一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法

摘要

本发明公开了一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法，包括：蓄水池，恒流放水子系统和均匀出流子系统。本发明的恒流放水子系统能够实现根据蓄水池水位变化自动调节堰板高度，维持堰上水头恒定，从而保持出流量的恒定。同时，匹配均匀出流子系统，能够保持水位以设置的溢流深度均匀漫滩。从而有效的节省人力物力，提高滩区补水效率和效益，同时避免直接放水漫滩带来的滩区冲刷侵蚀和滩地补水覆盖面积小的问题。系统操作简单，自动化程度高。

权利要求

1.一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统，其特征在于，包括蓄水池（1）、恒流放水子系统（2）和均匀出流子系统（3）；

所述蓄水池（1）、恒流放水子系统（2）和均匀出流子系统（3）依次连接；

所述蓄水池（1）具有作为水源、沉沙和模拟生态湖泊的功能；

所述恒流放水子系统用于调节蓄水池（1）的出流量，实现恒流放水；

所述均匀出流子系统（3）用于控制漫滩水量均匀出流，保持水位以设置的溢流深度均匀漫滩；

所述蓄水池（1）的一侧设置有出水口，所述出水口与恒流放水子系统连通；

所述恒流放水子系统包括水流过道（24）、太阳能发电装置（29）、若干超声波水位计（21）、控制器（28）、步进电机（27）和可升降围堰；

所述水流过道（24）的一端与蓄水池（1）的出水口连通，其另一端与均匀出流子系统（3）连通；

所述可升降围堰设置于水流过道（24）上，将蓄水池（1）和均匀出流子系统（3）分隔；

若干所述超声波水位计（21）均匀设置于可升降围堰靠近蓄水池（1）侧的水流过道（24）的液面上方；

所述控制器（28）与若干超声波水位计（21）通信连接，所述太阳能发电装置（29）分别与控制器（28）和步进电机（27）电连接，所述控制器（28）通过步进电机（27）与可升降围堰连接；

所述可升降围堰包括矩形薄壁堰（22）、滑槽（23）、若干滚珠（25）和转动齿轮（26）；

所述滑槽（23）设置于水流过道（24）下方，所述矩形薄壁堰（22）的一端可升降地设置于滑槽（23）内，其另一端设置于水流过道（24）中；

所述矩形薄壁堰（22）的宽度大于水流过道（24）的宽度，且无缝接触；

所述矩形薄壁堰（22）与水流过道（24）接触的一侧表面设置为与转动齿轮（26）相匹配的锯齿状，且与其相对的另一侧表面平整；

所述转动齿轮（26）啮合于矩形薄壁堰（22）锯齿状一侧表面上，所述转动齿轮（26）中心与所述步进电机（27）的转动轴连接；

若干所述滚珠（25）均匀设置于滑槽（23）内表面，所述滑槽（23）顶端与矩形薄壁堰（22）接触处通过可滑动橡胶片活动密封连接；

所述均匀出流子系统（3）包括溢流池（32）和弧形过水挡板（31）；

所述溢流池（32）的剖面为半圆形，所述溢流池（32）的一端顶部与所述水流过道（24）的另一端顶端平齐且无缝衔接，所述溢流池（32）的另一端端部与待补水滩区（4）一端平滑衔接；

所述弧形过水挡板（31）的一端固定设置于溢流池（32）内，其另一端悬空在溢流池（32）中，且所述弧形过水挡板（31）的开口端朝向可升降围堰侧；

所述弧形过水挡板（31）上均匀设置有若干过水孔洞（33）；

所述矩形薄壁堰（22）的高度小于滑槽（23）的高度，所述矩形薄壁堰（22）的高度与蓄水池（1）的围堰高度相同。

2.根据权利要求1所述的多泥沙河流河口滩区恒流补水系统，其特征在于，所述控制器（28）为计算机。

3.一种基于权利要求1-2任意一条权利要求所述的多泥沙河流河口滩区恒流补水系统的补水方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据待补水滩区的实际水量情况，确定补水系统的工作状态为漫滩状态还是拦截状态；

若为漫滩状态，则进入步骤S2；

若为拦截状态，则进入步骤S6；

S2、根据待补水滩区实际情况确定均匀出流子系统的放流水深，进而确定恒流放水子系统的补水参数，进入步骤S3；

S3、通过超声波水位监测计实时监测当前堰前水位，并传输至控制器，进入步骤S4；

S4、在控制器侧，根据确定的恒流放水子系统的补水参数和当前堰前水位，调整控制器的控制参数，使其控制矩形薄壁堰上下移动，进入步骤S5；

S5、在矩形薄壁堰上下移动过程中，保持矩形薄壁堰堰高低于当前堰前水位恒定值，并使当前堰上水头始终保持恒定设定值，进而使蓄水池中的水恒流进入均匀出流子系统，实现滩区的恒流均匀补水；

所述堰上水头为矩形薄壁堰的最顶端距离水流过道的水面的高度；

S6、通过超声波水位监测计实时监测当前堰前水位，并传输至控制器，进入步骤S7；

S7、在控制器侧，根据接收到的当前堰前水位，调整控制器的控制参数，使其控制矩形薄壁堰的移动，并使移动后的矩形薄壁堰堰高始终高于当前堰前水位恒定值，进而使蓄水池中的水无法流出，实现储水。

4.根据权利要求3所述的补水方法，其特征在于，所述步骤S2中恒流放水子系统的放流水深h出流的计算公式为：h出流=K*t+ h蒸发

式中，K为渗透系数；

t为均匀出流子系统中的水到达海洋的时间，t=L/v，L为均匀出流子系统至海洋的距离，v为流速；

h蒸发为蒸发量；

所述均匀出流子系统的补水参数包括单宽出流流量q出流和恒流放水子系统的出流量Q；

所述单宽出流量q出流为：

式中，m0为包含行近流速水头影响在内的流量系数；

g为重力加速度；

H为当前堰上水头，且H=0.1 0.6；

~

所述恒流放水子系统的出流量Q为：

式中，b为矩形薄壁堰堰宽，且b=0.2 2.0。

~

说明书

一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于滩区生态补水技术领域，具体涉及一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法。

背景技术

[0002] 三角洲即河口冲积平原，是一种常见的地表外貌。江河奔流中所裹挟的泥沙等杂质，在入海口处遇到含盐量较淡水高得多的海水，凝絮淤积，逐渐成为河口岸边新的湿地，继而形成三角洲平原。三角洲的顶部指向河流上游，外缘面向大海，可以看作是三角形的“底边”。

[0003] 随着经济社会发展，为了防洪安全，众多入海河流修筑了防洪堤坝。这样虽然保障了三角洲区域河流两岸免受洪水的威胁，但同时也造成了三角洲区域滩地丧失了洪水漫滩机会，使得河口滩地在海水日益蒸发积盐等作用下不断咸化，从而造成滩区生态不断退化。

[0004] 目前，我国水资源紧缺，实施了最严格的水资源管理制度，河流水资源可利用量已经进行严格的红线管理制度，在当前我国生态文明建设提升为国家战略要求的条件下，在水资源紧缺的大背景下，需要合理调控水资源，提升有限淡水资源的生态综合效益。

[0005] 可见滩区生态的改善是一项巨大挑战，滩区生态补水也一直是相关领域研究的重点，特别是对于出流量恒定均匀控制更是难以实现。为了利用有限的水资源实现最大化的生态效益，解决现今黄河三角洲等沿海地段面临的盐碱化问题，消除目前生态补水技术中存在的冲刷，出流量不稳定等问题。本发明提出一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法，实现滩区生态补水过程的科学高效。

发明内容

[0006] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供的多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法解决了现有的生态补水技术中存在冲刷、出流量不稳定的问题。

[0007] 为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统，包括蓄水池、恒流放水子系统和均匀出流子系统；

[0008] 所述蓄水池、恒流放水子系统和均匀出流子系统依次连接；

[0009] 所述蓄水池具有作为水源、沉沙和模拟生态湖泊的功能；

[0010] 所述恒流放水子系统用于调节蓄水池的出流量，实现恒流放水；

[0011] 所述均匀出流子系统用于控制漫滩水量均匀出流，保持水位以设置的溢流深度均匀漫滩。

[0012] 进一步地，所述蓄水池的一侧设置有出水口，所述出水口与恒流放水子系统连通；

[0013] 所述恒流放水子系统包括水流过道、太阳能发电装置、若干超声波水位计、控制器、步进电机和可升降围堰；

[0014] 所述水流过道的一端与蓄水池的出水口连通，其另一端与均匀出流子系统连通；

[0015] 所述可升降围堰设置于水流过道上，将蓄水池和均匀出流子系统分隔；

[0016] 若干所述超声波水位计均匀设置于可升降围堰靠近蓄水池侧的水流过道的液面上方；

[0017] 所述控制器与若干超声波水位计通信连接，所述太阳能发电装置分别与控制器和步进电机电连接，所述控制器通过步进电机与可升降围堰连接。

[0018] 进一步地，所述可升降围堰包括矩形薄壁堰、滑槽、若干滚珠和转动齿轮；

[0019] 所述滑槽设置于水流过道下方，所述矩形薄壁堰的一端可升降地设置于滑槽内，其另一端设置于水流过道中；

[0020] 所述矩形薄壁堰的宽度大于水流过道的宽度，且无缝接触；

[0021] 所述矩形薄壁堰与水流过道接触的一侧表面设置为与转动齿轮相匹配的锯齿状，且与其相对的另一侧表面平整；

[0022] 所述转动齿轮啮合于矩形薄壁堰锯齿状一侧表面上，所述转动齿轮中心与所述步进电机的转动轴连接；

[0023] 若干所述滚珠均匀设置于滑槽内表面，所述滑槽顶端与矩形薄壁堰接触处通过可滑动橡胶片活动密封连接。

[0024] 进一步地，所述矩形薄壁堰的高度小于滑槽的高度，所述矩形薄壁堰的高度与蓄水池的围堰高度相同。

[0025] 进一步地，所述均匀出流子系统包括溢流池和弧形过水挡板；

[0026] 所述溢流池的剖面为半圆形，所述溢流池的一端顶部与所述水流过道的另一端顶端平齐且无缝衔接，所述溢流池的另一端端部与待补水滩区一端平滑衔接；

[0027] 所述弧形过水挡板的一端固定设置于溢流池内，其另一端悬空在溢流池中，且所述弧形过水挡板的开口端朝向可升降围堰侧。

[0028] 进一步地，所述弧形过水挡板上均匀设置有若干过水孔洞。

[0029] 进一步地，所述超声波水位计的型号为PWCST60KB；

[0030] 所述控制器为计算机。

[0031] 一种多泥沙河流河口滩区恒流补水方法，包括以下步骤：

[0032] S1、根据待补水滩区的实际水量情况，确定补水系统的工作状态为漫滩状态还是拦截状态；

[0033] 若为漫滩状态，则进入步骤S2；

[0034] 若为拦截状态，则进入步骤S6；

[0035] S2、根据待补水滩区实际情况确定均匀出流子系统的放流水深，进而确定恒流放水子系统的补水参数，进入步骤S3；

[0036] S3、通过超声波水位监测计实时监测当前堰前水位，并传输至控制器，进入步骤S4；

[0037] S4、在控制器侧，根据确定的恒流放水子系统的补水参数和当前堰前水位，调整控制器的控制参数，使其控制矩形薄壁堰上下移动，进入步骤S5；

[0038] S5、在矩形薄壁堰上下移动过程中，保持矩形薄壁堰堰高低于当前堰前水位恒定值，并使当前堰上水头始终保持恒定设定值，进而使蓄水池中的水恒流进入均匀出流子系统，实现滩区的恒流均匀补水；

[0039] 所述堰上水头为矩形薄壁堰的最顶端距离水流过道的水面的高度；

[0040] S6、通过超声波水位监测计实时监测当前堰前水位，并传输至控制器，进入步骤S7；

[0041] S7、在控制器侧，根据接收到的当前堰前水位，调整控制器的控制参数，使其控制矩形薄壁堰的移动，并使移动后的矩形薄壁堰堰高始终高于当前堰前水位恒定值，进而使蓄水池中的水无法流出，实现储水。

[0042] 进一步地，所述步骤S2中恒流放水子系统的放流水深h出流的计算公式为：

[0043] h出流＝K*t+h蒸发

[0044] 式中，K为渗透系数；

[0045] t为均匀出流子系统中的水到达海洋的时间， L为均匀出流子系统至海洋的距离，v为流速；

[0046] h蒸发为蒸发量；

[0047] 所述均匀出流子系统的补水参数包括单宽出流流量q出流和恒流放水子系统的出流量Q；

[0048] 所述单宽出流量q出流为：

[0049] q出流＝m0(2g)1/2H3/2

[0050] 式中，m0为包含行近流速水头影响在内的流量系数；

[0051] g为重力加速度；

[0052] H为当前堰上水头，且H＝0.1～0.6；

[0053] 所述恒流放水子系统的出流量Q为：

[0054] Q＝m0b(2g)1/2H3/2

[0055] 式中，b为矩形薄壁堰堰宽，且b＝0.2～2.0。

[0056] 本发明的有益效果为：

[0057] 本发明提供了一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法，能够实现根据蓄水池水位变化自动调节堰板高度，维持堰上水头恒定，从而保持出流量的恒定。同时，匹配均匀出流子系统，能够保持水位以设置的溢流深度均匀漫滩。从而有效的节省人力物力，提高滩区补水效率和效益，同时避免直接放水漫滩带来的滩区冲刷侵蚀和滩地补水覆盖面积小的问题；系统操作简单，自动化程度高。

附图说明

[0058] 图1为本发明提供的多泥沙河流河口滩区恒流补水系统结构的剖面图。

[0059] 图2为本发明提供的多泥沙河流河口滩区恒流补水系统结构的俯视图。

[0060] 图3为本发明提供的恒流放水子系统结构图。

[0061] 图4为本发明提供的可升降围堰结构的正视图，

[0062] 图5为本发明提供的可升降围堰结构的侧视图。

[0063] 图6为本发明提供的均匀出流子系统结构图。

[0064] 图7为本发明提供的多泥沙河流河口滩区恒流补水方法流程图。

[0065] 其中：1、蓄水池；2、恒流放水子系统；3、均匀出流子系统；4、滩区；21、超声波水位计；22、矩形薄壁堰；23、滑槽；24、水流过道；25、滚珠；26、转动齿轮；27、步进电机；28、控制器；29、太阳能发电装置；31、弧形过水挡板；32、溢流池；33、过水孔洞。

具体实施方式

[0066] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0067] 实施例1：

[0068] 如图1-图2所示，一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统，包括蓄水池1、恒流放水子系统2和均匀出流子系统3；

[0069] 蓄水池1、恒流放水子系统2和均匀出流子系统3依次连接；

[0070] 蓄水池1具有作为水源、沉沙和模拟生态湖泊的功能；

[0071] 恒流放水子系统用于调节蓄水池1的出流量，实现恒流放水；

[0072] 均匀出流子系统3用于控制漫滩水量均匀出流，保持水位以设置的溢流深度均匀漫滩。

[0073] 本发明实施例中的蓄水池1围堰高H1为1.5m、设计水位高H2为1.2m、死水位高H3为0.3m，该蓄水池1兼具水源、沉沙和生态湖泊的功能；在汛期时，将当河道内多余的水量存储起来，经过沉淀后，在滩区4需要补水时将沉淀后的清水排向滩地，实现对滩区4盐度稀释，同时补充滩区4的生态需水量。

[0074] 本发明实施例中的恒流放水子系统利用超声波水位计21实时监测水位，控制步进电机27调节围堰的高度，进而调节蓄水池1的出流量，保证当前堰上水头始终在恒定值，实现向滩区4的恒流放水。

[0075] 本发明实施例中的均匀出流子系统3大体为一个漫滩水池，用于在控制漫滩水量均匀出流，保持水位以设定的溢流深度均匀漫滩。

[0076] 实施例2：

[0077] 上述实施例1中的蓄水池1的一侧设置有出水口，出水口与恒流放水子系统连通；

[0078] 如图3所示，恒流放水子系统包括水流过道24、太阳能发电装置29、若干超声波水位计21、控制器28、步进电机27和可升降围堰；

[0079] 水流过道24的一端与蓄水池1的出水口连通，其另一端与均匀出流子系统3连通；可升降围堰设置于水流过道24上，将蓄水池1和均匀出流子系统3分隔；若干超声波水位计
21均匀设置于可升降围堰靠近蓄水池1侧的水流过道24的液面上方；控制器28与若干超声波水位计21通信连接，太阳能发电装置29分别与控制器28和步进电机27电连接，控制器28通过步进电机27与可升降围堰连接。

[0080] 在本发明实施例中，太阳能发电装置29利用太阳能电池板在有效时间内收集太阳能，将太阳能转换为电能存储在蓄电池内，为超声波水位计21、控制器28和步进电机27提供能源。

[0081] 在本发明实施例中，超声波水位计21用于采集实时堰前水位，采集频率为1-50次/秒，通过多个超声波水位计21采集水流过道24上的水位信号，传输至控制器28，换算成堰前水位高度，取其平均值，并通过控制器28的滤波降噪处理，以消除风、雨等天气对水面波动的影响，提高堰前水位监测的准确性。

[0082] 在本发明实施例中，控制器28根据当前滩区4状态，调整补水系统的工作状态，包括漫滩状态和拦截状态，两种工作状态的基准均为堰前总水位H4不低于死水位H3。对于漫滩状态，通过超声波水位计21监测得到的堰前水位，来控制步进电机27的转动进而实时调整可升降围堰的高度，使堰的高度始终低于堰前水位，维持堰上水头与设定值一致，确保蓄水池1中的水进入均匀出流子系统3，并均匀流入滩区4，实现滩区4的恒流均匀补水；同时，每隔5-10分钟根据监测的当前水位高度控制步进电机27转动，进而调整围堰高度，使堰上水头始终保持设定值，提高补水系统实现恒流放水以及均匀出流的精度。对于拦截状态，在雨量较为充沛或滩区4水量充足，无需人工对其进行补水时，可将系统设置为拦截状态，在拦截状态时，控制器28控制步进电机27工作使其改变可升降围堰的高度高于堰前水位恒定值，此时，蓄水池1中的水无法流出，实现储水、沉沙等功能；同样的，控制器28每隔5-10分钟根据监测的当前堰前水位高度控制步进电机27的转动，确保系统始终处于拦截状态。

[0083] 本发明实施例中的步进电机27起到控制可升降围堰高度的作用，通过转动齿轮26与其相连，根据控制器28的输出信号，控制围堰的高度，实现漫滩或拦截。

[0084] 实施例3：

[0085] 如图4-图5所示，上述实施例2中的可升降围堰包括矩形薄壁堰22、滑槽23、若干滚珠25和转动齿轮26；

[0086] 滑槽23设置于水流过道24下方，矩形薄壁堰22的一端可升降设置于滑槽23内，其另一端设置于水流过道24中；

[0087] 矩形薄壁堰22的宽度大于水流过道24的宽度，且无缝接触；矩形薄壁堰22与水流过道24接触的一侧表面设置为与转动齿轮26相匹配的锯齿状，且与其相对的另一侧表面平整；

[0088] 转动齿轮26啮合于矩形薄壁堰22锯齿状一侧表面上，转动齿轮26中心与步进电机27的转动轴连接；

[0089] 若干滚珠25均匀设置于滑槽23内表面，滑槽23顶端与矩形薄壁堰22接触处通过可滑动橡胶片活动密封连接；

[0090] 矩形薄壁堰22的高度低于滑槽23的高度，矩形薄壁堰22的高度与蓄水池1的围堰高度相同。

[0091] 本发明实施例中矩形薄壁堰22与水流过道24接触的一侧设置为与转动齿轮26相匹配的锯齿状，在步进电机27工作时，转动轴带动转动齿轮26转动进而使与其匹配的锯齿状侧移动，并带动整个矩形薄壁堰22上下移动；因此，可以通过控制步进电机27的转动来调整矩形薄壁堰22上下移动，进而精准控制蓄水池1的恒量均匀出流；滑槽23顶端与矩形薄壁堰22接触处通过可滑动橡胶片活动密封连接，防止蓄水池1中的水在通过薄壁堰时，水进入卡槽内，影响可升降围堰的正常工作；滚珠25均匀设置于滑槽23内表面，保证了矩形薄壁堰22在滑槽23内顺利的上下移动，同时减少矩形薄壁堰22与卡槽内壁的摩擦，延长可升降围堰的使用寿命。

[0092] 如图6所示，上述实施例3中的均匀出流子系统3包括溢流池32和弧形过水挡板31；

[0093] 溢流池32的剖面为半圆形，溢流池32一端顶部与水流过道24的另一端顶端平齐且无缝衔接，溢流池32的另一端端部与待补水滩区4一端平滑衔接；弧形过水挡板31的一端固定设置于溢流池32内，其另一端悬空在溢流池32中，且弧形过水挡板31的开口端朝向可升降围堰侧，且弧形过水挡板上均匀设置有若干便于水流通过的过水孔洞33。

[0094] 在蓄水池1中的水通过恒流放水子系统2恒流进入均匀出流子系统3后，流进的水先进入均匀出流子系统前半段，水流迅速均布两侧，一部分通过弧形过水挡板孔进入均匀出流子系统后半段，另一部分漫过弧形过水挡板进入均匀出流子系统后半段，随后水流均匀进入滩区4，实现滩区4的恒流均匀补水；其中，弧形过水挡板31将溢流池32分隔成两部分，弧形过水挡板31的开口侧与溢流池32形成均匀流出子系统的前半段，弧形过水挡板31的闭口侧与溢流池32形成均匀流出子系统的后半段。

[0095] 需要说明的是，本发明中的超声波水位计21的型号为PWCST60KB,，该型号的超声波水位计测量范围为0.25～5.00m，所述超声波水位计优点在于测量范围较广，可以在弱酸碱环境下工作，耐腐蚀性好，能够很好的适应工程的需要，灵敏度较高，测量精度较高。

[0096] 控制器28为计算机，用于实现对超声波水位计21监测到的水位信号进行处理，获取实时堰前水位，并根据其控制步进电机27的转动频率，实现对可升降围堰移动的精准控制。；

[0097] 太阳能发电装置29由太阳能光伏组件、太阳能储能蓄电池、集成式太阳能控制箱，安装支架以及配套安装件组成。太阳能发电装置基本为通用结构，组合比较灵活，可根据需要自行组装，太阳能光伏组件可采用HT-S130-12M，所述太阳能储能蓄电池可采用HT-6-CN-200型高密度胶体蓄电池，集成式太阳能控制箱可采用HT-K-20A，太阳能发电装置旨在为超声波水位计、控制器、步进电机等提供能源保障。

[0098] 实施例4：

[0099] 如图7所示，本发明还提供了，一种多泥沙河流河口滩区恒流补水方法，包括以下步骤：

[0100] S1、根据待补水滩区的实际水量情况，确定补水系统的工作状态为漫滩状态还是拦截状态；

[0101] 若为漫滩状态，则进入步骤S2；

[0102] 若为拦截状态，则进入步骤S6；

[0103] S2、根据待补水滩区实际情况确定恒流放水子系统的放流水深，进而确定均匀出流子系统的补水参数，进入步骤S3；

[0104] S3、通过超声波水位监测计实时监测当前堰前水位，并传输至控制器，进入步骤S4；

[0105] S4、在控制器侧，根据确定的均匀出流子系统的补水参数和当前堰前水位，调整控制器的控制参数，使其控制矩形薄壁堰上下移动，进入步骤S5；

[0106] S5、在矩形薄壁堰上下移动过程中，保持矩形薄壁堰堰高低于当前堰前水位恒定值，并使当前堰上水头始终保持恒定设定值，进而使蓄水池中的水恒流进入均匀出流子系统，实现滩区的恒流均匀补水；

[0107] 堰上水头为矩形薄壁堰的最顶端距离水流过道的水面的高度；

[0108] S6、通过超声波水位监测计实时监测当前堰前水位，并传输至控制器，进入步骤S7；

[0109] S7、在控制器侧，根据接收到的当前堰前水位，调整控制器的控制参数，使其控制矩形薄壁堰的移动，并使移动后的矩形薄壁堰堰高始终高于当前堰前水位恒定值，进而使蓄水池中的水无法流出，实现储水。

[0110] 在本发明实施例的步骤S5蓄水池中的水恒流进入均匀出流子系统后，过堰水流流经溢流池遇到弧形过水挡板形成翻滚，进而消除水的动能，流进的水先均布均匀出流子系统前半段，随后通过弧形过水挡板的水充满均匀出流子系统的后半段，最终进入后半段的水漫出均匀出流子系统的后半段，并均匀进入滩区，实现滩区的恒流均匀补水；其中，弧形过水挡板将溢流池分隔成两部分，弧形过水挡板的开口侧与溢流池形成均匀流出子系统的前半段，弧形过水挡板的闭口侧与溢流池形成均匀流出子系统的后半段。上述弧形过水挡板上均匀设置有若干过水孔洞，便于水出流。

[0111] 本发明实施例的步骤S2中，均匀出流子系统的放流水深h出流的确定过程具体为：

[0112] 设置均匀出流子系统至海洋的距离为L、滩区水力坡降为i、糙率为n、渗透系数为K；

[0113] 根据谢才公式进行推算如下：

[0114]

[0115] 式中，V为流速，m/s；C为谢才系数；R为水力半径，m；J＝i；

[0116] 均匀出流子系统中的水到达海洋的时间为：

[0117]

[0118] 式中，t为时间，s；L为坡长，m；v为流速，m/s；

[0119] 考虑到蒸发因素，蒸发量设定为h蒸发，即放流水深h出流为：

[0120] h出流＝K*t+h蒸发   (3)

[0121] 根据具体的滩区尺寸及其他各项参数代入到式(1)、式(2)和式(3)中，进行试算，R近似于h出流，给定一个R确定一个h出流，经过计算，当R与h出流基本相等时，即确定出流水深为h出流。

[0122] 恒流放水子系统的补水参数包括单宽出流流量q出流和恒流放水子系统出流量Q，其中，单宽出流流量q出流的确定方法具体为：

[0123] 基于本发明实施例中均匀出流子系统的构造，对于漫滩流量的计算采用明渠的流量公式，进行推算如下：

[0124]

[0125] 式中，Q出流为出流流量，m3/s；A为过水断面面积，m2/s；x为湿周，m；

[0126] 得到恒流放水子系统的，单宽出流流量q出流为：

[0127]

[0128] 恒流放水子系统出流量Q的确定方法为：

[0129] 可升降为堰采用堰流公式，其堰上水头为H，自由出流，矩形薄壁堰挡水宽度与水流过道宽度相等，无侧向收缩力，即采用公式：

[0130] Q＝mb(2g)1/2H03/2   (6)

[0131] 式中，m为流量系数；b为矩形薄壁堰的堰宽，m；g为重力加速度，m/s2；H0为堰上的全水头，m；

[0132] 为便于使用堰上水头H计算流量，可将公式(6)中行近流速水头的影响归集于流量系数m中一并考虑，即将式(6)改写为：

[0133] Q＝m0b(2g)1/2H3/2   (7)

[0134] 其中，

[0135]

[0136] 式(8)中的m0称为包含行近流速水头影响在内的流量系数，可按巴赞经验公式计算：

[0137]

[0138] 式中，p1为上游堰高，m；

[0139] 上述计算过程中，部分参数的适用范围为：

[0140] 堰上水头：H＝0.1～0.6，即上述步骤S5中需要保持恒定的当前堰上水头设定值范围；

[0141] 堰宽：b＝0.2～2.0；

[0142] H/p1≤2；

[0143] 即，得到放水流量Q＝m0b(2g)1/2H3/2；

[0144] 单宽放水流量q出流＝m0(2g)1/2H3/2。

[0145] 基于上述过程，在确定生态补水系统的工作参数时：

[0146] 恒流放水子系统单宽放水流量为q，当过流堰宽为b时，其放水流量为Q，均匀出流子系统单宽出流为q出流，根据物质守恒定律，确定其对应的关系为，过流堰宽为b时能实现Q/q出流宽滩区均匀补水，根据实际需要，可结合滩区的宽度，每隔Q/q出流修建一座过流堰宽为b的闸门，实现整个滩区补水的全覆盖。也可根据特定需要灵活调整堰宽，堰上水头等其他参数，重新确定新的对应比例关系。

[0147] 需要说明的是，本发明提供的多泥沙河流河口滩区恒流补水方法是针对待补水滩区各参数已经确定的情况下进行的；因此，可以通过上述方法，首先确定待补水滩区的实际情况，再根据其计算得到本发明补水系统的参数，进而实现滩区的恒流均匀补水。

[0148] 实施例5：

[0149] 本发明实施例中提供了利用本发明补水系统及方法进行滩区补水的具体实例：

[0150] 确定放水水深：

[0151] 针对黄河三角洲滩地，滩区参数：均匀出流子系统至海洋的距离L为3500m，滩区水力坡降i为1/10000，糙率n为0.025，渗透参数K为0.005m/d，将这些参数代入前述的(1)(2)(3)式中，进行试算，给定一个R确定一个h出流，经过多次计算，当R为0.0175时，v为0.026962m/s，t为129812m，误差为6％，满足要求；即设定放水水深h出流为0.0175m。

[0152] 确定单宽出流流量：

[0153] 将粗糙率系数n为0.025，i为1/10000，设计溢流水深h出流为0.0175m，代入式(5)，可求得其单宽漫滩流量q出流为0.0005m2/s；

[0154] 确定恒流放水子系统出流量：

[0155] 恒流放水子系统堰上水头H恒为0.1m，将矩形薄壁堰的各种参数进行验证，出流堰宽b为1.0m，H/P1为0.09～0.33，适用于该经验公式(7)，代入(9)式中进行放水流量的计算，其各参数如下：

[0156]

[0157] 即该恒流放水子系统流量为0.0607～0.0626m3/s。最大流量与最小流量之间误差范围为3％，其放水流量Q为0.0607m3/s.

[0158] 确定生态补水系统的工作参数：

[0159] 已知恒流放水子系统工作流量Q为0.0607m3/s，均匀出流子系统单宽流量q出流为0.0005m2/s，根据物质守恒定律，其对应的关系为：单宽恒流放水子系统对应121m均匀出流子系统，即1:121，过流堰宽为1米时能实现121米宽滩区均匀补水，其出流流量为0.0605m3/s，略低于恒流放水子系统的工作流量，恒流放水子系统的流量始终能够满足均匀出流子系统的流量要求。根据实际需要，可结合滩区的宽度，每隔121m修建一座单宽过流闸门，实现整个滩区补水的全覆盖。

[0160] 补水系统的运行过程：

[0161] 根据上述计算结果，设置系统整体参数，主要工作为调节堰上水头。设定控制器参数，控制室根据超声波水位计监测的平均堰上水位，输出命令信号自动化调节步进电机转动，漫滩状态时：使矩形薄壁堰堰高始终低于堰上水位0.1m，实现恒定出流；拦截状态时：使矩形薄壁堰堰高高于堰前水位0.1m，储存水量。通过恒流放水子系统的水进入均匀出流子系统，在溢流池中进行翻滚消能，迅速遍布溢流池两侧，一部分通过弧形过水挡板孔进入均匀出流子系统后半段，另一部分漫过弧形过水挡板进入均匀出流子系统后半段。最终经过均匀出流子系统的水以0.0175m的厚度向滩地漫流，实现对滩区的均匀补水。

[0162] 本发明的有益效果为：

[0163] 本发明提供了一种多泥沙河流河口滩区恒流补水系统及方法，能够实现根据蓄水池水位变化自动调节堰板高度，维持堰上水头恒定，从而保持出流量的恒定。同时，匹配均匀出流子系统，能够保持水位以设置的溢流深度均匀漫滩。从而有效的节省人力物力，提高滩区补水效率和效益，同时避免直接放水漫滩带来的滩区冲刷侵蚀和滩地补水覆盖面积小的问题。系统操作简单，自动化程度高。