CN100498874C - 一种模拟海滨潮汐运动的自动化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生态环境工程技术领域，可以利用此装置来模拟潮汐的动态变化。该装置有自动进水系统、样品箱、自动排水系统及蓄水系统四部分组成。其中，自动进水系统包括水泵、定时器和进水管道；样品箱中放置或者种植试验样品；自动排水系统包括电磁阀、滤网、定时器和排水管道。两个定时器分别与水泵和电磁阀相连，根据海岸潮汐运动的不同周期，对定时器进行设定，控制进水与排水的时间从而模拟潮汐运动。该发明所模拟的潮汐环境，可为海岸带动态条件下生物的生态响应、生态系统特征和生物地球化学循环等研究提供必要的实验平台。
Description
一、技术领域
本发明属于生态环境工程技术领域，具体涉及一种模拟海滨潮汐变化的自动化装置的安装及使用方法。
二、背景技术
海滨湿地生态系统中各种生物对潮汐运动的响应是生态学研究的重要内容之一，研究潮间带生物对潮汐运动的响应机制将揭示海滨生物的适应与进化规律，并有助于解释海滨生态系统的演变过程和规律，同时为海滨生物的应用研究提供一定的理论指导。
经专利检索，国内外目前没有该类专利；文献检索表明国内外各有1个类似的装置在科学实验中得到应用。但国外1999年Padgett and Brown设计的装置，设计复杂，操作繁琐，对环境的要求程度高，只有进水控制系统，没有自动控时排水系统；而国内陈鹭真设计的有关装置，时间控制范围窄，仿真程度较低。有关潮间带生物对潮汐时空动态响应机制的室内模拟研究，目前主要依靠人工的灌水和排水，不能完全准确计量不同潮位条件下植物的淹没时间与高度，造成了结果的随意性和不精确性。此外整个装置的灌水和放水都依赖于人工，劳动量大，操作也极为不便。目前，对海滨潮汐运动的全自动控时控水模拟仍是一个空白。
因而，研制完全模拟海滨潮汐运动的自动化装置是非常有必要的。
三、发明内容
本发明的目的是：
发明一种模拟海滨潮汐时空变化的自动化装置，该装置设计简明，操作简便，能够自动精确的控制进水、出水的时间和容量；同时该装置还可以循环用水，节约资源，能够自动模拟海滨潮汐运动变化规律，进而为揭示各种潮间带生物对潮汐运动的生态响应机制的研究提供技术保障。
本发明的技术方案是：
本装置包括自动进水系统、样品箱、自动排水系统与蓄水系统四部分。
(1)自动进水系统：包括水泵、定时器和进水管道。水泵为潜水泵；规格指标为WQD12-15-0.75，功率为0.75kw，电压220V，流量12m3/h，扬程15m。定时器型号KG316T，额定电压220V/50Hz，额定电流阻性负载30A，感性负载20A，使用温度为-5℃—+40℃，防潮防尘；外形尺寸长×宽×高＝121cm×75cm×65cm。进水管道为外径2.5cm，内径2.0cm的PPR管。其连接方式是将水泵置入蓄水池中，水泵与定时器用铜芯直径为4.0mm电缆连接，进水管道连接水泵和样品箱。根据潮汐设定定时器的开、关时间，启动水泵进行吸水，将水注入样品箱，模拟海水的涨潮，并按时停止。见图1。
(2)样品箱：试验样品箱为长×宽×高＝75cm×52cm×41cm的塑料箱。箱中放置培养钵，直径26cm，高度19cm，钵中为试验生物。将五个样品箱用外径为2.5cm的PPR管连成一个整体，用规格为宽度26mm，厚度0.1mm，长度为20m的管牙止泄带密封接口处，确保各个箱体不漏水。样品箱的放置高度高于蓄水池，造成自然的回流。样品箱和培养钵模拟海滩环境，且能避免过多土壤的流失。
(3)自动排水系统：该系统包括电磁阀、滤网、定时器和排水管道。电磁阀为二位二通电磁阀，适用电压为AC110V，220V或者380V，线圈绝缘，可高度防潮、防热和防水，且可持续工作，耐99℃高温，工作环境的要求是-5℃—85℃。滤网为铜滤网，内径2.5cm，滤孔孔径为0.26mm，保证流水的畅通。定时器型号KG 316T，额定电压220V/50Hz，额定电流阻性负载30A，感性负载20A，使用温度为-5℃—+40℃，防潮防尘；外形尺寸为长×宽×高＝121cm×75cm×65cm。排水管道为外径2.5cm的PPR管。其连接方式是用排水管道与样品箱、电磁阀和滤网连通，排水管道的末端是蓄水池，电磁阀与定时器用铜芯直径2.5mm电缆相连。用定时器的开、关时间来控制电磁阀的启动与停止。按照落潮开始的时间进行启动电磁阀，开始排水。自动模拟落潮，且将水回流到蓄水池中，保持水资源的重复利用。见图1。
(4)蓄水系统：为本装置提供水源，其规格依据所模拟的不同潮位的生物种类来确定。将三个长×宽×高＝127cm×74cm×70cm的蓄水池，用外径为4cm，内径3.8cm的PVC管连通作为蓄水系统。要求：牢固，体积适宜。
该发明的效果在于：
获得了一种模拟海滨潮汐运动的自动化装置。本装置控时准确，大大提高了试验的精确性。本装置可以全自动控制进水、排水的时间和进水的高度，操作简便，劳动量低。更为重要的是，整个系统水资源循环流动，循环用水，节约资源，同时保证试验中营养物质的有效供给，以达到模拟海滨潮汐运动的目的。
四、附图说明
图1模拟海滨潮汐运动的自动化装置：
A：蓄水池；B：水泵；C：定时器；D：进水管道；E：样品箱；F：排水管道；G：过滤器；H：电磁阀；I：定时器。
五、具体实施方式
上述模拟海滨潮汐运动的自动化装置的使用方法。
根据试验的要求来进行设置合适的蓄水池。其主要要求是能够蓄水、牢固、方便，容量以实验目的而定。将蓄水池灌满人工海水后，将水泵置于蓄水池中，水泵与定时器共同连接电源。根据潮汐时间，将定时器设定开启时间为早上8点，8点时水泵自动启动，用外径为2.5cm的PPR的管道将海水泵进样品箱，模拟海水涨潮。样品箱五个连通，要放置的高度高于水泥池台，箱中放置花盆，盆内为处理生物。根据与水泵连接的定时器的关闭时间，关闭时间为8:06，停止泵水。从塑料箱底部打孔与外径为4cm的PPR管排水管道相通，排水管道连接电池阀，定时器和滤网，排水管道接回到蓄水池中。电线连接电磁阀和定时器，可以根据试验处理设定淹水时间和高度及落潮的时间来设定定时器的开启，假设设定定时器开启时间是16:30，启动电磁阀，开始排水，模拟落潮，将水回流到蓄水池中。根据潮汐时间设定定时器关闭时间为17:00，结束排水。整个系统根据所模拟地区当地《潮汐表》设置一周潮汐时间循环运行。可以完全模拟全日潮和半日潮的海水潮汐运动。
实例1.研究米草生长季最适淹水时间
参照图1，选定为将三个规格为长127cm，宽74cm，高70cm的水泥池用外径为4cm的PVC管连通作为蓄水池。将蓄水池灌满人工海水后，将水泵置于蓄水池中，水泵与定时器共同连接电源。根据生长季潮汐时间表，将定时器设定开启时间周期设置，用外径为2.5cm的PPR的三通管道使水泵把蓄水池中的水泵进样品箱，模拟海水涨潮。样品箱利用五个连通，样品箱要放置的高度高于水泥池台，箱中放置花盆，盆内种植米草。根据处理时间的不同，设定定时器的关闭时间，停止泵水。从塑料箱底部打孔，用外径为2.5cm的PPR管排水管道连通，排水管道连接电池阀，定时器和滤网。根据淹水时间不同处理分别设定与电磁阀连接的定时器的开启，启动电磁阀，开始排水，排水管道根据高度差将样品箱中的水回流到蓄水池中。进行研究生长季米草对不同淹水时间的不同响应。
实例2.研究藨草生长对潮汐的响应
参照图1，选定为将规格为3m×3m×3m的水泥池为蓄水池。将蓄水池灌满人工海水后，将水泵置于蓄水池中，水泵与定时器共同连接电源。根据潮汐表来设定潮汐时间，将定时器设定开启时间周期设置，用外径为2.5cm的PPR的三通管道使水泵把蓄水池中的水泵进样品箱，模拟海水涨潮。样品箱要放置的高度高于水泥池台，箱中放置花盆，盆内种植藨草。设定定时器的关闭时间，停止泵水。从塑料箱底部打孔，用外径为2.5cm的PPR管与排水管道相通，排水管道连接电池阀，定时器和滤网。根据潮汐的落潮分别设定定时器每天开启，启动电磁阀，开始排水，排水管道根据高度差将样品箱中的水回流到蓄水池中。进行研究藨草对潮汐生长响应。
Claims (2)
1.一种模拟海滨潮汐运动的自动化装置，其特征在于该装置由自动进水系统、样品箱、自动排水系统与蓄水系统四部分组成；其中，自动进水系统为水泵、定时器和进水管道构成；水泵为潜水泵，规格指标为WQD 12-15-0.75，功率为0.75kw，电压220V，流量12m3/h，扬程15m；定时器型号KG316T，额定电压220V/50Hz，额定电流阻性负载30A，感性负载20A，使用温度为-5℃—+40℃，防潮防尘；外形尺寸长×宽×高＝121cm×75cm×65cm；进水管道为外径2.5cm，内径2.0cm的PPR管；水泵与定时器用铜芯直径为4.0mm电缆连接，进水管道连接水泵和样品箱；自动排水系统包括电磁阀、滤网、定时器和排水管道；电磁阀为二位二通电磁阀，适用电压为AC 110V，220V或者380V，线圈绝缘，可高度防潮、防热和防水，且可持续工作，耐99℃高温，工作环境的要求是-5℃—85℃；滤网为铜滤网，内径2.5cm，滤孔孔径为0.26mm，保证流水的畅通；定时器型号KG316T，额定电压220V/50Hz，额定电流阻性负载30A，感性负载20A，使用温度为-5℃—+40℃，防潮防尘；外形尺寸为长×宽×高＝121cm×75cm×65cm；排水管道为外径2.5cm的PPR管；其连接方式是用排水管道与样品箱、电磁阀和滤网连通，排水管道的末端是蓄水池，电磁阀与定时器用铜芯直径2.5mm电缆相连。
2.根据权利要求1所述装置在海滨生物对潮汐运动生态响应研究中的应用方法，其特征在于装置安装成功后，可以根据实际需要来设置淹水的时间和淹没高度；根据潮汐设定定时器的开、关时间，启动水泵进行吸水，将水注入样品箱，模拟海水的涨潮，并按时停止；按照落潮开始的时间电磁阀自动启动，开始排水；自动模拟落潮，且将水回流到蓄水池中，保持水资源的循环利用。
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