注氣式人工上升流實驗平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于人工上升流研究領(lǐng)域，具體涉及一種注氣式人工上升流實驗平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，陸地資源日趨緊張，生態(tài)環(huán)境惡化，因此人們紛紛將目光轉(zhuǎn)向了海洋。開發(fā)海洋資源、發(fā)展海洋經(jīng)濟是國民經(jīng)濟的重要支柱，也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。上升流分為自然上升流和人工上升流。一方面能將深層海水豐富的營養(yǎng)物質(zhì)帶入真光層后為浮游植物提供足夠的營養(yǎng)，浮游植物可利用這些營養(yǎng)物質(zhì)進行光合作用，為魚類、貝類提供更多的食物，進而提高漁業(yè)產(chǎn)量。另一方面，可以降低上層海水的溫度，增加碳匯，抑制氣候變暖和海洋自然災(zāi)害，改善海洋生態(tài)環(huán)境，對環(huán)境起到良性的作用。人工上升流的實施方法主要有兩類:一類是改造海底地形，施放人造海底山脈，在海流的作用下產(chǎn)生上升流；一類是在海面布放提升裝置，將底層海水提至真光層。后者按能量來源分類主要包括栗吸式、波浪驅(qū)動式、溫鹽差式和注氣式。注氣式人工上升流是將壓縮空氣打入海中垂直管中，氣泡與水的混合液密度相對于海水的密度較輕，利用海水在氣泡浮升的動能帶動作用下上升的機理，將深層富含高營養(yǎng)鹽的海水揚升至上層，以此提高海域生產(chǎn)力，改善海域環(huán)境條件，為海洋養(yǎng)殖增產(chǎn)提供一套可行的方法。為了研究注氣式人工上升流的環(huán)境效應(yīng)，需要進行大量的湖中試驗和海中試驗，不僅試驗難度大而且費用大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對注氣式人工上升流的環(huán)境效應(yīng)研究，本發(fā)明的目的在于提供一種注氣式人工上升流實驗平臺，避免了大量湖試和海試的費用，為理論計算、數(shù)值計算和實際生產(chǎn)提供一個便利且低成本的實驗研究平臺。
[0004]本發(fā)明的注氣式人工上升流實驗平臺，包括水槽支架、固定于水槽支架上的透明水槽、透明涌升管、涌升管支架、注氣栗、氣體流量計、注氣管道、注水管道、鹽水存放水槽支架、鹽水存放水槽、磁力栗和高速攝像機，涌升管支架置于透明水槽內(nèi)，透明涌升管通過抱箍豎直固定在涌升管支架上，透明涌升管管壁設(shè)有開孔，注氣管道的一端從該開孔插入透明涌升管內(nèi)，另一端經(jīng)固定于透明水槽外壁上的氣體流量計后與注氣栗相連，透明水槽的底部設(shè)有開孔，通過閥門及注水管道連接磁力栗的出口，鹽水存放水槽的底部也設(shè)有開孔，同樣通過閥門及注水管道連接磁力栗的進口，高速攝像機置于攝像機支架上，且位于透明水槽任一側(cè)壁的正前方，鏡頭對準涌升管管口區(qū)域。
[0005]所述的水槽支架、透明水槽、透明涌升管及涌升管支架構(gòu)成實驗臺主體水槽，用于裝載密度分層的鹽水和布放涌升管；水槽支架對透明水槽起支撐保護作用，將透明水槽嵌入其中，形成一個牢靠的整體；涌升管支架在透明水槽內(nèi)可以移動調(diào)整，可以根據(jù)不同的實驗條件對其進行更換，方便靈活；透明涌升管固定于涌升管支架上，通過一個抱箍鎖緊，該抱箍為鐵皮的柔性抱箍，可以根據(jù)涌升管直徑進行適當(dāng)縮放；透明涌升管側(cè)壁上有開孔，注氣管道的一端從開孔直接通入涌升管內(nèi)，方便往涌升管中注氣；
[0006]所述的注氣栗、氣體流量計和注氣管道構(gòu)成注氣系統(tǒng)，用于往涌升管中注氣；如上所述，注氣管道一端與透明涌升管相連；該端可以采用多種結(jié)構(gòu)來進行實驗，比如封死注氣管道的端部，在其近端部密集打孔，形成單點注氣的方式；或者一端封堵，再將其環(huán)繞涌升管內(nèi)壁一周，圓環(huán)壁上開設(shè)小孔，形成圓環(huán)式的注氣方式；等等，通過實驗獲得最佳的注氣方式；注氣栗可以采用低噪音的離心注氣栗，因為對于注氣壓力的要求不高，并且低噪音更適合實驗室使用；氣體流量計可以采用玻璃轉(zhuǎn)子流量計，安裝于主體水槽支架的邊壁上，方便調(diào)節(jié)和控制。
[0007]所述的磁力栗、鹽水存放水槽支架和鹽水存放水槽構(gòu)成鹽水加注系統(tǒng)，用于向透明水槽內(nèi)加注鹽水；鹽水存放水槽安放在實驗臺主體水槽的旁邊，底部通過磁力栗與透明水槽相連通，將其內(nèi)的鹽水加注到透明水槽中；
[0008]所述的高速攝像機構(gòu)成平臺的實驗拍攝系統(tǒng)；高速攝像機置于透明水槽的正前方，透明水槽其余三個面可以用遮光布遮起來，保證拍攝背景為銀白色或者白色，以方便后續(xù)圖像處理；調(diào)節(jié)攝像機支架，使其位于主體水槽正前方的正中，使攝像機鏡頭對準涌升管管口附近區(qū)域，鏡頭垂直于主體水槽的壁面。拍攝開始后，打開注氣栗開關(guān)，高速攝像機將記錄底層高密度的帶紅色示蹤劑的鹽水被提升上來以及提升上來之后的運動情況。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
[0010]I)整個實驗平臺能較好地模擬注氣式人工上升流，可以評價注氣式人工上升流的環(huán)境效應(yīng)，即底層高密度的帶示蹤劑的鹽水被提升上來之后的運動情況。能為湖試和海試提供指導(dǎo)，為理論計算、數(shù)值計算和實際生產(chǎn)提供一個低成本的實驗研究平臺。
[0011]2)固定涌升管的支架可移動，可更換，能較好地適應(yīng)實驗條件的改變。柔性的鐵皮抱箍使得更換涌升管也比較方便，可以更換一定直徑范圍內(nèi)的涌升管。
[0012]3)插入涌升管的注氣管道可以改變?yōu)椴煌淖夥绞剑浜献饫跽{(diào)節(jié)注氣量以及改變涌升管直徑等，為尋求最優(yōu)的注氣方式、注氣量和涌升管直徑提供條件。
[0013]4)鹽水加注系統(tǒng)給實驗臺主體水槽加注鹽水時可以從底層往上加，即可以先加密度小的鹽水，再加入密度大的帶有示蹤劑的。通過控制磁力栗的加注速率，從實驗臺主體水槽的底部加上去可以很好地保證鹽水分層，而不產(chǎn)生大規(guī)模的摻混。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的注氣式人工上升流實驗平臺的俯視結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的注氣式人工上升流實驗平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中I是水槽支架，2是透明水槽，3是透明涌升管，4是涌升管支架，5是注氣管道，6是注水管道，7是磁力栗，8是鹽水存放水槽支架，9是鹽水存放水槽，10是注氣栗，11是氣體流量計，12是攝像機支架，13是尚速攝像機，14是抱箍。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
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