本實用新型涉及水利灌溉技術領域，特別是指一種高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘。

背景技術：

當前，土壤質量退化問題早已受到各國土壤專家學者的普遍關注。土地是我國作為農(nóng)業(yè)大國的重要資源，是糧食安全的基礎。我國早在50年代即有對土壤退化問題的研究，但截至目前，有關土壤退化的研究，其范圍和深度都有較大的局限。對于引多沙河流的灌區(qū)，實現(xiàn)泥沙科學利用改良灌溉土壤和預防土壤沙化退化，提高灌區(qū)土壤承載能力，對灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展有極其重要的意義。在我國引黃灌區(qū)大多興建于上世紀五六十年代，引水引沙運行已半個多世紀，入田泥沙量越來越多。目前一般籠統(tǒng)的說引黃可以對土地進行淤改。但對這越來越多的入田泥沙對灌區(qū)土壤質地、結構、肥力的量化影響是怎樣的？入田泥沙是否對土壤的質量有持續(xù)改良的作用？有沒有引起土壤沙化退化的潛在趨勢？怎樣科學調(diào)水配沙利于土壤質量持續(xù)提高和防控田間土壤沙化退化？對這些問題目前都缺乏監(jiān)測和研究。

雖然目前也存在一些能夠實現(xiàn)分層取水的裝置，一方面，現(xiàn)有裝置都是針對不同水層的利用，而并沒有考慮不同沙粒對土壤的改良作用；另一方面，這些設備或者閘門系統(tǒng)要么結構復雜、難以控制；要么安裝調(diào)試過程復雜，不利于對現(xiàn)有閘門的改造，會造成巨大的資源浪費。因此，發(fā)明人在實現(xiàn)本實用新型的過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下缺陷：設備復雜導致制作、安裝以及調(diào)試困難，且不能與已有的閘門系統(tǒng)相匹配。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘，能夠對已有閘門進行改進，使得整個閘門系統(tǒng)的制造、安裝以及調(diào)試、使用均極為簡便。

基于上述目的本實用新型提供的一種高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘，包括：位于前端的高閘門、位于后端的低閘門以及用于控制所述高閘門和所述低閘門的啟閉設備；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；所述啟閉設備用于開啟或關閉所述高閘門和所述低閘門；所述高閘門的高度高于上游的水位高度，所述低閘門的高度低于上游的水位高度。

可選的，所述低閘門和/或高閘門為高度可調(diào)節(jié)的閘門，用于通過調(diào)節(jié)低閘門和/或高閘門的高度調(diào)節(jié)分水閘取水的高度。

可選的，所述低閘門包括多組高度由低到高排列的系列閘門，所述多組閘門能夠獨立控制，使得通過選定提起的閘門和保留的閘門實現(xiàn)閘門高度的調(diào)節(jié)。

可選的，所述低閘門包括多層依次連接的閘門，且連接關系均為可拆卸式連接；所述低閘門通過選定提取閘門的層數(shù)實現(xiàn)閘門高度的調(diào)節(jié)。

可選的，所述分水閘還包括水沙監(jiān)測設備，所述水沙監(jiān)測設備用于監(jiān)測不同水位或水層的含沙量以及相應的沙粒大小，并且將監(jiān)測結果反饋給所述啟閉設備，使得所述啟閉設備根據(jù)不同的灌溉需求控制高閘門和低閘門的啟閉狀態(tài)。

另一方面，本實用新型還提供了一種高低閘門聯(lián)合運用的灌溉改良土壤的方法，包括：

根據(jù)下游土壤的特點，獲取下游土壤所需泥沙顆粒大小對應的水層高度；

根據(jù)需要的水層高度，設定所述啟閉設備的控制指令，使得所述高閘門和所述低閘門啟動后的狀態(tài)能夠將所需水層高度的水沙引放入下游的土壤中。

可選的，所述啟閉設備先控制所述低閘門的啟動，然后控制所述高閘門的啟動。

可選的，當下游土壤為徑粒較粗的砂質土壤時，所述啟閉設備控制所述低閘門閉合，而使得所述高閘門抬起，進而將上游水的中表層徑粒較細的沙粒引入下游土壤；當下游土壤為徑粒較細的粘質土壤時，所述啟閉設備控制所述低閘門和所述高閘門均開啟抬起，進而將上游水的底層徑粒較粗的沙粒引入下游土壤。所述高低聯(lián)合運用的灌溉分水閘具體開啟的高度組合由灌溉土壤改良所需要的沙粒大小所在的水層高度決定。

從上面所述可以看出，本實用新型提供的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘通過在常用的高閘門后端再設置一個高度較低的低閘門，然后通過高低閘門的聯(lián)合運用實現(xiàn)對不同高度水層的取水、取沙，這樣，不僅使得整個閘門系統(tǒng)極為容易實現(xiàn)，容易控制和調(diào)試，而且對于現(xiàn)有閘門系統(tǒng)來說，完全可以直接通過在閘門后端設置低閘門實現(xiàn)，也即可以在不破壞現(xiàn)有閘門系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)分層取水的閘門系統(tǒng)，提高取水取沙的效率和效果。所述灌溉改良土壤的方法結合土壤及水沙監(jiān)測結果，實施測土配沙，通過改進的分水閘科學調(diào)度水沙，實現(xiàn)粘性土壤調(diào)用底下層粗沙、砂性土壤調(diào)用表上層細沙來改善土壤結構提高土壤質量，提高灌區(qū)土地資源承載力，實現(xiàn)灌區(qū)土地資源的高效永續(xù)利用。因此，本實用新型所述的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘及灌溉改良土壤的方法，不僅能夠對已有閘門進行改進，使得整個閘門系統(tǒng)的制造、安裝以及調(diào)試、使用均極為簡便，而且通過測土配沙、科學調(diào)度水沙，大大提高了灌區(qū)土壤的質量，提高灌區(qū)土壤承載能力，促進灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘的一個實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型提供的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘中低閘門的一個實施例的結構示意圖；

圖3為本實用新型提供的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘中低閘門的另一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。

需要說明的是，本實用新型實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應理解為對本實用新型實施例的限定，后續(xù)實施例對此不再一一說明。

針對現(xiàn)有的閘門設計，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一方面現(xiàn)有技術中的閘門系統(tǒng)結構極為復雜，不容易實現(xiàn)以及對已有閘門的改進，另一方面，現(xiàn)有技術中的都是針對水層的利用，其最終改良的效果并不如預期理想。而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當前對于許多引黃灌區(qū)來說，不同沙粒對灌區(qū)土壤的改良作用不能忽略，因而針對于此，發(fā)明人設計了一種極為簡便的分水閘，不僅極為容易實現(xiàn)，而且能夠直接在現(xiàn)有閘門系統(tǒng)上進行改進，省時省力。此外，還通過對土壤及水沙的監(jiān)測，進而科學合理的調(diào)水調(diào)沙，對灌區(qū)土壤進行精確改良。

一個具體的實施例中，本實用新型是一種科學利用渾水泥沙精準改良土壤結構的方法以及對應實現(xiàn)該方法的裝置，也即實現(xiàn)這一方法是通過監(jiān)測土壤和水沙并且利用一種實用新型的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘的組合運用，所述分水閘包括前后高、低兩個閘門、閘室、啟閉設備以及閘后消能設施等配套設備。主要針對引黃灌區(qū)或其它引多沙河流灌區(qū)渠道分水閘實現(xiàn)科學分層利用泥沙改良灌溉土壤而設計。應用所述分水閘可以實現(xiàn)科學調(diào)水調(diào)沙，通過對土壤結構和灌溉水沙的監(jiān)測，實施測土配沙，對土壤質量精準改良。具體根據(jù)灌溉地塊的土壤粘壤結構性狀的監(jiān)測結果和黃河水沙顆粒大小的監(jiān)測結果，利用所述分水閘取不同水層相應不同含沙量和顆粒粒徑的渾水，實現(xiàn)科學調(diào)度水沙，配送灌溉地塊需要的水沙養(yǎng)分顆粒，改善土壤結構，改善土壤的保水透氣性能，增加土壤肥力，預防或修復渾水灌溉灌區(qū)土壤沙化，增加灌區(qū)土壤承載能力，促進多沙灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。例如：當灌溉地塊土壤為粒徑較粗的保水保肥較差的沙性土壤時，可以利用所述分水閘只提起前面的高閘門于水面之上，而后面的低閘門攔截下層的粗顆粒泥沙，將偏表層的含沙量較低、粒徑較小的沙粒隨水引入田間灌溉，可改良偏沙的土壤結構，增加土壤的保水保肥性；反之，當灌溉地塊土壤為粒徑較細的透氣性較差的粘性土壤時，可以利用該工程技術裝置，將前后高低閘門同時提起適當高度，將偏底層的含沙量較高、含沙粒徑較大的沙粒隨水引入田間灌溉，則可改良偏粘的土壤，增加土壤的透氣性。所述分水閘在引多沙河流的灌區(qū)的泥沙田間科學利用提高土壤質量和預控土壤沙化中具有廣泛的推廣價值。結構簡單，應用靈活，將在包括引黃灌區(qū)在內(nèi)的多沙灌區(qū)科學利用引進泥沙改良灌溉土壤中長期發(fā)揮效益，具有巨大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。

參照圖1所示，為本實用新型提供的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘的一個實施例的結構示意圖。所述高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘包括：位于前端的高閘門1、位于后端的低閘門2以及用于控制所述高閘門和所述低閘門的啟閉設備3；其中，所述前端是指靠近上游4的位置，也即使得高閘門1位于整個閘門系統(tǒng)的前端，直接與上游4的水接觸；所述后端是指靠近下游5的位置，使得在非灌溉時，所述低閘門2處于非工作狀態(tài)，而在灌溉時才與所述高閘門聯(lián)合使用實現(xiàn)不同水沙的調(diào)用。所述啟閉設備3用于開啟或關閉所述高閘門1和所述低閘門2，也即所述啟閉設備3能夠獨立對所述高閘門1或所述低閘門2實現(xiàn)抬起或者下降，最終實現(xiàn)閘門的啟閉；而且所述啟閉設備3能夠通過調(diào)節(jié)所述高閘門1或所述低閘門2抬起的不同高度實現(xiàn)引用不同水層的水沙灌溉。所述高閘門1的高度高于上游4的水位高度，所述低閘門2的高度低于上游4的水位高度。這樣，打開所述高閘門1而關閉所述低閘門2時，能夠將中上層的泥沙引入灌溉渠，利用顆粒較細的泥沙對土壤改良；將所述高閘門1和所述低閘門2均開啟時，能夠將位于底層的泥沙引入灌溉渠，進而利用顆粒較粗的泥沙對土壤進行改良。

由上述實施例可知，本實用新型實施例所述的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘通過在常用的高閘門后端再設置一個高度較低的低閘門，然后通過高低閘門的聯(lián)合運用實現(xiàn)對不同高度水層的取水、取沙，這樣，不僅使得整個閘門系統(tǒng)極為容易實現(xiàn)，容易控制和調(diào)試，而且對于現(xiàn)有閘門系統(tǒng)來說，完全可以直接通過在閘門后端設置低閘門實現(xiàn)，也即可以在不破壞現(xiàn)有閘門系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)分層取水的閘門系統(tǒng)，提高取水取沙的效率和效果。所述灌溉改良土壤的方法結合土壤及水沙監(jiān)測結果，實施測土配沙，通過改進的分水閘科學調(diào)度水沙，實現(xiàn)粘性土壤調(diào)用底下層粗沙、砂性土壤調(diào)用表上層細沙來改善土壤結構提高土壤質量，提高灌區(qū)土地資源承載力，實現(xiàn)灌區(qū)土地資源的高效永續(xù)利用。因此，本實用新型所述的高低閘門聯(lián)合運用的灌溉分水閘不僅能夠對已有閘門進行改進，使得整個閘門系統(tǒng)的制造、安裝以及調(diào)試、使用均極為簡便，而且通過測土配沙、科學調(diào)度水沙，大大提高了灌區(qū)土壤的質量，提高灌區(qū)土壤承載能力，促進灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

在本實用新型一些可選的實施例中，所述低閘門2和/或高閘門1為高度可調(diào)節(jié)的閘門，用于通過調(diào)節(jié)低閘門2和/或高閘門1的高度調(diào)節(jié)分水閘取水的高度。其中，所述高度調(diào)節(jié)的方式既可以設置為通過伸縮機構實現(xiàn)，也可以設置為通過導軌滑動實現(xiàn)。例如：可以將所述低閘門在地底部分設置一端長度，通過將低閘門抬起實現(xiàn)所述低閘門不同高度的調(diào)節(jié)；或者，將低閘門設置為上下兩端結構，且上下兩端結構通過可伸縮的氣缸等伸縮部件連接。這樣，通過調(diào)節(jié)所述低閘門或高閘門的高度，并且利用高低閘門的配合使用，能夠實現(xiàn)對不同水層的取水取沙，提高土壤改良的精確性和準確性。

在本實用新型進一步可選的實施例中，參照圖2所示，所述低閘門2包括多組高度由低到高排列的系列閘門，所述多組閘門能夠獨立控制，使得通過選定提起的閘門和保留的閘門實現(xiàn)閘門高度的調(diào)節(jié)。也即，通過將低閘門設置為由多組不同高度的閘門組成，這樣，通過選定留下某一高度的閘門而將其余閘門均抬起，可以實現(xiàn)所述低閘門2不同高度的調(diào)節(jié)。

在本實用新型另一個可選的實施例中，參照圖3所示，所述低閘門2包括多層依次連接的閘門，且連接關系均為可拆卸式連接；所述低閘門通過選定提取閘門的層數(shù)實現(xiàn)閘門高度的調(diào)節(jié)。

可選的，所述低閘門與所述高閘門既可以相互靠近，也可以具有一定距離。

在本實用新型另一個可選的實施例中，所述分水閘還包括水沙監(jiān)測設備，所述水沙監(jiān)測設備用于監(jiān)測不同水位或水層的含沙量以及相應的沙粒大小，并且將監(jiān)測結果反饋給所述啟閉設備，使得所述啟閉設備根據(jù)不同的灌溉土壤需求控制高閘門和低閘門的啟閉狀態(tài)。本實用新型不僅在于對于閘門系統(tǒng)的改進，而且在于通過對灌溉土壤和水沙的監(jiān)測，進而能夠合理利用不同水層的水沙對土壤進行改良。也即本實用新型首次提出利用泥沙資源科學改良灌區(qū)土壤的設計，能夠實現(xiàn)更為準確的土壤改良。因此，本申請的保護要點之一在于：率先提出的“測土配沙”的方法和通過監(jiān)測土壤和水沙及分層取水沙實現(xiàn)這一科學灌溉改良土壤的方法。

在本實用新型的另一方面，還提出了一種高低閘門聯(lián)合運用的灌溉改良土壤的方法，通過利用上述實施例中任意一項所述分水閘，能夠科學利用泥沙實現(xiàn)對土壤的精確改良。在一些可選的實施例中，所述高低閘門聯(lián)合運用的灌溉改良土壤的方法包括：

根據(jù)下游土壤的特點，獲取下游土壤所需泥沙顆粒大小對應的水層高度；根據(jù)需要獲取的水層高度，設定所述啟閉設備的控制指令，使得所述高閘門和所述低閘門啟動后的狀態(tài)能夠將所需水層高度的水放入下游的土壤中。具體的，當灌溉地塊土壤為粒徑較粗的保水保肥較差的沙性土壤時，可以利用所述分水閘只提起前面的高閘門于水面之上，而后面的低閘門攔截下層的粗顆粒泥沙，將偏表層的含沙量較低、粒徑較小的沙粒隨水引入田間灌溉，可改良偏砂性的土壤結構，增加土壤的保水保肥性；反之，當灌溉地塊土壤為粒徑較細的透氣性較差的粘性土壤時，可以利用該工程技術裝置，將前后高低閘門同時提起適當高度，將偏底層的含沙量較高、含沙粒徑較大的沙粒隨水引入田間灌溉，則可改良偏粘性的土壤，增加土壤的透氣性。這樣，通過利用水沙監(jiān)測，能夠合理利用適當?shù)哪嗌掣牧纪寥溃岣吒牧纪寥赖男Ч?/p>

在本實用新型一些可選的實施例中，所述啟閉設備先控制所述低閘門的啟動，然后控制所述高閘門的啟動。這樣，能夠防止上游水對低閘門啟閉的影響，進而提高整體系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性和可靠性。

在本實用新型一些可選的實施例中，當下游土壤為徑粒較粗的砂質土壤時，所述啟閉設備控制所述低閘門閉合，而使得所述高閘門抬起，進而將上游水的中表層徑粒較細的沙粒引入下游土壤；當下游土壤為徑粒較細的粘質土壤時，所述啟閉設備控制所述低閘門和所述高閘門均開啟抬起，進而將上游水的底層徑粒較粗的沙粒引入下游土壤。所述高低聯(lián)合運用的灌溉分水閘具體開啟的高度組合由灌溉土壤改良所需要的沙粒大小所在的水層高度決定。

在本實用新型一些可選的實施例中，所述分水閘還包含與閘門配套的相關設備，例如：閘室、啟閉機房、閘后消能設施等等。其中，位于前端的高閘門的高度與普通閘門的高度一樣選擇，或者直接采用已有的閘門作為高閘門。低閘門的高度視閘前渠道內(nèi)的日常水位選定。具體要綜合引水流量變化幅度和粗沙分布高度及田間土壤質地結構等因素來確定。根據(jù)設計分水流量的大小，閘室可設計為1孔、2孔等。一般灌區(qū)支渠分水閘一孔的居多。高低閘門分別設啟閉機。根據(jù)灌區(qū)的信息自動化建設情況，可以是自動啟閉閘門，也可以是半自動啟閉閘門。

在一些可選的實施例中，所述分水閘可只提起前面的高閘門，視灌區(qū)取水取沙需要，提至需要的開啟度，后面的低閘門起攔截底部粗沙入分水渠和田間的作用；所述分水閘也可以高低閘門同時提起需要的開啟高度，或取底層含粗沙水流，或取低中層水流，或提至水面以上取全斷面水流，視灌區(qū)取水取沙的需要。例如：當灌溉地塊土壤為粒徑較粗的保水保肥較差的砂質土壤時，可以利用該實用新型工程技術裝置，只提起前面的高閘門于水面之上，用后面的低閘門攔截下層的粗顆粒泥沙，將偏表層的粒徑較小的粘性沙粒隨水引入田間灌溉，可改良砂質土壤的結構，增加土壤的保水保肥性。當灌溉地塊土壤為粒徑較細的透氣性較差的粘質土壤時，可以利用該工程技術裝置，將前后高低閘門同時提起適當高度，將偏底層的含沙粒徑較大的沙粒隨水引入田間灌溉，則可改良粘質土壤，增加土壤的透氣性。而且可根據(jù)取水取沙需要，高低閘門同時提起任意高度，實現(xiàn)不同需求的取水取沙組合。靈活便利，結構穩(wěn)定，效益顯著。

所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子；在本實用新型的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序實現(xiàn)，并存在如上所述的本實用新型的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。

另外，為簡化說明和討論，并且為了不會使本實用新型難以理解，在所提供的附圖中可以示出或可以不示出與集成電路(IC)芯片和其它部件的公知的電源/接地連接。此外，可以以框圖的形式示出裝置，以便避免使本實用新型難以理解，并且這也考慮了以下事實，即關于這些框圖裝置的實施方式的細節(jié)是高度取決于將要實施本實用新型的平臺的(即，這些細節(jié)應當完全處于本領域技術人員的理解范圍內(nèi))。在闡述了具體細節(jié)(例如，電路)以描述本實用新型的示例性實施例的情況下，對本領域技術人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下或者這些具體細節(jié)有變化的情況下實施本實用新型。因此，這些描述應被認為是說明性的而不是限制性的。

盡管已經(jīng)結合了本實用新型的具體實施例對本實用新型進行了描述，但是根據(jù)前面的描述，這些實施例的很多替換、修改和變型對本領域普通技術人員來說將是顯而易見的。例如，其它存儲器架構(例如，動態(tài)RAM(DRAM))可以使用所討論的實施例。

本實用新型的實施例旨在涵蓋落入所附權利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。