高低闸门联合运用的灌溉分水闸的制作方法

本实用新型涉及水利灌溉技术领域，特别是指一种高低闸门联合运用的灌溉分水闸。

背景技术：

当前，土壤质量退化问题早已受到各国土壤专家学者的普遍关注。土地是我国作为农业大国的重要资源，是粮食安全的基础。我国早在50年代即有对土壤退化问题的研究，但截至目前，有关土壤退化的研究，其范围和深度都有较大的局限。对于引多沙河流的灌区，实现泥沙科学利用改良灌溉土壤和预防土壤沙化退化，提高灌区土壤承载能力，对灌区的可持续发展有极其重要的意义。在我国引黄灌区大多兴建于上世纪五六十年代，引水引沙运行已半个多世纪，入田泥沙量越来越多。目前一般笼统的说引黄可以对土地进行淤改。但对这越来越多的入田泥沙对灌区土壤质地、结构、肥力的量化影响是怎样的？入田泥沙是否对土壤的质量有持续改良的作用？有没有引起土壤沙化退化的潜在趋势？怎样科学调水配沙利于土壤质量持续提高和防控田间土壤沙化退化？对这些问题目前都缺乏监测和研究。

虽然目前也存在一些能够实现分层取水的装置，一方面，现有装置都是针对不同水层的利用，而并没有考虑不同沙粒对土壤的改良作用；另一方面，这些设备或者闸门系统要么结构复杂、难以控制；要么安装调试过程复杂，不利于对现有闸门的改造，会造成巨大的资源浪费。因此，发明人在实现本实用新型的过程中发现现有技术至少存在以下缺陷：设备复杂导致制作、安装以及调试困难，且不能与已有的闸门系统相匹配。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种高低闸门联合运用的灌溉分水闸，能够对已有闸门进行改进，使得整个闸门系统的制造、安装以及调试、使用均极为简便。

基于上述目的本实用新型提供的一种高低闸门联合运用的灌溉分水闸，包括：位于前端的高闸门、位于后端的低闸门以及用于控制所述高闸门和所述低闸门的启闭设备；其中，所述前端是指靠近上游的位置，所述后端是指靠近下游的位置；所述启闭设备用于开启或关闭所述高闸门和所述低闸门；所述高闸门的高度高于上游的水位高度，所述低闸门的高度低于上游的水位高度。

可选的，所述低闸门和/或高闸门为高度可调节的闸门，用于通过调节低闸门和/或高闸门的高度调节分水闸取水的高度。

可选的，所述低闸门包括多组高度由低到高排列的系列闸门，所述多组闸门能够独立控制，使得通过选定提起的闸门和保留的闸门实现闸门高度的调节。

可选的，所述低闸门包括多层依次连接的闸门，且连接关系均为可拆卸式连接；所述低闸门通过选定提取闸门的层数实现闸门高度的调节。

可选的，所述分水闸还包括水沙监测设备，所述水沙监测设备用于监测不同水位或水层的含沙量以及相应的沙粒大小，并且将监测结果反馈给所述启闭设备，使得所述启闭设备根据不同的灌溉需求控制高闸门和低闸门的启闭状态。

另一方面，本实用新型还提供了一种高低闸门联合运用的灌溉改良土壤的方法，包括：

根据下游土壤的特点，获取下游土壤所需泥沙颗粒大小对应的水层高度；

根据需要的水层高度，设定所述启闭设备的控制指令，使得所述高闸门和所述低闸门启动后的状态能够将所需水层高度的水沙引放入下游的土壤中。

可选的，所述启闭设备先控制所述低闸门的启动，然后控制所述高闸门的启动。

可选的，当下游土壤为径粒较粗的砂质土壤时，所述启闭设备控制所述低闸门闭合，而使得所述高闸门抬起，进而将上游水的中表层径粒较细的沙粒引入下游土壤；当下游土壤为径粒较细的粘质土壤时，所述启闭设备控制所述低闸门和所述高闸门均开启抬起，进而将上游水的底层径粒较粗的沙粒引入下游土壤。所述高低联合运用的灌溉分水闸具体开启的高度组合由灌溉土壤改良所需要的沙粒大小所在的水层高度决定。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的高低闸门联合运用的灌溉分水闸通过在常用的高闸门后端再设置一个高度较低的低闸门，然后通过高低闸门的联合运用实现对不同高度水层的取水、取沙，这样，不仅使得整个闸门系统极为容易实现，容易控制和调试，而且对于现有闸门系统来说，完全可以直接通过在闸门后端设置低闸门实现，也即可以在不破坏现有闸门系统的基础上实现分层取水的闸门系统，提高取水取沙的效率和效果。所述灌溉改良土壤的方法结合土壤及水沙监测结果，实施测土配沙，通过改进的分水闸科学调度水沙，实现粘性土壤调用底下层粗沙、砂性土壤调用表上层细沙来改善土壤结构提高土壤质量，提高灌区土地资源承载力，实现灌区土地资源的高效永续利用。因此，本实用新型所述的高低闸门联合运用的灌溉分水闸及灌溉改良土壤的方法，不仅能够对已有闸门进行改进，使得整个闸门系统的制造、安装以及调试、使用均极为简便，而且通过测土配沙、科学调度水沙，大大提高了灌区土壤的质量，提高灌区土壤承载能力，促进灌区可持续发展。

附图说明

图1为本实用新型提供的高低闸门联合运用的灌溉分水闸的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的高低闸门联合运用的灌溉分水闸中低闸门的一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型提供的高低闸门联合运用的灌溉分水闸中低闸门的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

针对现有的闸门设计，发明人发现一方面现有技术中的闸门系统结构极为复杂，不容易实现以及对已有闸门的改进，另一方面，现有技术中的都是针对水层的利用，其最终改良的效果并不如预期理想。而发明人发现当前对于许多引黄灌区来说，不同沙粒对灌区土壤的改良作用不能忽略，因而针对于此，发明人设计了一种极为简便的分水闸，不仅极为容易实现，而且能够直接在现有闸门系统上进行改进，省时省力。此外，还通过对土壤及水沙的监测，进而科学合理的调水调沙，对灌区土壤进行精确改良。

一个具体的实施例中，本实用新型是一种科学利用浑水泥沙精准改良土壤结构的方法以及对应实现该方法的装置，也即实现这一方法是通过监测土壤和水沙并且利用一种实用新型的高低闸门联合运用的灌溉分水闸的组合运用，所述分水闸包括前后高、低两个闸门、闸室、启闭设备以及闸后消能设施等配套设备。主要针对引黄灌区或其它引多沙河流灌区渠道分水闸实现科学分层利用泥沙改良灌溉土壤而设计。应用所述分水闸可以实现科学调水调沙，通过对土壤结构和灌溉水沙的监测，实施测土配沙，对土壤质量精准改良。具体根据灌溉地块的土壤粘壤结构性状的监测结果和黄河水沙颗粒大小的监测结果，利用所述分水闸取不同水层相应不同含沙量和颗粒粒径的浑水，实现科学调度水沙，配送灌溉地块需要的水沙养分颗粒，改善土壤结构，改善土壤的保水透气性能，增加土壤肥力，预防或修复浑水灌溉灌区土壤沙化，增加灌区土壤承载能力，促进多沙灌区可持续发展。例如：当灌溉地块土壤为粒径较粗的保水保肥较差的沙性土壤时，可以利用所述分水闸只提起前面的高闸门于水面之上，而后面的低闸门拦截下层的粗颗粒泥沙，将偏表层的含沙量较低、粒径较小的沙粒随水引入田间灌溉，可改良偏沙的土壤结构，增加土壤的保水保肥性；反之，当灌溉地块土壤为粒径较细的透气性较差的粘性土壤时，可以利用该工程技术装置，将前后高低闸门同时提起适当高度，将偏底层的含沙量较高、含沙粒径较大的沙粒随水引入田间灌溉，则可改良偏粘的土壤，增加土壤的透气性。所述分水闸在引多沙河流的灌区的泥沙田间科学利用提高土壤质量和预控土壤沙化中具有广泛的推广价值。结构简单，应用灵活，将在包括引黄灌区在内的多沙灌区科学利用引进泥沙改良灌溉土壤中长期发挥效益，具有巨大的经济效益、生态效益和社会效益。

参照图1所示，为本实用新型提供的高低闸门联合运用的灌溉分水闸的一个实施例的结构示意图。所述高低闸门联合运用的灌溉分水闸包括：位于前端的高闸门1、位于后端的低闸门2以及用于控制所述高闸门和所述低闸门的启闭设备3；其中，所述前端是指靠近上游4的位置，也即使得高闸门1位于整个闸门系统的前端，直接与上游4的水接触；所述后端是指靠近下游5的位置，使得在非灌溉时，所述低闸门2处于非工作状态，而在灌溉时才与所述高闸门联合使用实现不同水沙的调用。所述启闭设备3用于开启或关闭所述高闸门1和所述低闸门2，也即所述启闭设备3能够独立对所述高闸门1或所述低闸门2实现抬起或者下降，最终实现闸门的启闭；而且所述启闭设备3能够通过调节所述高闸门1或所述低闸门2抬起的不同高度实现引用不同水层的水沙灌溉。所述高闸门1的高度高于上游4的水位高度，所述低闸门2的高度低于上游4的水位高度。这样，打开所述高闸门1而关闭所述低闸门2时，能够将中上层的泥沙引入灌溉渠，利用颗粒较细的泥沙对土壤改良；将所述高闸门1和所述低闸门2均开启时，能够将位于底层的泥沙引入灌溉渠，进而利用颗粒较粗的泥沙对土壤进行改良。

由上述实施例可知，本实用新型实施例所述的高低闸门联合运用的灌溉分水闸通过在常用的高闸门后端再设置一个高度较低的低闸门，然后通过高低闸门的联合运用实现对不同高度水层的取水、取沙，这样，不仅使得整个闸门系统极为容易实现，容易控制和调试，而且对于现有闸门系统来说，完全可以直接通过在闸门后端设置低闸门实现，也即可以在不破坏现有闸门系统的基础上实现分层取水的闸门系统，提高取水取沙的效率和效果。所述灌溉改良土壤的方法结合土壤及水沙监测结果，实施测土配沙，通过改进的分水闸科学调度水沙，实现粘性土壤调用底下层粗沙、砂性土壤调用表上层细沙来改善土壤结构提高土壤质量，提高灌区土地资源承载力，实现灌区土地资源的高效永续利用。因此，本实用新型所述的高低闸门联合运用的灌溉分水闸不仅能够对已有闸门进行改进，使得整个闸门系统的制造、安装以及调试、使用均极为简便，而且通过测土配沙、科学调度水沙，大大提高了灌区土壤的质量，提高灌区土壤承载能力，促进灌区可持续发展。

在本实用新型一些可选的实施例中，所述低闸门2和/或高闸门1为高度可调节的闸门，用于通过调节低闸门2和/或高闸门1的高度调节分水闸取水的高度。其中，所述高度调节的方式既可以设置为通过伸缩机构实现，也可以设置为通过导轨滑动实现。例如：可以将所述低闸门在地底部分设置一端长度，通过将低闸门抬起实现所述低闸门不同高度的调节；或者，将低闸门设置为上下两端结构，且上下两端结构通过可伸缩的气缸等伸缩部件连接。这样，通过调节所述低闸门或高闸门的高度，并且利用高低闸门的配合使用，能够实现对不同水层的取水取沙，提高土壤改良的精确性和准确性。

在本实用新型进一步可选的实施例中，参照图2所示，所述低闸门2包括多组高度由低到高排列的系列闸门，所述多组闸门能够独立控制，使得通过选定提起的闸门和保留的闸门实现闸门高度的调节。也即，通过将低闸门设置为由多组不同高度的闸门组成，这样，通过选定留下某一高度的闸门而将其余闸门均抬起，可以实现所述低闸门2不同高度的调节。

在本实用新型另一个可选的实施例中，参照图3所示，所述低闸门2包括多层依次连接的闸门，且连接关系均为可拆卸式连接；所述低闸门通过选定提取闸门的层数实现闸门高度的调节。

可选的，所述低闸门与所述高闸门既可以相互靠近，也可以具有一定距离。

在本实用新型另一个可选的实施例中，所述分水闸还包括水沙监测设备，所述水沙监测设备用于监测不同水位或水层的含沙量以及相应的沙粒大小，并且将监测结果反馈给所述启闭设备，使得所述启闭设备根据不同的灌溉土壤需求控制高闸门和低闸门的启闭状态。本实用新型不仅在于对于闸门系统的改进，而且在于通过对灌溉土壤和水沙的监测，进而能够合理利用不同水层的水沙对土壤进行改良。也即本实用新型首次提出利用泥沙资源科学改良灌区土壤的设计，能够实现更为准确的土壤改良。因此，本申请的保护要点之一在于：率先提出的“测土配沙”的方法和通过监测土壤和水沙及分层取水沙实现这一科学灌溉改良土壤的方法。

在本实用新型的另一方面，还提出了一种高低闸门联合运用的灌溉改良土壤的方法，通过利用上述实施例中任意一项所述分水闸，能够科学利用泥沙实现对土壤的精确改良。在一些可选的实施例中，所述高低闸门联合运用的灌溉改良土壤的方法包括：

根据下游土壤的特点，获取下游土壤所需泥沙颗粒大小对应的水层高度；根据需要获取的水层高度，设定所述启闭设备的控制指令，使得所述高闸门和所述低闸门启动后的状态能够将所需水层高度的水放入下游的土壤中。具体的，当灌溉地块土壤为粒径较粗的保水保肥较差的沙性土壤时，可以利用所述分水闸只提起前面的高闸门于水面之上，而后面的低闸门拦截下层的粗颗粒泥沙，将偏表层的含沙量较低、粒径较小的沙粒随水引入田间灌溉，可改良偏砂性的土壤结构，增加土壤的保水保肥性；反之，当灌溉地块土壤为粒径较细的透气性较差的粘性土壤时，可以利用该工程技术装置，将前后高低闸门同时提起适当高度，将偏底层的含沙量较高、含沙粒径较大的沙粒随水引入田间灌溉，则可改良偏粘性的土壤，增加土壤的透气性。这样，通过利用水沙监测，能够合理利用适当的泥沙改良土壤，提高改良土壤的效果。

在本实用新型一些可选的实施例中，所述启闭设备先控制所述低闸门的启动，然后控制所述高闸门的启动。这样，能够防止上游水对低闸门启闭的影响，进而提高整体系统控制的稳定性和可靠性。

在本实用新型一些可选的实施例中，当下游土壤为径粒较粗的砂质土壤时，所述启闭设备控制所述低闸门闭合，而使得所述高闸门抬起，进而将上游水的中表层径粒较细的沙粒引入下游土壤；当下游土壤为径粒较细的粘质土壤时，所述启闭设备控制所述低闸门和所述高闸门均开启抬起，进而将上游水的底层径粒较粗的沙粒引入下游土壤。所述高低联合运用的灌溉分水闸具体开启的高度组合由灌溉土壤改良所需要的沙粒大小所在的水层高度决定。

在本实用新型一些可选的实施例中，所述分水闸还包含与闸门配套的相关设备，例如：闸室、启闭机房、闸后消能设施等等。其中，位于前端的高闸门的高度与普通闸门的高度一样选择，或者直接采用已有的闸门作为高闸门。低闸门的高度视闸前渠道内的日常水位选定。具体要综合引水流量变化幅度和粗沙分布高度及田间土壤质地结构等因素来确定。根据设计分水流量的大小，闸室可设计为1孔、2孔等。一般灌区支渠分水闸一孔的居多。高低闸门分别设启闭机。根据灌区的信息自动化建设情况，可以是自动启闭闸门，也可以是半自动启闭闸门。

在一些可选的实施例中，所述分水闸可只提起前面的高闸门，视灌区取水取沙需要，提至需要的开启度，后面的低闸门起拦截底部粗沙入分水渠和田间的作用；所述分水闸也可以高低闸门同时提起需要的开启高度，或取底层含粗沙水流，或取低中层水流，或提至水面以上取全断面水流，视灌区取水取沙的需要。例如：当灌溉地块土壤为粒径较粗的保水保肥较差的砂质土壤时，可以利用该实用新型工程技术装置，只提起前面的高闸门于水面之上，用后面的低闸门拦截下层的粗颗粒泥沙，将偏表层的粒径较小的粘性沙粒随水引入田间灌溉，可改良砂质土壤的结构，增加土壤的保水保肥性。当灌溉地块土壤为粒径较细的透气性较差的粘质土壤时，可以利用该工程技术装置，将前后高低闸门同时提起适当高度，将偏底层的含沙粒径较大的沙粒随水引入田间灌溉，则可改良粘质土壤，增加土壤的透气性。而且可根据取水取沙需要，高低闸门同时提起任意高度，实现不同需求的取水取沙组合。灵活便利，结构稳定，效益显著。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本实用新型难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本实用新型难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本实用新型的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本实用新型的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本实用新型。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本实用新型的具体实施例对本实用新型进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。