一种岛礁透镜集水储水装置的制作方法

1.本发明涉及岛礁淡水透镜体技术领域，具体是涉及一种岛礁透镜集水储水装置。


背景技术：

2.珊瑚礁沉积为二元地质结构，表层为全新世无胶结的珊瑚碎屑沉积，下层为更新世已成岩的礁灰岩，环礁是南海诸岛中最为常见的一种珊瑚礁地貌类型，其上建设人工岛采取“自然仿真”的技术路线，绞吸或挖取澙湖中的珊瑚砂，向礁坪上吹填形成潮上陆域即人工岛；由于珊瑚岛礁具有特殊的地形地质条件，岛上淡水资源稀缺，没有地表淡水，仅有少量的地下淡水资源；其地下淡水资源依赖于地下水中漂浮于咸水之上的淡水透镜体。淡水透镜体形体特殊，其大小、厚度受珊瑚岛大小、形状、水文及地质等因素的限制，淡水资源总体有限。淡水透镜体的大小、厚度受岛的面积影响最大，岛的面积不同其大小、厚度也不同，面积小的岛，淡水透镜体比较小而薄；面积较大的岛会有面积、厚度较大，且相对稳定的淡水透镜体，具备一定的可开采性，但是由于淡水透镜体受潮汐、降雨等因素影响动态变化，易受过度开采或开采井布置不当使得海水入侵形成“倒锥”，从而将一个大的淡水透镜体分裂成两个或多个小淡水透镜体，导致透镜体破坏，使淡水贮量大大减少，甚至导致地面植被枯死，生态环境破坏，开采受限。
3.因此，各岛礁淡水资源稀缺的问题已经成为制约海岛开发与利用的瓶颈。针对上述问题因此有必要提供一种能够对岛礁淡水透镜进行取水的装置。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：利用毛细吸水原理提供一种能够对岛礁透镜进行集水储水的装置，并且不对透镜体进行破坏，实现对岛礁淡水资源的补充。
5.本发明的技术方案是：一种岛礁透镜集水储水装置，包括设置在岛礁上且位于透镜体正上方的储水结构，设置在透镜体处的集水结构，以及上端连接所述储水结构、下端连接所述集水结构的输水结构；所述输水结构包括多个上端连通储水结构、下端连通集水结构的外部保护管，以及设置在所述外部保护管内的输水管；所述集水结构包括多个分别设置在所述外部保护管下端的集水子模块；所述集水子模块包括设置在外部保护管下端且上端与所述输水管连通的缓渗蓄水腔，设置在所述缓渗蓄水腔内的盐度检测器，设置在所述缓渗蓄水腔下端的采水组件；所述缓渗蓄水腔位于透镜体上端且距离为80cm~160cm；所述缓渗蓄水腔包括第一腔体、第二腔体；所述第二腔体与输水管连通；所述第一腔体与第二腔体之间通过负压泵连通；所述盐度检测器安装在第一腔体内；所述第一腔体、第二腔体内安装有检测液面高度的液面高度传感器；所述采水组件包括上端连通第一腔体、下端位于透镜体内吸水保护管，设置在所
述吸水保护管下端的空心球吸水体；所述空心球吸水体位于无胶结珊瑚碎屑沉积结构与更新世礁灰岩的分界面处，且沿透镜体的中心轴线沿周向均匀分布。
6.进一步地，所述空心球吸水体外套设置有垂直于海平面的采水孔洞；所述空心球吸水体与缓渗蓄水腔之间设置有升降组件；所述升降组件包括固定在缓渗蓄水腔上的旋转轴，以及用于驱动旋转轴旋转的伺服电机；所述吸水保护管的中部缠绕在所述旋转轴上、下端连接空心球吸水体；所述旋转轴通过转动能够调节空心球吸水体在采水孔洞内的高度。
7.说明：采水孔洞位于缓渗蓄水腔于透镜体下边缘之间；为了避免海水倒锥，破坏透镜体；通过升降组件的设置能够在一定程度上调节空心球吸水体的在采水孔洞内的位置，便于对透镜体内的淡水进行吸取。
8.进一步地，所述空心球吸水体表面均匀设置有进水小孔；所述进水小孔上均设置有贯穿吸水保护管与第一腔体连通的毛细吸水管。
9.说明：毛细吸水管具备毛细吸水现象，具体而言在一些线度小到足以与液体弯月面的曲率半径相比较的毛细管中发生的现象；由于液体表面张力和曲面内外压强差的作用，毛细管中整个液体表面都将变得弯曲，液固分子间的相互作用可扩展到整个液体；因此毛细吸水管利用毛细吸水作用可将透镜体内的水抽滤至第一腔体内。
10.进一步地，所述储水结构包括设置在岛礁无胶结珊瑚碎屑沉积层中的储水坑，设置在所述储水坑侧壁上的第一防水层，铺设在所述储水坑底部的第二防水层；所述储水坑位于岛礁透镜体的上方且上部设置有保护层；所述第二防水层上均匀设置有与输水结构连通的连接孔。
11.说明：第一防水层、第二防水层的设置能够有效避免集攒得到的透镜淡水渗透进入岛礁；相较于传统的箱体式储水腔，储水坑的容积较大，能够储存更多的淡水资源，便于长期使用。
12.进一步地，第一防水层、第二防水层均为聚乙烯防渗土工膜；所述第一防水层内设有刚性支护桩围设形成的侧壁保护墙。
13.说明：侧壁保护墙能够有效的对储水坑的侧壁强度进行增强，避免储水坑在长期使用中产生坍塌，而使得储存的水泄露，造成资源浪费。
14.聚乙烯防渗土工膜突出的优点是重量轻、整体连续性好，可做成较大面积的整体、施工方便、抗拉强度较高、耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。
15.进一步地，所述保护层上设置有与储水坑连通的水质过滤装置。
16.说明：通过水质过滤装置的设置能够对储水坑内储放的透镜体淡水进行过滤净化处理，有利于进一步形成可饮用的淡水资源，对岛礁上的可饮用淡水进行补充。
17.进一步地，负压泵、液面高度传感器、盐度检测器与设置在储水坑外的控制系统电性连接；岛礁上设置有与控制系统电性连接的发电装置。
18.说明：控制系统通过液面高度传感器、盐度检测器可以控制负压泵在液面到达一定高度且盐度符合要求时候对第一腔体内的透镜水体进行抽取。
19.进一步地，所述发电装置为太阳能发电装置、风能发电装置、潮汐能发电装置、燃油发电装置中的一种或多种。
20.说明：通过发电装置能够为控制系统、负压泵等用电单元提供电源，太阳能发电装置、风能发电装置、潮汐能发电装置能够产生环保的电能，能够大大提高本装置的持续工作能力。
21.进一步地，所述盐度检测器为电导率盐度检测器。
22.说明：海水的电导率随海水温度、压力和盐度的改变而变化，在第一腔体的相同温度和压力下，相同离子组成的海水的电导率仅与盐度有关；因此通过检测海水的电导率能够精确得到水质的盐度。
23.本发明的有益效果是：提供了一种岛礁透镜集水储水装置，通过在岛礁透镜上方80~160cm处设置缓渗蓄水腔，在缓渗蓄水腔下方设置可进入透镜体的空心球吸水体；海水的涨落导致透镜体内水压的变化，透镜体发生涨落运动；当透镜体内水压增大时，通过空心球吸水体内的毛细吸水管抽取淡水，通过累积完成对透镜体的集水，用以补充岛礁上的淡水资源；相较于泵体直接抽取透镜体内的淡水可以更好的保护透镜体，避免过度开采导致透镜体消散，从而有效避免对岛礁生态系统造成不良影响；本装置能够在对岛礁透镜体进行长期的集水工作，且不破坏透镜体，具备可持续发展的特点。
附图说明
24.图1是本发明实施例1整体的结构示意图；图2是本发明实施例1集水结构的结构示意图；图3是本发明实施例1缓渗蓄水腔的内部结构示意图；图4是本发明实施例1升降组件的结构示意图；图5是本发明实施例1空心球吸水体的结构示意图；图6是本发明实施例2储水结构1的结构示意图；其中，1-储水结构、10-储水坑、11-第一防水层、12-第二防水层、120-连接孔、13-保护层、14-侧壁保护墙、2-集水结构、20-集水子模块、21-缓渗蓄水腔、22-盐度检测器、23-采水组件、200-第一腔体、201-第二腔体、202-负压泵、203-液面高度传感器、230-吸水保护管、231-空心球吸水体、232-进水小孔、233-毛细吸水管、234-采水孔洞、24-升降组件、240-旋转轴、241-伺服电机、3-输水结构、30-外部保护管、31-输水管、4-控制系统、5-发电装置、6-水质过滤装置。
具体实施方式
25.实施例1如图1所示，一种岛礁透镜集水储水装置，包括设置在岛礁上且位于透镜体正上方的储水结构1，设置在透镜体处的集水结构2，以及上端连接所述储水结构1、下端连接所述集水结构2的输水结构3；储水结构1为设置在岛礁上的储水箱体；如图2所示，所述输水结构3包括6个上端连通储水结构1、下端连通集水结构2的外部保护管30，以及设置在所述外部保护管30内的输水管31；
所述集水结构2包括6个分别设置在所述外部保护管30下端的集水子模块20；所述集水子模块20包括设置在外部保护管30下端且上端与所述输水管31连通的缓渗蓄水腔21，设置在所述缓渗蓄水腔21内的盐度检测器22，设置在所述缓渗蓄水腔21下端的采水组件23；所述缓渗蓄水腔21位于透镜体上端且距离为80cm；如图3所示，所述缓渗蓄水腔21包括第一腔体200、第二腔体201；所述第二腔体201与输水管31连通；所述第一腔体200与第二腔体201之间通过负压泵202连通；所述盐度检测器22安装在第一腔体200内；所述第一腔体200、第二腔体201内安装有检测液面高度的液面高度传感器203；所述采水组件23包括上端连通第一腔体200、下端位于透镜体内吸水保护管230，设置在所述吸水保护管230下端的空心球吸水体231；所述空心球吸水体231位于无胶结珊瑚碎屑沉积结构与更新世礁灰岩的分界面处，且沿透镜体的中心轴线沿周向均匀分布。
26.如图4所示，所述空心球吸水体231外套设置有垂直于海平面的采水孔洞234；所述空心球吸水体231与缓渗蓄水腔21之间设置有升降组件24；所述升降组件24包括固定在缓渗蓄水腔21上的旋转轴240，以及用于驱动旋转轴240旋转的伺服电机241；所述吸水保护管230的中部缠绕在所述旋转轴240上、下端连接空心球吸水体231；所述旋转轴240通过转动能够调节空心球吸水体231在采水孔洞234内的高度。
27.如图5所示，所述空心球吸水体231表面均匀设置有进水小孔232；所述进水小孔232上均设置有贯穿吸水保护管230与第一腔体200连通的毛细吸水管233。
28.所述盐度检测器22为电导率盐度检测器。
29.本装置在储水箱体外设置有控制模块；伺服电机241、负压泵202、液面高度传感器203、盐度检测器22与设置在储水箱体外的控制模块电性连接。
30.其中，电导率盐度检测器、控制模块、负压泵202、液面高度传感器203、盐度检测器22、伺服电机241均采用现有技术产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
31.本装置的工作方法：采水孔洞234设置在透镜体中；空心球吸水体231在采水孔洞234内通过毛细吸水管233将采水孔洞234内的水抽吸至第一腔体200；经过电导率盐度检测器检测水质中的盐度，当水质盐度小于2时负压泵202启动将盐度小于2的水质抽取进第二腔体201；通过液面高度传感器203可检测第二腔体201、第一腔体200内的液面高度；输水管31将水抽取至储水箱体内，进行储存。
32.实施例2与实施例1不同的是：如图6所示，所述储水结构1包括设置在岛礁无胶结珊瑚碎屑沉积层中的储水坑10，设置在所述储水坑10侧壁上的第一防水层11，铺设在所述储水坑10底部的第二防水层12；所述储水坑10位于岛礁透镜体的上方且上部设置有保护层13；
所述第二防水层12上均匀设置有与输水结构3连通的连接孔120。
33.第一防水层11、第二防水层12均为聚乙烯防渗土工膜；所述第一防水层11内设有刚性支护桩围设形成的侧壁保护墙14。
34.所述缓渗蓄水腔21位于透镜体上端且距离为160cm；其中，聚乙烯防渗土工膜、侧壁保护墙14均采用现有技术产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
35.实施例3与实施例2不同的是：所述保护层13上设置有与储水坑10连通的水质过滤装置6。
36.负压泵202、液面高度传感器203、盐度检测器22与设置在储水坑10外的控制系统4电性连接；岛礁上设置有与控制系统4电性连接的发电装置5。
37.所述发电装置5为太阳能发电装置。
38.其中，太阳能发电装置、控制系统4均采用现有技术产品，且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。