建筑物13和换水与水质监测装置15处江河4两侧的河岸6内各有一道截水墙14，该些挡水建筑物13、换水与水质监测装置15、截水墙14相互连接把江河水与大海水分隔开。由于所述挡水建筑物13、换水与水质监测装置15和截水墙14的拦断，使得其的上游沙砾8间蓄留大量地下水7形成了河口地下水库11。由挡水建筑物13把挡住的江河水排入大海1，以及由换水与水质监测装置15把河口地下水库11的地下水7排入大海1，且不让大海1的水流进江河4与河口地下水库11。截水墙14顶部均高于所述挡水建筑物13的蓄水位12，其的底部均位于河床5与两岸地下的不透水层9。换水与水质监测装置15从上游至下游依次连接有数条滤水管16、滤水箱18、虹吸管排25、消力池17。数条滤水管16从滤水箱16起在地下沙砾8层内呈水平辐射状铺筑，在该些滤水管16的外围都铺设有反滤层24。滤水箱18为梯形箱，该滤水箱18的箱口朝向下游，在该滤水箱18内有数个间距相等的竖隔板22，该些竖隔板22上均有门洞形通水口23，在该滤水箱18的后板19上有与所述滤水管16连通的一排孔口，在该滤水箱18的斜板20上铺设有反滤层24。所述虹吸管排25基座26顶面与挡水建筑物13的顶面平齐，其基座26的底面位于地下岩基或不透水层9。在虹吸管排25基座26内有一排间距相等的虹吸管28，该些虹吸管28如同“⌒”的形状，该些虹吸管28从上游至下游依次连接有进水段29、驼峰段30、水幕段32、出水段31，该些进水段29、驼峰段30、水幕段32、出水段31均为圆管，该些虹吸管28内驼峰顶均与挡水建筑物13的蓄水位12平齐，在虹吸管28的顶部均设置有通气管道27和电磁阀41。虹吸管28的进水口均为喇叭口形状，该些虹吸管28进水口均位于所述基座26上游侧的下部，并均位于滤水箱18内每两块所述竖隔板22之间。每个虹吸管28出水口均位于基座26的下游侧，该些虹吸管28的出水口均为圆管口，在该些出水口上均安装有拍门36，该些拍门36均向下游倾斜。在基座26的顶面有操作房43，在该操作房43的房顶上安装有一排光伏板44。在该操作房43内安装有水泵39，该水泵39的进水管37沿基座26上游面穿入滤水箱18内，在该进水管37上安置有过滤器38，该水泵39的出水管与所述基座26内压力水管35连通。在虹吸管排25基座26的上、下游侧面上都安装有水位传感器42，以监测江河水位、地下水位与大海水位。在滤水箱18内竖隔板22板壁上均安装有水质传感器40，以监测河口地下水库11水质的变化。在滤水箱18的斜板20上排列有圆形透水板21，该些透水板21均为“︵”形状的微形拱板，该些透水板21在所述斜板20上均向外凸出。基座26横断面为“︹”马鞍形状，该基座26骑坐于所述截水墙14两侧的土基10上，该基座26中间部位的底面与的截水墙14顶面连接。在虹吸管28水幕段32管壁上有一圈等距分布的出水孔33，该些出水孔33的下缘口均有圆弧泄槽，该些出水孔33出水后聚成封闭的水幕，使驼峰段30内形成真空。围绕水幕段32的外壁上有通水圈34，该通水圈34上有与所述压力水管35连接的接头，该通水圈34内有与各所述出水孔33连通的通道。
其中，本发明采用滤水箱18的迎水面为斜板20，并在斜板20上设置微拱形透水板21，有利于大面积过滤地下水、承载力大、结构受力，采用虹吸管28基座26的横断面为马鞍形，基座26骑坐于截水墙14两侧的土基10上，有利于减小自重、结构受力、镇固虹吸管28，采用在虹吸管28水幕段32管壁上设一圈出水孔，且每个出水孔的下缘口有圆弧泄槽，有利于出水孔出水时聚成封闭水幕，让驼峰段30内形成真空，出水孔内连续不断泻出的水在重力作用下将出水段31内形成管流，又进水段29内的水位在大气压力的作用下会升高直至没过驼峰顶构成虹吸，使得虹吸管28在较小水头差时获得泄流。
本发明运行时，首先把光伏板44、水泵39、电磁阀41、拍门启闭传感器、水位传感器42和水质传感器40的电缆与控制柜联接，打开控制柜的电源，为确保河口地下水库11水质做好换水的准备。
在蓄水期不需更换河口地下水库11的水时，由于虹吸管28驼峰顶为挡水建筑物13蓄水位12的高度，只要打开电磁阀41，让空气从通气管道27进入虹吸管28内，使得驼峰段30内形不成真空，无论大海水位2的变化，江河4的水都不会流入大海1。因在所有虹吸管28的出水口设置有拍门36，该些拍门36在自重与大海1水压力作用下紧闭虹吸管28的出水口，海水不会流入河口地下水库11。当江河水位高于挡水建筑物13蓄水位12及大海水位2时，江河水经地下沙砾8间隙、数根滤水管16、滤水箱18、一排虹吸管28及其拍门36、消力池17自动流向大海1。为了加大虹吸管28的泄流量，关闭所有虹吸管28上通气管道27的电磁阀41，让虹吸管28的驼峰段30内产生真空，在大气压强作用下形成虹吸，以较大的泄流量将河口地下水库11的水排泄入大海1，更换河口地下水库11的水。当江河水位低于虹吸管28内驼峰顶高程又高于大海水位2，需更换河口地下水库11的水时，先关闭通气管道27上的电磁阀41，再开启水泵39，让水经压力水管35、通水圈34从所有出水孔33中射出，在水幕段32内聚成封闭的水幕，使驼峰段30内形成真空，在虹吸作用下河口地下水库11内的水便经虹吸管28泄入大海1，待虹吸管28内产生虹吸泄水后关闭水泵39，直至江河水位与大海水位2平齐或低于大海水位2，虹吸管28不再泄水。当江河水位上涨高于大海水位2或大海水位2下降低于江河水位时，重复关闭电磁阀41，开启水泵39，水幕段32内产生封闭水幕，驼峰段30内再形成真空，虹吸管28继续泄水。
本发明具体的运行过程为：
(1)江河水位高于挡水建筑物13蓄水位12及大海水位2时虹吸管28虹吸泄流：由安装在基座26上、下游侧的水位传感器42，把江河水位或地下水位、大海水位2的信号传输给控制柜，控制柜控制关闭电磁阀41，阻止空气从通气管道27进入虹吸管28驼峰段30，让驼峰段30内产生真空，在大气压强作用下形成虹吸，河口地下水库11的水经虹吸管28的进水段29、驼峰段30、水幕段32、出水段31、拍门36，以较大的流量排泄入大海1，以达到更换河口地下水库11水的目的。
(2)江河水位低于虹吸管28驼峰顶高于大海水位2时虹吸管28虹吸泄流：由安装在基座26上、下游侧的水位传感器42，把江河水位或地下水位、大海水位2的信号传输给控制柜，由安装在滤水箱18内的水质传感器40，把河口地下水库11的水质信号传输给控制柜，控制柜按设定运行方案与程序控制电磁阀41和水泵39。当水质传感器40输出河口地下水库11水质不符合标准要求的信号，控制柜控制关闭电磁阀41，开启水泵39，水泵39出水管的水经压力水管35、水幕段32上通水圈34，从出水孔33射出聚成封闭的水幕，让驼峰段30内产生真空，在大气压强作用下形成虹吸，河口地下水库11的水经虹吸管28的进水段29、驼峰段30、水幕段32、出水段31、拍门36排泄入大海1；当水质传感器40输出河口地下水库11水质符合标准要求的信号，控制柜控制打开电磁阀41，让空气从通气管道27输入虹吸管28的驼峰段30内，使驼峰段30内形不成真空，虹吸管28不能虹吸，河口地下水库11的水不泄入大海1。