自动向地下注入压力水快速提升海边滩涂高度的方法与流程

文档序号:14244136阅读:958来源:国知局

本技术属于土地改造海边滩涂利用技术领域。

技术背景

地球上靠着海边的平原,都是河流带来的泥沙在海里沉淀后形成的,长江中下游平原是长江一直到海边都是平地,南京离海边有300百多公里,长江发大水时,南京天气预报长江水面高度到10米的警戒水位,达到、超过地平面了,长江水从这10米高度向0米的海洋流去,泥沙带到海洋,泥沙沉淀又成为陆地,根据化学物质不灭定理,海水是不会少的,近几年还在报道,雪山冰川在融化,海平面在上升,但是平原陆地比海平面越来越高,高差在加大,而且离海岸线越远越高,上海奉贤区有一段几百年前的石条砌的海堤,当时是用来抵挡海浪的,几百年过去了,陆地向海洋延伸了数公里,如今这个石条海堤比海平面高了几米,这一带已是平整的农田和人们居住的场所,所有的泥土没有海水的成分,所有海的影子荡然无存,只是考古的发现这个石条堤是海堤,怎么解释几百年后石条海堤比海平面高了几米,怎么解释南京的平原比海平面高了近10米,史书上有记载,如果几百年前地面比海平面高2米,这个海堤就没有建造的必要。黄河河口的泥沙堆积物也以每年2-3千米的速度向海洋推进,堆积的泥沙就成为了陆地,新形成的地面开始仅仅比河面、海面高几厘米,或者几十厘米,以后的河水、海水再不会漫到地面上,(特殊天气除外)但是这个河水带来的地面随着时间过去,特别是地面长了植物后,地面的高度越来越比河面、海面高了,唯一能解释的是下雨雨水渗入到地下,地下的土壤吸收了水分膨胀大了,就把地面抬高了,特别是地面生长了植物,植物能聚水能疏松土地,让雨水下渗的更快更多,有一点能说明这个观点,海岸边堆积起来的泥土都含有盐份,海水不再拍打地面上后,泥土的盐份没有了,并且长出了植物,盐份就是被雨水融化后流走了,或者被雨水融化后渗到地下去了,土地离海岸越远越没有盐分,这也符合早形成的土地接受的雨水多。

地理书上,江苏省在长江流域的地下有丰富的地下水,还号称是个地下海,是个可利用的水资源,问题是这个地下海是怎么来的?唯一解释就是无数年的雨水下渗形成的。

多年前上海市就有媒体报道,上海市区地面在下沉,接着上海市政府发布公告,企业不得随意开采地下水,还要求抽取地下水的单位,有条件的要采取回灌,这就说明地下水少了地面才下沉的,也能说明地下水撑起了地面,地下水多了就撑高了地面。

在江苏省启东县、如东县靠着黄海,海水退潮时滩涂向海里延伸数公里,滩涂都能走人,还没有淤泥下陷,这也是海水不断拍打的结果,只是延伸这么远的距离,虽然海潮退去后,很多渔民来赶海,在滩涂上能收获蛤、贝类、小蟹、小虾等,也有报道在滩涂养殖文蛤等,只是总感觉滩涂利用率太低,不能行船,湿地走路不方便也走不快,路程还远。我国近些年来围海开发的多了起来,政府也出台政策法规鼓励有序开发潮上滩和潮下滩,还有规划,禁止违章乱开垦等等,所有滩涂开发首先要筑堤坝,并且堤坝要高大,能抵挡海浪,都是平滩,筑好一个堤坝就要开一条大河,堤坝还要常常维护,滩涂前期开发的成本是很高的。

随着水坝、水电站建设的多起来,河水激流的洪峰越来越少,河水流淌缓慢了,清洁了,这样河水中的泥沙少了,海岸线向海洋延伸的速度慢了。



技术实现要素:

本发明公布的自动向地下注入压力水快速提升海边滩涂高度的方法,选定需要抬高的海边滩涂,设定需要提升滩涂,在地面以a150米×150米、b120米×120米、c90米×90米(图1)的为一个实施方块单元,每个方块单元设置一个水塔,在这方块单元里地里每隔a50米、b40米、c30米钻一个深孔,共9个孔,直径40厘米~16厘米,深度120米~50米,孔内填沙子成为沙子井,在离地面8米~4米处,用防锈钢管或者厚壁塑料管长8米~4米,放入填沙子的深孔内,管子高出地面20厘米~50厘米,管子内外都填满沙子,成为沙子管,沙子高度和地面齐平,在管子头上配制密封压盖,压盖不漏水又能承受1mpa的压力,在压盖下面管壁上设置内径1.5厘米~3厘米的自来水管,自来水管串联一个自来水表,再联接到40米~15米高的水塔的水箱底部,水箱高度对沙子管产生0.4pma~0.2pma的水压,水箱上有进水管并联接到抽水机,抽水机进水管连接到水源,水箱内有下水位开机阀和上水位停机阀,水塔有单独建立的或者高挂在风力发电杆的中部,水塔机架或者风力发电机的基座设置在方块单元的中间。

通过这样的设置,水塔内的水位低于下水位开机开关阀,开关阀打开,抽水机开始工作,向水塔内注水,水位达到上水位停机开关阀,开关关闭,抽水机停止工作,水塔内的水顺着金属管流进沙子管,水顺着沙子的间隙向下渗去,水渗出沙子管继续向下面的沙子底部渗去,同时水在井壁碰到泥土就向泥土内渗进去,一直到沙子的井底,水碰到泥土就向泥土里渗进去,由于来自水塔的水有压力,沙子里的水向泥土里渗的也快,水在地下扩散地渗入周边的泥土内,泥土吸入水分就膨胀开来,四周泥土都膨胀了,泥土就只有向上顶,这就把地面升高了。

附图说明

图1是自动向地下注入压力水的结构示意图,图中(1)是设定的a、b、c方块单元面积,(2)是水泵,(3)是进水管,水管连接到水源,(4)是风力发电机,(5)是安装在风力发电机电杆中的水箱,(6)是下水管,(7)是沙子管,沙子管的下面就是沙子井,(8)是水表,(9)是上水管,(10)上水位停机开关阀,(11)是下水位开机开关阀,(12)是水塔,(13)是水路连接自来水管道。

具体实施方法

本发明公布的自动向地下注入压力水快速提升海边滩涂高度的方法,选定确定需要抬高的海边滩涂,设定需要提升滩涂的地面范围,设定方块单元(1),a150米×150米、b120米×120米、c90米×90米的方块任意一个为实施单元,每个方块单元(1)设置一个水塔(12),在这方块单元里每隔a50米、b40米、c30米钻一个深孔,均布共9个孔,孔内放入沙子管(7),方块单元(1)没有绝对要求这样的尺寸,设置一定的尺寸便于以后的计算,测算出注水量,增高量等,滩涂的升高的高度与时间等要素,所有设置的钻孔直径40厘米~16厘米,深度150米~50米,孔内填沙子成为沙子井(7),在离地面8米~4米处,用防锈钢管或者厚壁塑料管长8米~4米,放入填沙子的深孔内,管子高出地面20厘米~50厘米,管子内外都填满沙子,成为沙子管(7),沙子高度和地面齐平,填沙子时在沙子上浇水,沙子随着水流向井下,沙子就自然将管子内外和泥土的井壁填满又塞紧了,随着今后的渗水,沙子对下面塞的更紧,但是沙子不会下陷,沙子的间隙永远保持可渗水。孔的直径大、深,渗水就多滩涂向上升高就快,还要考虑水源少,电力少就采用孔的直径小,深度浅一些,滩涂就上升慢一些,时间长一点。在地面上部分设置防锈钢管或者厚壁塑料管,就是不让水在这个层次渗出来,让这个地面上部分的土壤没有变化,保持原生态,整体上升。实际上地面上面的泥土层次有雨水下渗,为了不破坏这个土壤原生态,这个层次就不进行有压力的人工渗水。沙子管(7)内的沙子还起到过滤的作用,当时间长久,管子上面的沙子会虑下许多杂质和泥土,这时可以将有杂质和泥土的沙子换掉,重新放进干净沙子。

在管子头上配制密封压盖,压盖不漏水又能承受1mpa的压力,防锈金属管承压没有问题,塑料管的管壁要求厚,也能达到承压要求,压盖是能开关的,且又密封不漏水,在压盖下面管壁上设置内径1.5厘米~3厘米的金属自来水管(13),金属自来水管联接在40米~15米高的水塔(12)底部,水塔(12)提高或者降低,水压就跟着提高或者降低,水塔(12)高度对沙子管产生0.4pma~0.2pma的水压,实际上液体的水在高度上自有一个压强比,离水面距离越深压力越大,沙子井底部的水压会很大,只是有了沙子的阻力作用,沙子井底的水压不能按实际水深计算,而沙子只要不被泥土堵塞,沙子井越深水的压力是越大,水向泥土的渗透也越快。

水塔(12)上有进水管(9)并联接到抽水机(2),水塔(12)内有下水位开机阀(11)和上水位停机阀(10),当水位低于下水位开机阀(11)时,下水位开机阀(11)接通电源,抽水机(2)开始工作,将水抽到水塔的水箱(5)内,当水位升到上水位停机阀(10),上水位停机阀(10)电源断掉,抽水机(2)就停止工作,整个水塔(12)补水是全自动的,而水塔内有了水,水就顺着水塔下面的下自来水管(13)流入各个沙子管(7),水塔(12)以一个方块单元(1)建立一个,也能几个单元建立一个大的水塔,几个单元合在一起的管道铺设的多,现在风力发电很多,能结合起来在选定要升高的滩涂上建设风力发电站,风力发电站的支撑立杆是空心的,水塔的水箱(5)就设置在风力发电机(4)的支撑立杆的中心,即不影响风力发电机(4)的工作,还省却建设一个水塔(12)。

通过这样的设置,水箱(5)内的水顺着自来水管(13)流进沙子管(7),水顺着沙子的间隙向下渗去,水渗出沙子管继续向下面的沙子底部渗去,同时水在井壁碰到泥土就向泥土内渗进去,一直到沙子井的井底,由于来自水塔的水有压力,沙子里的水向泥土里渗的也快,水在地下扩散地渗入周边的泥土内,泥土吸入水分就膨胀开来,四周泥土都膨胀了,泥土就只有向上顶,这就把地面升高了。

大江大河将溶解在水里的泥土沙子带着流淌到几千公里外的海洋,但是海洋的水没有把泥沙水带到或者说传递到更远,这是海水中含有许多化学成分,其中的成分起着净化水质,沉淀泥沙的作用,(如明矾)在江河的入海口,常常看到这样的现象,河水和海水有着明确的分界线,因此进入海洋的河水中的泥沙很快在海岸边沉淀下来,同时海水里的植物、动物所占比例很少,特别是细菌极少,海滩泥土里的有机物就极少,所以沉积在海水里的泥土不下陷,每当退潮时,人们在海滩上向海洋方向能走数公里,没有下陷的滩涂,从没有可担心的下陷海滩。(而湖泊和慢流水的河流产生的淤泥能陷下人成为可怕的沼泽)泥沙是河水带到海洋下沉海底,沉积垒高上来到了海面就是海滩,海滩是层层泥土压上来的,靠海面的海滩还不断受到海水的拍打,也就把泥土打实了,当海滩升高成为离水滩涂时,每当下雨的雨水首先给地面吸收,吸收不了的流的多了就成为河,地面吸收的雨水在重力的作用和水本身所有的下渗特性不断地向下面渗去,隔一些天又下雨,地面吸收了雨水后雨水又不断下渗······,如此循环,天长日久,无数年后,地下的水越积越多,泥土吸收了水分就膨胀,四面的泥土都在膨胀,膨胀的泥土就向上顶,下面聚积的水很多了也会把泥土顶高,这时候露在上面的滩涂就长高了,这个长是很缓慢的。有报道华北平原黄河入海口的地质在变动,地面平均每年长高1.8mm,实际上应该是雨水下渗造成的地面长高,这个地区每年降雨量是800mm多。以江苏省内的长江下游平原和苏北平原为列,以黄河下游广大平原为列,这里的平原是看不出高差的平原,也基本是离海岸越远海拔越高,是渐渐高的,这也说明一个事实,离海岸越远形成的陆地越早,接受的雨水也越多,地面就上升的高,从海岸到内地,地面是一条直线的升高斜线,而地球的地质变化,地面不是平面的,是有起伏高低的。上海奉贤区拓林镇东的一条奉拓公路,保存有一条石条砌的海堤,是两百多年前修建的挡海浪的海堤,现在海岸线离海堤有几公里了,而现在这个海堤地面已经高出海平面快要2米了,海洋的平面并没有减少,有报道说海平面还在上升,地面高出海平面近2米是没有必要修建海堤挡海水的,修建海堤时,地面肯定与海平面高差不大,才修建的海堤,如今海堤的地面高于海平面这么多,只有一个解释,海堤周围地面连同海堤长高了,而高的原因就是泥土吸收了水分,泥土膨胀而升高了地面。基于这样理论和现象,本发明的方法是可行的。

海边的滩涂经过漫长的岁月,在自然状态下肯定是会升高的,本方法只是将升高的时间提前了,升高的速度加快了,并且只是整体升高地面,不会对生态产生任何影响。本方法是人为改变了滩涂的自然上升,本方法不能过度使用,一般出水滩涂升高1米即可,再多就要看实际状况而定。对于沙子井渗到地下的水,安装深管子需要时还能抽出水来使用。

抽水机是自动工作的,水塔内的水位低于下水位开机阀,开关阀打开,电路接通,抽水机开始工作,向水塔内注水,水位达到上水位停机阀,开关阀关闭,电路断掉,抽水机就停止工作,因此抽水机不需要人工管理,水塔的高度就决定水的压力大小,需要渗水快水塔设置的就高,现在很多海边都安装了风力发电站,风力发电站的支撑杆是中空的,水箱可以安装在里面,上下水管在里面接到下面的基座再引申出来,水管再接到各个设置的沙子渗水井,抽水机的电动机也设置在里面,外观就没有变化,电路直接接发电机的电路,这样也就不需要外接电源,省掉外接电源所需要长距离的拉线,更加成为一个无人管理的自动化的系统,并且这个系统简单可靠,一旦建成就是无成本的运转工作。

抽取的水应该是干净的清水,因为长时期抽取水很多,取水点要和河流贯通,这样能保证水量,河水进行简单过滤,没有杂质堵住水塔和管道,定期打开沙子管的密封压盖,沙子也有过滤功能,看到有杂物和泥土,就将有杂质和泥土的沙子换掉,保持沙子的畅通。

本方法同样可以用在许多平原地区,还有许多低洼的地方,只要选择的地方下面全是泥土层,并且土层越厚越好。要碰到海滩的本身下面就是沙子,再打沙子井是没有用的,如果下面是岩石,也不能做沙子井的。

所有设备在运用结束后全部可以回收,再进行下一次使用,只有沙子放弃,沙子成本很低,沙子在方块单元所占比值极小,对滩涂影响可以忽略。

我国的海岸线很长,海岸边空气好,雨水充足,交通便利,滩涂平坦,泥土单一,一旦开发成功,经济效益好,并且管理方便,目前已经开发了许多滩涂,就是已经开发的滩涂仍然可以采用本方法,再把地面提升高,还有许多待开发,运用本方法投入少,人工少,且提升的滩涂因为地势高,更有利于种植,养殖,及人们的居住和活动。

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