一种海水人工湖自动纳潮分层取水闸门装置的制作方法

本实用新型属于生态水力学领域，特别涉及一种海水人工湖自动纳潮分层取水闸门装置。

背景技术：

长江河口邻近海域含沙量高，水体透明度低，水体感观较差。近年来，随着生活水平的提高，人们对于沿岸海域的水体环境的景观要求也逐渐提高。海岸潮间带通过围海，隔离外围水体，构建人工海水湖，试图得到形成清澈的沿岸水域。然而，为了防止藻类爆发，需要不断地通过水体交换来加快换水频率来促进海水湖内的水体循环。但在高频率的换水状态下，外海的高含沙量补给水源，不能提供该较低含沙量的海水，从而无法满足海水人工湖泊的亲水性要求和景观美学要求。

外海含沙量浓度在大、中、小潮期间整体呈带状分布，越接近岸边，浓度越高。外海含沙量浓度垂向分布变化特征也十分明显，随着水深的增加，含沙量逐渐升高，最高含沙量出现在底层，最低含沙量出现在表层，表、中、底层的含沙量比值经常会达到1：10：20。

可见，海水中含沙量分布具有这两个特征：越靠近岸边，含沙量越高；越靠近海床底部，含沙量越高。如果通过普通闸门直接取水，岸边高浓度含沙量的底层和中层海水会随着低含沙量的表层海水一起通过闸门进入湖区，从而无法满足湖区的换水水质要求。

此外，外海潮位变化过程较快，且在规则半日潮和不规则半日潮海域，昼夜各有一次涨、落潮过程。通过人工操作闸门进水，无法实现实时准确进水操作，会使得进入湖区的换水量减小。

以上这两点，都会导致无法满足海水人工湖足额的换水量，从而影响湖区水质，影响亲水性和景观美学要求。

就目前来说，人工海水湖尚没有可以通过闸门自动控制取水且可以实现对中上层低含沙量水层的分层取水要求的装置和设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述背景技术存在问题，提供一种海水人工湖自动纳潮分层取水闸门装置。所述装置适用性强，操作简单；所述方法能够简便、快速地操作试验装置，获得试验所需要的水体。

本实用新型提供的技术方案是：一种海水人工湖自动纳潮分层取水闸门装置，该装置包括多个从上至下依次连接的闸门单元，所述闸门单元包括固定片、分片式闸门、外海侧压力传感器、外海侧含沙量探测仪、湖区侧压力传感器、铰链杆、电动开闭门器；分片式闸门通过铰链杆铰接在固定片上，通过电动开闭门器控制分片式闸门的打开或关闭；外海侧压力传感器和外海侧含沙量探测仪布置在分片式闸门外侧，湖区侧压力传感器布置在分片式闸门内侧。

进一步的，所述外海侧压力传感器、外海侧含沙量探测仪、湖区侧压力传感器处于同一水平位置，均位于分片式闸门的底部。

进一步的，所述外海侧压力传感器固定在固定片上，用于探测外海水位；所述外海侧含沙量探测仪固定在固定片上，用于探测外海水体含沙量；所述湖区侧压力传感器固定在固定片上，用于探测湖区水位。

进一步的，所述分片式闸门和固定片均采用耐海水腐蚀金属，如耐海水钢、铜合金等。

进一步的，所述分片式闸门边缘处包裹防海水腐蚀密封材料。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1、本实用新型提供的装置以便于进入湖区后的水体达到试验或实际需求，有利于海洋开发利用。

2、本实用新型可以通过调节分片式闸门数量，对外海浑浊海水实现分层取水，从而使其含沙量大幅降低，以实现湖区用水水质需求。针对潮位过程变化幅度较大的海域，可以根据潮位过程设置每块分片式闸门的高度；也可以通过设置取水水体的含沙量，通过含沙量探测仪精确取水，使得进入湖区的海水含沙量满足要求。可以通过压力传感器实现实时纳潮取水，增加湖区换水水量。

3、本实用新型提供的装置操作简单，实用性强，能够减小试验仪器调整时间，缩短试验周期。

4、本实用新型提供的装置采用模块化组装，可根据各地海域潮汐特征、水体含沙量情况以及湖区的需水要求，随时调整纳潮取水方案，适用性强。

附图说明

图1是本实用新型的剖面示意图(外海侧)；

图2是本实用新型的剖面示意图(湖区侧)；

图3是本实用新型的俯视示意图；

图中：1、分片式闸门，2、外海侧含沙量探测仪，3、外海侧压力传感器，4、铰链杆，5、固定片，6、电动开闭门器，7、湖区侧压力传感器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，特举以下实施例，并配合附图详细说明如下。但他们并不构成对本实用新型的限制。

图1～图3所示，一种海水人工湖自动纳潮分层取水闸门装置，该装置包括多个从上至下依次连接的闸门单元，闸门单元的数量根据实际情况而定；所述闸门单元包括分片式闸门1、外海侧含沙量探测仪2、外海侧压力传感器3、铰链杆4、固定片5、电动开闭门器6、湖区侧压力传感器7；分片式闸门1通过铰链杆5铰接在固定片5上，固定片5不可移动；分片式闸门1内侧有电动开闭门器6，电动开闭门器6的固定端与固定片5相连，电动开闭门器6的执行端与分片式闸门1相连，可拉动和推动分片式闸门1实现开或关。外海侧压力传感器3和外海侧含沙量探测仪2布置在分片式闸门1外侧，湖区侧压力传感器7布置在分片式闸门1内侧。

为确保获得同一水层上的水位信息和含沙量信息，消除由水层高度差造成的测量误差，所述外海侧含沙量探测仪2、外海侧压力传感器3、湖区侧压力传感器7处于同一水平位置，均位于分片式闸门1的底部。

所述外海侧压力传感器3固定在固定片5上，用于探测外海水位；所述外海侧含沙量探测仪2固定在固定片5上，用于探测外海水体含沙量；所述湖区侧压力传感器7固定在固定片5上，用于探测湖区水位。

所述分片式闸门1和固定片5均采用耐海水腐蚀金属，如耐海水钢、铜合金等。

所述分片式闸门1边缘处包裹防海水腐蚀密封材料，使分片式闸门1之间不透水。

实施时，外海侧含沙量探测仪2、外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7的探测信号均传回至上位机，该上位机具有屏幕，可以显示外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7传回的压力数据，比较湖区内外两侧水位高低，以及外海侧含沙量探测仪2得到的水层含沙量值，上位机通过电动开闭门器6控制分片式闸门1打开或关闭；电动开闭门器6可选自上海永顾实业有限公司的电动开闭门器shxf、成都蓬远科技有限公司的电动开门机等多种型号产品，但不限于此。

下面针对两种情况来详细说明本装置的使用方法。

实施例1：

假设有n个闸门单元，分片式闸门从下至上，记为分片式闸门m1、分片式闸门m2、分片式闸门m3、…、分片式闸门mn；

a.人工湖初始状态为湖区内海水处于水位ta；取水含沙量要求小于等于s1；湖区最高水位设定为hm；外海涨潮时，外海水位tb升高，并逐渐超过ta；根据分片式闸门m1两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位tb大于ta；此时，根据分片式闸门m1外侧的外海侧含沙量探测仪2，可知外海水层中水体的含沙量；如果位于分片式闸门m1处水层的水体含沙量大于s1，则分片式闸门m1继续关闭；如果含沙量小于或等于s1，则该分片式闸门m1打开纳潮，湖区水位ta上升至ta1；

b.外海水位从tb继续升高至tb2，其中tb2超过分片式闸门m1的高度，并到达分片式闸门m2的高度；根据分片式闸门m2两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位tb2大于ta(或ta1)；此时，根据分片式闸门m2外侧的外海侧含沙量探测仪2，可知外海水层中位于分片式闸门m2处水层的水体含沙量；如果含沙量小于或等于s1，则该分片式闸门m2打开纳潮，湖区水位ta(或ta1)上升至ta2；如果含沙量大于s1，则分片式闸门m2继续关闭；

c.外海水位从tb2继续升高至tb3，其中tb3超过分片式闸门m2的高度，并到达分片式闸门m3的高度；根据分片式闸门m3两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位tb3大于ta2(或者之前的ta1、ta)；此时，根据分片式闸门m3外侧的外海侧含沙量探测仪2，可知外海水层中位于分片式闸门m3处水层的水体含沙量；如果含沙量大于s1，则分片式闸门m3继续关闭；如果含沙量小于或等于s1，则分片式闸门m3打开纳潮进水；

d.如果外海水位上升过程中，底部含沙量升高；则如果之前分片式闸门m1和分片式闸门m2水层含沙量均不满足要求，则分片式闸门m1和分片式闸门m2自动关闭，只留有水层含沙量满足要求的分片式闸门m3打开纳潮；

e.外海水位持续升高，超过分片式闸门mn-1的高度，并到达分片式闸门mn的高度；根据分片式闸门mn两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位大于湖区水位；此时，根据分片式闸门mn外侧的外海侧含沙量探测仪2，可知外海水层中位于分片式闸门mn处水层的水体含沙量；如果含沙量大于s1，则分片式闸门mn继续关闭；如果含沙量小于或等于s1，则分片式闸门mn打开纳潮进水；

f.外海水位下降过程中，如果底部含沙量逐渐增加，则相应水层闸门1会依次自下而上关闭；或者水层分片式闸门1两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7感知湖区水位高于外海水位，为防止湖区海水倒流，则关闭该水层的分片式闸门1；

g.如果外海水位在一个涨落潮周期内始终低于湖区水位，或者外海水层含沙量大于s1，则所有闸门单元1一直处于关闭状态；

h.如果湖区水位到达最高水位hm，则分层取水结束，所有闸门单元1根据外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7感知信号自动关闭；

i.下次纳潮取水过程重复a～h。

实施例2：

假设有n个闸门单元，分片式闸门1从下至上，记为分片式闸门m1、分片式闸门m2、分片式闸门m3、…、分片式闸门mn；

a.湖区藻类爆发，需要大量换水；此情况下，可不设置取水的含沙量限定值，人工湖初始状态为湖区内海水处于水位ta；湖区最高水位设定为hm；

b.外海涨潮时，外海水位tb升高，并逐渐超过ta；根据分片式闸门m1两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位tb大于ta，则该分片式闸门m1打开纳潮，湖区水位ta上升至ta1；

c.外海水位从tb继续升高至tb2，其中tb2超过分片式闸门m1的高度，并到达分片式闸门m2的高度；根据分片式闸门m2两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位tb2大于ta1，则该分片式闸门m2打开纳潮，湖区水位ta1上升至ta2；

d.外海水位从tb2继续升高至tb3，其中tb3超过分片式闸门m2的高度，并到达分片式闸门m3的高度；根据分片式闸门m3两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位tb3大于ta2，则分片式闸门m3打开纳潮进水，湖区水位ta2上升至ta3；

e.外海水位持续升高，超过分片式闸门mn-1的高度，并到达分片式闸门mn的高度；根据分片式闸门mn两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7，可知外海水位大于湖区水位，则分片式闸门mn打开纳潮进水；

f.如果湖区水位未到达最高水位hm，但某水层分片式闸门1两侧的外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7感知湖区水位高于外海水位，为防止湖区海水倒流，则关闭该水层的分片式闸门1；如果湖区水位到达最高水位hm，则分层取水结束，所有闸门单元1根据外海侧压力传感器3和湖区侧压力传感器7感知信号自动关闭；

g.下次纳潮取水过程重复a～f。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。