CN103698361A - 研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置，包括多个透明水箱，每个水箱有阳极和阴极，所述的阳极通过阳极导线与恒流电源的正极相连，所述的阴极通过阴极导线与所述的恒流电源的负极相连，所述的透明水箱经导管与空气泵的气源相通，所述的阳极和阴极分别通过阳极杆和阴极杆悬挂在所述的透明水箱中，所述的阳极杆和阴极杆通过多个支架架设在空间，所述的恒流电源和所述的空气泵与电源相连接。本发明还公开了一种进行人工珊瑚礁生长影响因素实验的具体的试验方法。本发明可以研究人工珊瑚礁工程中不同因素对人工珊瑚礁生长的影响，通过更换阳极和阴极的形状尺寸与材料，控制电流大小和通气的速率等可以完成不同的试验，能循环使用。

Description

研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置和试验方法

技术领域

本发明涉及一种进行人工珊瑚礁相关研究的模型试验装置和试验方法，该装置可以用来研究人工珊瑚礁工程中电极的形状尺寸和材料、电流强度、通气速率等影响人工珊瑚礁生长的因素，属于试验研究设备。

技术背景

通过查阅资料发现，目前已存在海洋中进行人工珊瑚礁研究的实例，这种研究的方式是直接在海洋中选定一个地方，然后使用电力或非电力的方式来形成人工珊瑚礁的，存在如下缺点：

1）会造成环境污染，而且占用海洋资源和花费大量的资金；

2）由于海洋环境变化莫测会给试验的进行和相关数据的测量与采集分析造成很大的困难；

3）这种研究的方式在前期的成功率极低，会造成资源极大的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种人工珊瑚礁工程中研究礁体生长影响因素的模型试验装置和试验方法，通过该装置可以进行研究影响人工珊瑚礁生长因素的模型试验，分析得出人工珊瑚礁生长的最佳要素，为在海洋中进行人工珊瑚礁的推广应用做好前期的理论和实践准备。这样不仅可以避免以上的几个缺点，而且能够重复进行试验，成功率更高。

为了达到这个目的，本发明需要保证在模拟海水的基础上进行相关研究，具体执行过程包括配置溶液、阴极和阳极的选择与安装调节、通入空气和调整电流、补充离子和进行数据采集分析。

本发明中的水箱为透明水箱，有利于现象的观察。配置的溶液模拟海水，主要确定钙、镁、钠三种离子的浓度。

本发明中使用两根可升降直杆用来固定阴极和阳极。连接好导线的阴极和阳极可通过绳索或其他固定工具固定到试验支架的两根长直杆上，通过调节直杆的高度可调节阴极和阳极的高度。阴极和阳极与导线的相接处贴上防水胶带或涂上防水胶，避免导线被腐蚀。

本发明中的恒流电源是为试验提供电力的。在人工珊瑚礁工程中，电流存在显著影响，因此试验时使用恒流电源来提供电力，可控制调节并维持电流的大小。

本发明中空气泵的作用是往溶液中通入空气，目的是加快水中的气体交换，以保证水中有充足的二氧化碳来参与反应。由于溶液扰动过大时会影响阴极上沉淀的附着，因此在具体执行过程中，需保持通气口紧贴水箱长边中部并没入水面。

本发明具体技术解决方案如下：

一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置，其特点在于包括多个透明水箱，每个水箱有阳极和阴极，所述的阳极通过阳极导线与恒流电源的正极相连，所述的阴极通过阴极导线与所述的恒流电源的负极相连，所述的透明水箱经导管与空气泵的气源相通，所述的阳极和阴极分别通过阳极杆和阴极杆悬挂在所述的透明水箱中，所述的阳极杆和阴极杆通过多个支架架设在空间，所述的恒流电源和所述的空气泵与电源相连接。

利用所述的模型试验装置研究人工珊瑚礁生长影响因素的试验方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

①选定阴极和阳极：阳极使用石墨板，阴极根据不同影响因素试验的要求选取，将选定的阴极和阳极分别固定在阴极杆和阳极杆上，并悬挂在相应的水箱中；

②调节阴极和阳极的位置：通过调节支架的竖杆调节阴极和阳极的高度，通过调节横杆调节阴极和阳极的距离；

③空气泵供电：接通空气泵的电源，向溶液中通入空气，根据导管出口处气泡产生的速率调整空气泵合适的出气速率；

④恒流电源供电：接通恒流电源，调整各恒流电源的电流值；

⑤采集和分析数据：每隔一段时间向水箱溶液中补充离子，并采集人工珊瑚礁生成的形状、厚度和质量数据，通过分析得出电流、形状和材料等影响因素的最佳使用范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、可以研究人工珊瑚礁工程中不同因素对人工珊瑚礁生长的影响，通过更变阳极和阴极材料、形状尺寸，控制电流大小和通气速率等就可以完成不同的试验，操作简单方便，可以循环使用。

2、可以有效的进行人工珊瑚礁生长影响因素的相关研究并能够通过分析得出各个影响因素的最佳使用范围，从而为人工珊瑚礁的应用打下良好的基础。

附图说明

图1为试验模型装置的结构示意图。

图1中，1为透明水箱，2为支架，3为阳极，4为阳极杆，5为阴极，6为阴极杆，7为空气泵，8为恒流电源。

图2为人工珊瑚礁生长的反应机构示意图。

图2中，1为透明水箱，3为阳极，5为阴极。

图3为“杆架系统”的结构图。

图3中，2为支架，4为阳极杆，6为阴极杆。

具体实施方式

以下结合附图，并以研究电流强度对人工珊瑚礁生长影响的试验为实施例，对本发明进行技术方面的描述。本实施例以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了具体的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明的整体结构示意图可见图1。图中，透明水箱在对比试验中可同时使用若干个，水箱容纳模拟海水的溶液，溶液浸没阳极3和阴极5，阳极3以绳索等工具固定在较低的阳极杆4上，阴极5固定在较高的阴极杆6上。阳极杆4和阴极杆6与支架2组成“杆架系统”，阳极杆4固定在两个三角支架2的竖杆之间，阴极杆6固定在支架2上端的两个横杆之间。阳极3和阴极5通过导线分别连接恒流电源8的阳极和阴极。空气泵7的导管通入透明水箱1中的溶液。

图2为人工珊瑚礁生长的反应机构示意图。图中，阳极3与阴极5正对，透明水箱1提供反应空间，阴极5为人工珊瑚礁的生长基础。

图3为“杆架系统”的结构图。图中，支架2具有两个，阳极杆4和阴极杆6架在两个支架的中间，形成架设阳极和阴极的可调节机构。

在研究电流强度对人工珊瑚礁生长的影响所做试验中，阳极3使用石墨板，阴极5取为圆柱形铸铁。设备安装完成后，各组试验的阳极和阴极分别固定在阳极杆4和阴极杆6对应位置上，并与杆在垂直方向上保持距离统一。接着，调节阳极杆和阴极杆的高度，使石墨板和铸铁浸入水箱溶液中，同时在支架2横杆方向上调节阴极杆，使两电极的前后距离合适，为试验做好准备。开始试验时，先打开空气泵7的电源，空气泵通过导管向各水箱中的溶液通入空气，根据导管处气泡产生的速率在空气泵处调整出气的合适速率。通气一段时间后，打开恒流电源8，各组水箱与对应电源间形成封闭电路，人工珊瑚礁生长的主要化学反应即开始。由于试验研究的是电流强度对生长的影响，因此需在试验的各个恒流电源处分别调整出不同大小的电流。待电流数值稳定时，此后每隔一段时间向溶液中补充离子，并观察阴极铸铁处白色固体沉淀附着的情况，可采集人工珊瑚礁生成的形状、厚度和质量等数据，通过分析得出最佳电流的范围。

Claims (6)

1.一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置，其特征在于包括多个透明水箱（1），每个水箱有阳极（3）和阴极（5），所述的阳极（3）通过阳极导线与恒流电源（8）的正极相连，所述的阴极（5）通过阴极导线与所述的恒流电源（8）的负极相连，所述的透明水箱（1）经导管与空气泵（7）的气源相通，所述的阳极（3）和阴极（5）分别通过阳极杆（4）和阴极杆（6）悬挂在所述的透明水箱（1）中，所述的阳极杆（4）和阴极杆（6）通过多个支架（2）架设在空间，所述的恒流电源（8）和所述的空气泵（7）与电源相连接。

2.根据权利要求1所述的一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置，其特征在于所述的透明水箱（1）中容纳模拟海水的溶液。

3.根据权利要求1所述的一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置，其特征在于所述的支架（2）具有竖杆和横杆，所述的阳极杆（4）和所述的阴极杆（6）可通过竖杆和横杆进行移动。

4.根据权利要求3所述的一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置，其特征在于所述的每个阳极（3）与所述的阳极杆（4）之间的高度保持统一，所述的每个阴极（5）与所述阴极杆（6）之间的高度保持统一.。

5.根据权利要求1所述的一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置，其特征在于所述的阳极（3）和所述的阴极（5）分别与阳极导线和阴极导线相接，相接处贴上防水胶带或涂上防水胶。

6.利用权利要求1所述的一种研究人工珊瑚礁生长影响因素的模型试验装置进行试验的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①选定阴极和阳极：阳极使用石墨板，阴极根据不同影响因素的试验要求来选取，将选定的阴极和阳极分别固定在阴极杆和阳极杆上，并悬挂在相应的水箱中；

②调节阴极和阳极的位置：通过调节支架的竖杆调节阴极和阳极的高度，通过调节横杆调节阴极和阳极的距离；

③空气泵供电：接通空气泵的电源，向溶液中通入空气，根据导管出口处气泡产生的速率调整空气泵合适的出气速率；

④恒流电源供电：接通恒流电源，调整各恒流电源的电流值；

⑤采集和分析数据：每隔一段时间向水箱溶液中补充离子，并采集人工珊瑚礁生成的形状、厚度和质量数据，通过分析得出电流、形状和材料等影响因素的最佳使用范围。

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