專(zhuān)利名稱(chēng)：模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及室內(nèi)模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程發(fā)生裝置及其使用方法，適用于不同強(qiáng)度風(fēng)場(chǎng)作用下，有水生植物生長(zhǎng)的淺水湖泊沉積物污染釋放過(guò)程的模擬，是用于水體生態(tài)環(huán)境研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
水體沉積物是水體生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是水體的各種營(yíng)養(yǎng)物、污染物的匯和源。長(zhǎng)期的外源輸入和水生生物殘?jiān)某练e，沉積物中往往富集了大量的有機(jī)質(zhì)、N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬以及其他污染物質(zhì)。沉積物水界面是淺水湖泊中最重要的界面之一，水體擾動(dòng)會(huì)引起表層沉積物再懸浮，進(jìn)而引起表層沉積物污染物質(zhì)的釋放，進(jìn)而引起上覆水體水質(zhì)、水體光照度、生物數(shù)量的變化等。目前模擬無(wú)水生植物生長(zhǎng)的沉積物污染釋放的裝置 已較多。而在實(shí)際情況中，河道、湖泊邊緣生長(zhǎng)著各種水生植物，這部分區(qū)域的沉積物卻恰恰存在著受污染特別嚴(yán)重，污染釋放量大的特征。水生植物不僅能吸收水體中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素，還可以起到消浪，減少沉積物再懸浮的作用，研究在水動(dòng)力作用下，水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的影響具有重要意義。目前研究水生植物對(duì)沉積物污染釋放的影響主要采用野外觀(guān)測(cè)和室內(nèi)模擬這兩類(lèi)方法。野外觀(guān)測(cè)受限于風(fēng)情等不可控因素，難以在控制條件下進(jìn)行研究，也需要耗費(fèi)較大的人力和物力，難以推廣；且觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)有限，難以給理論分析帶來(lái)全面支撐，限制了人們對(duì)現(xiàn)象研究的理論提升，因此多用于現(xiàn)狀調(diào)查。目前較多的是利用室內(nèi)模擬方法，室內(nèi)模擬的關(guān)鍵在于提供擾動(dòng)模擬的外部動(dòng)力裝置和模擬有水生植物生長(zhǎng)的天然水體的裝置。目前模擬外部動(dòng)力擾動(dòng)的常用方法有振蕩式、活塞式、旋槳式、造波式和鼓風(fēng)式。
(I)振蕩式是在容器中裝入一定量沉積物和水樣，放于振蕩器中，由振蕩產(chǎn)生的作用力使沉積物發(fā)生污染釋放，以振蕩頻率模擬風(fēng)速的大?。?2)活塞式是運(yùn)用可調(diào)節(jié)振幅和頻率的活塞作用于水體，造成對(duì)沉積物表層的擾動(dòng)產(chǎn)生污染釋放；(3)旋槳式是通過(guò)垂直于水面或與水面成一定角度的旋槳在水中擾動(dòng)使沉積物在一定強(qiáng)度發(fā)生污染釋放；(4)造波式利用造波機(jī)造出的波浪擾動(dòng)沉積物使其發(fā)生污染釋放；(5)鼓風(fēng)式是通過(guò)多臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)合使用模擬不同風(fēng)強(qiáng)施加于上浮水體，使其產(chǎn)生水流運(yùn)動(dòng)進(jìn)而造成沉積物污染釋放?？梢?jiàn)，振蕩式直接同時(shí)施力于水體和沉積物，與天然水體中風(fēng)擾動(dòng)產(chǎn)生水體運(yùn)動(dòng)進(jìn)而作用于沉積物造成沉積物污染釋放的機(jī)理有較大差距。活塞式采用水中活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接擾動(dòng)水體的方式模擬風(fēng)場(chǎng)對(duì)水體及沉積物的擾動(dòng)，這顯然與實(shí)際情況相差很大。旋槳式在實(shí)際應(yīng)用中又分為桶式和水槽式，但是受旋槳本身施力的局限性，水體受力不均勻，無(wú)法模擬天然水體受風(fēng)擾動(dòng)所形成的流態(tài)及沉積物污染釋放過(guò)程。因此，這三種方法雖然體系小，方法簡(jiǎn)單，易于控制條件且可多組平行，但產(chǎn)生的外部擾動(dòng)與天然水體受風(fēng)擾動(dòng)產(chǎn)生沉積物污染釋放的機(jī)理相差很大，都不能較好的模擬天然水體的沉積物污染釋放過(guò)程。造波式和鼓風(fēng)式雖與實(shí)際情況接近，但造波裝置復(fù)雜且費(fèi)用太大。使用鼓風(fēng)機(jī)模擬動(dòng)力擾動(dòng)，鼓風(fēng)口的位置及其與上覆水面的夾角難以準(zhǔn)確調(diào)整，不易保證水槽內(nèi)流場(chǎng)均勻，并且鼓風(fēng)式必須在頂部加蓋以安裝鼓風(fēng)系統(tǒng)，水生植物無(wú)法生長(zhǎng)。模擬天然水體的常用方法有三角瓶式、直管式和水槽式三種。模擬天然水體的方法中，三角瓶式是將沉積物放入裝有適量水的三角瓶中，在振蕩器下振蕩使沉積物在控制強(qiáng)度下污染釋放；直管式是將沉積物放入直管底部，上覆水體，用活塞或旋槳造成水體擾動(dòng)，從而造成對(duì)沉積物表層的動(dòng)力擾動(dòng)，產(chǎn)生污染釋放；水槽式是將原位沉積物鋪放在室內(nèi)水槽底部，用造波機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)造成水體擾動(dòng)，從而使沉積物發(fā)生污染釋放。三角瓶式和直管式體系過(guò)小，不能反映出風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)下水體的流場(chǎng)狀況及河道底泥在水動(dòng)力條件下污染釋放的實(shí)際情況，并且無(wú)法種植水生植物。水槽式模擬天然水體與實(shí)際情況接近，目前水槽式裝置分為直槽和環(huán)形 水槽。直槽需要設(shè)置貯水箱和回流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)，不可避免受到進(jìn)水泵的擾動(dòng)，而且要求直槽有足夠的長(zhǎng)度，這些均難以真實(shí)模擬擾動(dòng)下沉積物污染釋放。使用環(huán)形水槽是把直槽的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)化為時(shí)間尺度，以模擬無(wú)限長(zhǎng)的水槽，由于其水流運(yùn)動(dòng)的封閉性，沒(méi)有出流、入流的物理邊界，可克服直槽的上述缺點(diǎn)，因而得以較多的應(yīng)用。環(huán)形水槽又包括同心圓環(huán)形水槽和跑道型環(huán)形水槽。同心圓環(huán)型水槽由上、下盤(pán)或者內(nèi)、外壁旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)裝置本身的相向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生切向力，進(jìn)而使水體產(chǎn)生流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力易于形成橫向副流和流速沿徑向分布不均等現(xiàn)象，使得底泥污染釋放過(guò)程的研究變得更為復(fù)雜。另外，在有水生植物生長(zhǎng)的湖泊中，水生植物對(duì)沉積物污染釋放具有很大的影響，而目前的室內(nèi)模擬方法尚未能實(shí)現(xiàn)對(duì)有各種水生植物生長(zhǎng)的水體中沉積物污染釋放的模擬，滿(mǎn)足風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)水生植物流場(chǎng)結(jié)構(gòu)沉積物污染釋放間關(guān)系的研究需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前模擬裝置存在的缺陷，提供一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的發(fā)生裝置及其使用方法，該裝置能在有水生植物生長(zhǎng)的前提下，模擬不同強(qiáng)度風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)水體表面條件下沉積物污染釋放的過(guò)程。進(jìn)行不同深度水體樣品的精確采集和不同深度流速的測(cè)定，以滿(mǎn)足研究風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)水生植物流場(chǎng)結(jié)構(gòu)沉積物污染釋放間關(guān)系的研究需求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的發(fā)生裝置，該裝置結(jié)構(gòu)由一個(gè)跑道型環(huán)形水槽，水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)及流速測(cè)量固定裝置三部分所構(gòu)成，其中有機(jī)玻璃環(huán)形水槽由環(huán)形水槽槽體2與底座I連接所組成，環(huán)形水槽槽體2是由環(huán)形水槽外壁10和內(nèi)壁9所組成，兩個(gè)水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)分別安裝在水槽體2兩端的彎道處，它包括轉(zhuǎn)碟4、電機(jī)5和可調(diào)式變頻控制器6，其中轉(zhuǎn)碟4通過(guò)轉(zhuǎn)軸20與電機(jī)5連接，轉(zhuǎn)軸20安置于環(huán)形水槽槽體2的內(nèi)壁9和外壁10上部的凹槽中，一端連接于固定在內(nèi)壁的軸承23，另一端連接于固定在外壁的電機(jī)5機(jī)芯，可調(diào)式變頻控制器6與電機(jī)5連接，控制電機(jī)的輸出功率；流速量測(cè)固定裝置架于環(huán)形水槽槽體2的內(nèi)壁9和外壁10上部，它包括垂向標(biāo)尺13、縱向標(biāo)尺14、測(cè)速儀固定夾15、旋轉(zhuǎn)螺桿16、縱向滑軌17和固定底板18，其中固定底板18橫架在水槽體2的內(nèi)壁9和外壁10上，在固定底板18的正中開(kāi)一矩形長(zhǎng)孔，與水槽內(nèi)壁至外壁的寬度相同，沿長(zhǎng)孔的縱向邊安裝縱向滑軌17，在滑軌的中垂線(xiàn)位置安裝旋轉(zhuǎn)螺桿16，螺桿底部裝有滾輪與滑軌連接，在旋轉(zhuǎn)螺桿上安裝測(cè)速儀固定夾15，滑軌和螺桿均配有標(biāo)尺；將測(cè)速儀測(cè)桿11固定在測(cè)速儀固定夾15上，測(cè)桿下端裝有測(cè)速儀探頭12，將采集到的沉積物7平鋪在水槽底部，在沉積物上種植水生植物。所述的環(huán)形水槽外壁10正中，自上而下設(shè)有6 11個(gè)帶閥取樣口 3，取樣口直徑0. 4cm，孔間距根據(jù)試驗(yàn)采樣需要而定；并在兩側(cè)下端各設(shè)置一個(gè)帶閥排水口 19，孔口直徑
0.4cm。所述的水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)中轉(zhuǎn)碟4由14個(gè)寬1cm、直徑20cm的圓形碟片21組成，碟片21并列固定于穿過(guò)碟片圓心的轉(zhuǎn)軸20上，以Icm間隔等 距布置，碟片數(shù)量視水槽寬度而定，每片碟片的一側(cè)面上膠粘有32個(gè)長(zhǎng)條形插板22，插板22厚0. 3cm,寬0. 3cm,長(zhǎng)5cm，呈等間隔輻射狀分布，以增加碟片21與水體接觸面積；所述碟片21及插板22均用有機(jī)玻璃板制。一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的發(fā)生裝置，其使用方法步驟如下①將根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選取的15cm厚的野外原狀沉積物7移入環(huán)形水槽槽體2底部，在環(huán)形水槽槽體2中緩慢注入野外采集的原水或自來(lái)水作為上覆水8，水深為30 80cm，在沉積物7上部種植試驗(yàn)所需水生植物；②將流速測(cè)量固定裝置架于環(huán)形水槽槽體2的內(nèi)壁9和外壁10上部，將測(cè)速儀測(cè)桿11固定于測(cè)速儀固定夾15上，伸入環(huán)形水槽體2中，使測(cè)速儀探頭12沒(méi)入上覆水8，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿16和縱向滑軌17來(lái)移動(dòng)測(cè)速儀探頭，通過(guò)垂向標(biāo)尺13和縱向標(biāo)尺14對(duì)測(cè)速儀探頭進(jìn)行精準(zhǔn)定位；③分別連接兩個(gè)水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)的電源，同步開(kāi)動(dòng)電機(jī)5帶動(dòng)轉(zhuǎn)碟4，使兩個(gè)轉(zhuǎn)碟4同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，水槽內(nèi)形成穩(wěn)定流場(chǎng)，根據(jù)測(cè)速儀觀(guān)測(cè)結(jié)果，通過(guò)可調(diào)式變頻控制器6調(diào)整電機(jī)5轉(zhuǎn)速，改變水體表面速度以達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，模擬不同風(fēng)強(qiáng)施加于上覆水體8造成的水體擾動(dòng)，在水動(dòng)力作用下，水槽底部的沉積物7發(fā)生污染釋放；④在維持轉(zhuǎn)碟4轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的條件下，自上而下依次開(kāi)啟帶閥取樣口 3的閥門(mén)分別采集上覆水樣；⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，在上覆水樣采集完畢后，可開(kāi)啟帶閥排水口 19的閥門(mén)放盡槽內(nèi)上覆水，采集沉積物樣品以及水生植物樣品；⑥根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，將采集的上覆水樣、沉積物樣品及水生植物樣品進(jìn)行理化指標(biāo)及生物指標(biāo)的分析。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于(I)利用轉(zhuǎn)碟轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水體表面流動(dòng)以模擬風(fēng)生流進(jìn)而模擬沉積物污染釋放，比振蕩式、活塞式、旋槳式等方法更接近湖泊水體受風(fēng)擾動(dòng)造成沉積物污染釋放的機(jī)理；水槽內(nèi)形成穩(wěn)定流場(chǎng)，比三角瓶式、直管式等方法更接近湖泊在風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)下的實(shí)際流場(chǎng)情況。(2)通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)盤(pán)入水深度以及轉(zhuǎn)碟碟片上插板大小，來(lái)調(diào)節(jié)槽內(nèi)水流流速，以模擬作用于水體表面的不同強(qiáng)度風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生的水動(dòng)力擾動(dòng)。(3)表面開(kāi)敞，整個(gè)水槽槽體采用透明有機(jī)玻璃板，采光良好，易于水槽中各種形態(tài)的水生植物的栽種與生長(zhǎng)，用于室內(nèi)模擬有水生植物生長(zhǎng)的湖泊中沉積物污染釋放。(4)表面開(kāi)敞，可接入測(cè)速儀及各種水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)在底泥污染釋放過(guò)程中對(duì)上覆水流場(chǎng)及各物化指標(biāo)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量，測(cè)速儀固定裝置可滿(mǎn)足任意斷面精確定位、探頭穩(wěn)定的流速測(cè)量要求。
(5)本裝置水體取樣精度高，槽內(nèi)穩(wěn)定流場(chǎng)保證了樣品采集時(shí)相對(duì)穩(wěn)定的污染釋放條件，自上而下設(shè)置帶閥取樣口可以實(shí)現(xiàn)不同深度水樣的采集。(6)水槽內(nèi)、外壁側(cè)壁，兩端弧形板及底板均采用平口螺絲擰合，易于拆裝。與現(xiàn)有的水槽式模擬裝置相比，本裝置具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)相對(duì)較低、使用方便、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)。

附圖I是一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放影響過(guò)程的發(fā)生裝置的立體示意圖。附圖2是一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放影響過(guò)程的發(fā)生裝置的縱斷面示意圖。附圖3是一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放影響過(guò)程的發(fā)生裝置的轉(zhuǎn)碟示意 圖。附圖4是碟片示意圖。圖中的I是底座、2是環(huán)形水槽槽體、3是帶閥取樣口、4是轉(zhuǎn)碟、5是電機(jī)、6是可調(diào)式變頻控制器、7是沉積物、8是上覆水、9是環(huán)形水槽的內(nèi)壁、10是環(huán)形水槽的外壁、11是測(cè)速儀測(cè)桿、12是測(cè)速儀探頭、13是垂向標(biāo)尺、14是縱向標(biāo)尺、15是測(cè)速儀固定夾、16是旋轉(zhuǎn)螺桿、17是縱向滑軌、18是固定底板、19是帶閥排水口、20是轉(zhuǎn)碟轉(zhuǎn)軸、21是碟片、22是插板、23是軸承。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放影響過(guò)程的發(fā)生裝置及其制備方法。
具體實(shí)施方式
是在圖I中及圖2中，該裝置包括環(huán)形水槽、水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)和流速測(cè)量固定裝置，其中環(huán)形水槽的環(huán)形水槽槽體(2)的內(nèi)壁(9)和外壁(10)采用厚O. 5cm的長(zhǎng)方形有機(jī)玻璃板，長(zhǎng)120cm，高80厘米。兩端彎道采用厚O. 5cm的半圓形有機(jī)玻璃板，彎道內(nèi)徑10厘米，外徑40厘米，內(nèi)、外壁直道與兩端彎道的有機(jī)玻璃板用平口螺絲擰合的方式連接，縫口用強(qiáng)力膠粘合，整個(gè)環(huán)形水槽槽體(2)用平口螺絲擰合于底座(I)上，底座(I)采用同槽體橫斷面同尺寸的有機(jī)玻璃板制。環(huán)形水槽槽體(2)正面和背面的外壁(10)正中自上而下依次排列設(shè)置6個(gè)帶閥取樣口(3)，每個(gè)帶閥取樣口(3)的間距為10cm，孔徑O. 4cm，環(huán)形水槽外壁10兩側(cè)下端各設(shè)置一個(gè)帶閥排水口(19)，孔徑O. 4cm。水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)碟⑷、電機(jī)(5)和可調(diào)式變頻控制器(6)，轉(zhuǎn)碟(4)由14個(gè)并列固定于穿過(guò)碟片圓心的轉(zhuǎn)軸的厚Icm,直徑20cm的圓形碟片(21)組成,等距布置，每?jī)蓚€(gè)碟片間隔1cm。每個(gè)圓形碟片側(cè)面膠粘有32個(gè)長(zhǎng)條形插板(22)，插板厚O. 3cm,寬O. 3cm,長(zhǎng)5cm,呈等間隔福射狀分布。碟片(21)與插板(22)材質(zhì)均米用有機(jī)玻璃板。在圖I中對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外壁頂部均開(kāi)有寬3cm，高6cm的凹槽，將安裝有碟片(21)的轉(zhuǎn)碟轉(zhuǎn)軸(20)置于凹槽內(nèi)，轉(zhuǎn)軸(20)的一端連接于固定在內(nèi)壁相應(yīng)位置的軸承(23)上，另一端連接于固定在外壁相應(yīng)位置的電機(jī)(5)機(jī)芯上，轉(zhuǎn)軸(20)直徑2cm，電機(jī)(5)采用A. Q. L牌的5IK120⑶-C型號(hào)產(chǎn)品，可調(diào)式變頻控制器(6)采樣SENJU牌的CBB61型號(hào)產(chǎn)品，均為成品購(gòu)置。電機(jī)(5)與可調(diào)式變頻控制器(6)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)電路相連接。流速量測(cè)固定裝置(18)固定底板橫向長(zhǎng)50cm，縱向長(zhǎng)35cm，用灰色PVC板制，橫架在水槽體2的內(nèi)、夕卜壁上，固定底板正中開(kāi)一矩形長(zhǎng)孔,橫向長(zhǎng)15cm,縱向長(zhǎng)30cm。沿孔的縱向邊安裝縱向滑軌(17)，在滑軌的中垂線(xiàn)位置安裝旋轉(zhuǎn)螺桿(16)，螺桿底部裝有滾輪與滑軌連接，在旋轉(zhuǎn)螺桿上安裝測(cè)速儀固定夾(15)，縱向滑軌和旋轉(zhuǎn)螺桿均配有標(biāo)尺，將采集到的沉積物7平鋪在水槽底部，在沉積物上種植水生植物。[0029]模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放影響過(guò)程的發(fā)生裝置，其使用方法如下①將野外采集的厚15cm的原狀沉積物(7)移入環(huán)形水槽槽體(2)底部，沉積物
(7)采自太湖梅梁灣地區(qū)，在環(huán)形水槽槽體(2)中緩緩注入自來(lái)水作為上覆水(8)，上覆水
(8)深50cm ；②將流速量測(cè)固定裝置架于環(huán)形水槽槽體(2)的內(nèi)壁(9)和外壁(10)上部，連接好測(cè)速儀，測(cè)速儀采用現(xiàn)有的多普勒流速儀(型號(hào)為MiCToADV)，將測(cè)速儀測(cè)桿(11)固定于測(cè)速儀固定夾(15)上，伸入環(huán)形水槽槽體(2)中，使測(cè)速儀探頭(12)位于上覆水(8)下，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿(16)和縱向滑軌(17)來(lái)移動(dòng)測(cè)速儀探頭，通過(guò)垂向標(biāo)尺(13)和縱向標(biāo)尺(14)精準(zhǔn)定位。垂線(xiàn)上自上至下布置6個(gè)流速測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)間隔10cm，多普勒流速儀采樣頻率設(shè)定為35HZ，每個(gè)測(cè)點(diǎn)采樣時(shí)間為Imin ；③分別連接兩個(gè)水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)的電源，同步開(kāi)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)碟(4)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)碟逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，水槽內(nèi)形成穩(wěn)定流場(chǎng)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工況，水體表面流速分別為9、30、60cm/s,根據(jù)測(cè)速儀觀(guān)測(cè)結(jié)果,調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速分別為20r/min、100r/min、250r/min,使水體表面流速達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，滿(mǎn)足模擬不同風(fēng)場(chǎng)造成不同流速的需要。轉(zhuǎn)碟轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力作用于上覆水(8)，模擬不同風(fēng)強(qiáng)施加于上覆水體使其產(chǎn)生水流運(yùn)動(dòng)，水槽底部的沉積物在水動(dòng)力作用下發(fā)生污染釋放；④在保持轉(zhuǎn)碟轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的條件下，自上而下依次開(kāi)啟帶閥取樣口(3)的閥門(mén)分別采集上覆水樣；⑤上覆水樣采集完畢后，可開(kāi)啟帶閥排水口(19)的閥門(mén)放盡槽內(nèi)上覆水；⑥水樣采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局編《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)中方法測(cè)定TPo表I不同電機(jī)轉(zhuǎn)速下水體垂向流速分布及TP釋放
權(quán)利要求1.一種模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的發(fā)生裝置，其特征在于該裝置結(jié)構(gòu)由一個(gè)跑道型環(huán)形水槽，水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)及流速測(cè)量固定裝置三部分所構(gòu)成，其中有機(jī)玻璃環(huán)形水槽由環(huán)形水槽槽體(2 )與底座(I)連接所組成，環(huán)形水槽槽體(2 )是由環(huán)形水槽外壁(10)和內(nèi)壁(9)所組成，兩個(gè)水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)分別安裝在水槽體(2)兩端的彎道處，它包括轉(zhuǎn)碟(4)、電機(jī)(5)和可調(diào)式變頻控制器(6)，其中轉(zhuǎn)碟(4)通過(guò)轉(zhuǎn)軸(20)與電機(jī)(5)連接，轉(zhuǎn)軸(20)安置于環(huán)形水槽槽體(2)的內(nèi)壁(9)和外壁(10)上部的凹槽中，一端連接于固定在內(nèi)壁的軸承(23)，另一端連接于固定在外壁的電機(jī)(5)機(jī)芯，可調(diào)式變頻控制器(6)與電機(jī)(5)連接，控制電機(jī)的輸出功率；流速量測(cè)固定裝置架于環(huán)形水槽槽體(2)的內(nèi)壁 (9)和外壁(10)上部，它包括垂向標(biāo)尺(13)、縱向標(biāo)尺(14)、測(cè)速儀固定夾(15)、旋轉(zhuǎn)螺桿(16)、縱向滑軌(17)和固定底板(18)，其中固定底板(18)橫架在水槽體(2)的內(nèi)壁(9)和外壁(10)上，在固定底板(18)的正中開(kāi)一矩形長(zhǎng)孔，與水槽內(nèi)壁至外壁的寬度相同，沿長(zhǎng)孔的縱向邊安裝縱向滑軌(17)，在滑軌的中垂線(xiàn)位置安裝旋轉(zhuǎn)螺桿(16)，螺桿底部裝有滾輪與滑軌連接，在旋轉(zhuǎn)螺桿上安裝測(cè)速儀固定夾(15)，滑軌和螺桿均配有標(biāo)尺；將測(cè)速儀測(cè)桿(11)固定在測(cè)速儀固定夾(15)上，測(cè)桿下端裝有測(cè)速儀探頭(12)，將采集到的沉積物(7)平鋪在水槽底部，在沉積物上種植水生植物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的發(fā)生裝置，其特征在于所述的環(huán)形水槽外壁(10)正中，自上而下設(shè)有6 11個(gè)帶閥取樣口(3)，取樣口直徑O.4cm，孔間距根據(jù)試驗(yàn)采樣需要而定；并在兩側(cè)下端各設(shè)置一個(gè)帶閥排水口(19)，孔口直徑 O. 4cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放過(guò)程的發(fā)生裝置，其特征在于所述的水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)中轉(zhuǎn)碟(4)由14個(gè)寬1cm、直徑20cm的圓形碟片(21)組成，碟片(21)并列固定于穿過(guò)碟片圓心的轉(zhuǎn)軸(20)上，以Icm間隔等距布置，碟片數(shù)量視水槽寬度而定，每片碟片的一側(cè)面上膠粘有32個(gè)長(zhǎng)條形插板(22)，插板(22)厚O. 3cm,寬O. 3cm,長(zhǎng)5cm，呈等間隔輻射狀分布，以增加碟片(21)與水體接觸面積；所述碟片(21)及插板(22)均用有機(jī)玻璃板制。
專(zhuān)利摘要模擬水生植物對(duì)沉積物污染釋放影響過(guò)程的發(fā)生裝置，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。該裝置包括有機(jī)玻璃環(huán)形水槽、水流推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)及流速測(cè)量固定裝置。水槽尺寸根據(jù)試驗(yàn)需要確定，橫斷面為矩形，其高度為50~100cm，直道部分長(zhǎng)寬比不小于4，彎道內(nèi)徑不小于10cm。水槽底部平鋪厚度為15cm的沉積物，沉積物上栽種水生植物，以模擬有水生植物生長(zhǎng)的天然水體；通過(guò)可調(diào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)安置于水體表面的轉(zhuǎn)碟，帶動(dòng)槽內(nèi)水體發(fā)生流動(dòng)，以模擬天然水體在不同風(fēng)場(chǎng)下形成的風(fēng)生流對(duì)底部沉積物的擾動(dòng)作用；通過(guò)流速測(cè)量固定裝置精準(zhǔn)定位流速測(cè)量?jī)x器，觀(guān)測(cè)水槽斷面尤其是沉積物-水界面水流運(yùn)動(dòng)情況。此裝置可以很好地模擬不同強(qiáng)度的風(fēng)場(chǎng)作用下，湖泊水生植物對(duì)沉積物污染釋放影響的過(guò)程。
文檔編號(hào)G01N33/18GK202383129SQ20112056422
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉曉東, 華祖林, 巫丹, 褚克堅(jiān), 顧莉 申請(qǐng)人:河海大學(xué)