CN201926653U - 一种模拟水华暴发的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种模拟水华暴发的实验装置，包括：至少一个动态模拟水槽(11)；至少一个用于从河道内提水并向所述动态模拟水槽(11)供水的供水泵(12)；一用于控制所述供水泵的流量，以模拟河道水体流速的变频控制系统(13)，与所述供水泵连接；至少一个用于向所述动态模拟水槽(11)中补水，以模拟河道内水力停留时间和河道内水质的补水装置(14)，通过模拟不同水流流速、不同水质条件对藻类发生规律的影响，使实验条件更接近河流现状，以提高获得的水华暴发阈值的准确性。

Description

一种模拟水华暴发的实验装置
技术领域
本实用新型涉及一种实验装置，尤其涉及一种模拟水华暴发的实验装置。
背景技术
水体富营养化问题是全世界面临的最为严峻的环境问题之一。水华作为水体富营养化的表现形式，是湖泊、水库水环境治理的难点。水华：是富营养化水体在浮游植物繁殖适宜的温度、光照、气象及水文等条件下，水体中浮游植物(藻类)大量生长繁殖、聚集并形成绿油状漂浮层现象。
水体所处环境不同，其水华暴发的影响因素也发生变化。影响水华暴发的环境因子有许多，其中，氮、磷是不可或缺的物质基础。在营养、水温等条件都具备时，适宜的水动力条件可能是水华暴发的直接驱动因子。
目前，对于水华暴发规律的研究十分广泛，从营养限制性因子、到气象、水文条件等都有研究。研究方法有室内模拟和现场观测等方法。室内实验难以完全模拟自然条件。而由于自然条件的随机性，导致现场观测结果又难以揭示水华爆发与自然环境的相关关系。
因此，现有的研究方法并不能满足科研人员的实验要求。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种模拟水华暴发的实验装置，通过模拟不同水流流速、不同水质条件对藻类发生规律的影响，使实验条件更接近河流现状，以提高获得的水华暴发阈值的准确性。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种模拟水华暴发的实验装置，包括：
至少一个动态模拟水槽11；
至少一个用于从河道内提水并向所述动态模拟水槽11供水的供水泵12；
一用于控制所述供水泵的流量，以模拟河道水体流速的变频控制系统13，与所述供水泵连接；
至少一个用于向所述动态模拟水槽11中补水，以模拟河道内水力停留时间和河道内水质的补水装置14。
优选的，所述动态模拟水槽11包括：进水端和出水端，其中，所述进水端与所述补水装置14连接；所述出水端设置有多个不同高度的出水口，以控制所述动态模拟水槽11中的水深。
优选的，所述动态模拟水槽11的断面为30cm×60cm的矩形断面，所述动态模拟水槽11的长度为250cm。
优选的，所述动态模拟水槽11的材料为玻璃钢。
优选的，所述实验装置还包括：一用于向所述实验装置提供浮力的浮力装置15。
优选的，所述浮力装置15为两个矩形的封闭水槽，分别设置在所述实验装置的两侧。
优选的，所述实验装置还包括：至少一个用于进行没有所述补水装置14补水的模拟实验的静态模拟水槽16。
优选的，所述实验装置还包括：一用于固定所述实验装置的锚固装置17。
优选的，所述实验装置还包括：一用于控制所述实验装置保持平衡的平衡装置18，所述平衡装置18设置在所述动态模拟水槽11的下方。
由上述技术方案可知，本实用新型具有如下有益效果：通过供水泵从河道内提水向动态模拟水槽供水，通过变频控制系统控制供水泵的流量，来实现河道水体流速的模拟；通过补水装置向动态模拟槽中补水，实现水力停留时间和水质的模拟。也就是通过上述条件的控制，在与河道现场同等气象、水温条件下进行水华爆发阈值的研究。通过模拟不同水流流速、不同水质条件对藻类发生规律的影响，使实验条件更接近河流现状，以提高获得的水华暴发阈值的准确性。
附图说明
图1为本实用新型的实施例中实验装置的结构示意图；
图2为本实用新型的实施例中实验装置的截面示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型的实施例，首先对实施例中的部分名称进行解释：
水力停留时间，是指动态模拟水槽中的水体完全更换一次所用的时间。补水装置向动态模拟水槽补水速度越快，动态模拟水槽中的水体被更换的速度也就越快，也就缩短了动态模拟水槽中水力停留时间，反之，增加了动态模拟水槽中水力停留时间。
动态模拟水槽，是指有补水装置进行补水的模拟实验用的水槽。
静态模拟水槽，是指没有补水装置进行补水的模拟实验用的水槽。
水华暴发阈值，是指形成水华所需的最低环境条件。
为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施例做进一步详细地说明。在此，本实用新型的示意性实施例及说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
参见图1，为本实用新型的实施例中实验装置的结构示意图，该实验装置包括：
至少一个动态模拟水槽11；
至少一个用于从河道内提水并向所述动态模拟水槽11供水的供水泵12；
一用于控制所述供水泵的流量，以模拟河道水体流速的变频控制系统13，；
至少一个用于向所述动态模拟水槽11中补水，以模拟河道内水力停留时间和河道内水质的补水装置14。
在本实施例中，动态模拟水槽11的个数可根据具体实验要求进行选取，当确定所需的动态模拟水槽11的个数后，可相应的确定出所需供水泵12的台数。
在本实施例中，通过供水泵12从河道内提水，并向动态模拟水槽11供水，并且通过变频控制系统13控制供水泵12的流量，来实现河道水体流速的模拟；通过补水装置14向动态模拟槽11中补水，实现水力停留时间和水质的模拟。也就是通过上述条件的控制，在与河道现场同等气象、水温条件下进行水华爆发阈值的研究。
在本实施例中，可通过调整供水泵12的转速，控制动态模拟水槽11中循环水量来实现水流速的控制，从而模拟出河道水体流速。
在本实施例中，可通过控制补水装置14向动态模拟水槽11供水流量来实现水力停留时间的控制。同时，通过改变补水装置14中的水质来实现动态模拟水槽11中水质的控制。
如图1所示，该实验装置中设置有三个并排放置动态模拟水槽11，每一个动态模拟水槽11都对应一台供水泵12，三台供水泵12的最大流速可分别为27m3/h、40m3/h和54m3/h，各供水泵12的扬程为5米。通过变频控制系统13对三台供水泵12进行控制，可模拟出0.05～0.1m/s的河道水体流速。在本实施例中可根据具体实验要求来选取供水泵12。在本实施例中并不限定供水泵12的具体参数。
在本实施例中，该动态模拟水槽11包括：进水端和出水端，其中，进水端与补水装置14连接，补水装置14通过该进水端向动态模拟水槽11补水。参见图1，在实验装置的两侧分别设置有补水装置14，当然在本实施例中并不限定该补水装置14的数量。
在本实施例中，该补水装置14可以选用容量为60升的塑料桶，当然也并不限于此。
在本实施例中，该动态模拟水槽11的出水端设置有多个不同高度的出水口，以控制动态模拟水槽11中的水深。例如在出水端设置三个不同高度的出水口，可根据需要进行选择。当不需要使用该出水口时，可利用橡皮塞封堵。
在本实施例中，动态模拟水槽11的断面为30cm×60cm的矩形断面，且动态模拟水槽11的长度为250cm。当然在本实施例中并不限定该动态模拟水槽11的具体形状。
在本实施例中，动态模拟水槽11的材料可以选用玻璃钢。当然在本实施例中并不限定该动态模拟水槽11的材料。
继续参见图1，实验装置还包括：一用于向实验装置提供浮力的浮力装置15。在本实施例中，浮力装置15可以是两个矩形的封闭水槽，分别设置在实验装置的两侧。当然在本实施例中并不限定浮力装置15的具体形状。
在本实施例中，实验装置还包括：至少一个用于进行没有所述补水装置14补水的模拟实验的静态模拟水槽16。即静态模拟水槽16中的水保持静止状态，不对静态模拟水槽16中进行补水。通过动态模拟水槽11和静态模拟水槽16可获得在两种实验条件下的水华暴发的阈值。
在本实施例中，所述实验装置还包括：一用于固定所述实验装置的锚固装置17。通过锚固装置17可将该实验装置固定在水池中。
参见图2，为本实用新型的实施例中实验装置的截面示意图，由图中可知所述实验装置还包括：一用于控制所述实验装置保持平衡的平衡装置18，所述平衡装置18设置在所述动态模拟水槽11的下方。
当实验装置晃动时，通过平衡装置18的重心回位作用，可使得实验装置恢复平衡。
由上述技术方案可知，本实用新型具有如下有益效果：通过供水泵从河道内提水向动态模拟水槽供水，通过变频控制系统控制供水泵的流量，来实现河道水体流速的模拟；通过补水装置向动态模拟槽中补水，实现水力停留时间和水质的模拟。也就是通过上述条件的控制，在与河道现场同等气象、水温条件下进行水华爆发阈值的研究。通过模拟不同水流流速、不同水质条件对藻类发生规律的影响，使实验条件更接近河流现状，以提高获得的水华暴发阈值的准确性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种模拟水华暴发的实验装置，其特征在于，包括：
至少一个动态模拟水槽(11)；
至少一个用于从河道内提水并向所述动态模拟水槽(11)供水的供水泵(12)；
一用于控制所述供水泵的流量，以模拟河道水体流速的变频控制系统(13)，与所述供水泵连接；
至少一个用于向所述动态模拟水槽(11)中补水，以模拟河道内水力停留时间和河道内水质的补水装置(14)。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述动态模拟水槽(11)包括：进水端和出水端，其中，所述进水端与所述补水装置(14)连接；所述出水端设置有多个不同高度的出水口，以控制所述动态模拟水槽(11)中的水深。
3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述动态模拟水槽(11)的断面为30cm×60cm的矩形断面，所述动态模拟水槽(11)的长度为250cm。
4.根据权利要求3所述的实验装置，其特征在于，所述动态模拟水槽(11)的材料为玻璃钢。
5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：一用于向所述实验装置提供浮力的浮力装置(15)。
6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述浮力装置(15)为两个矩形的封闭水槽，分别设置在所述实验装置的两侧。
7.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：至少一个用于进行没有所述补水装置(14)补水的模拟实验的静态模拟水槽(16)。
8.根据权利要求7所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：一用于固定所述实验装置的锚固装置(17)。
9.根据权利要求7所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：一用于控制所述实验装置保持平衡的平衡装置(18)，所述平衡装置(18)设置在所述动态模拟水槽(11)的下方。
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