CN215493544U - 一种模拟高温环境的湖泊生态实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟高温环境的湖泊生态实验装置，包括：实验容器单元、检测单元、曝气单元、恒温单元、水流扰动单元、光照单元。实验容器单元包括用于盛装湖泊水体的上开口水箱、用于包裹上开口水箱外壁的隔热层、用于包裹隔热层外侧的保护壳、设置于上开口水箱底部的污泥放置盒；检测单元用户实时采集湖泊水体内的氧含量和湖泊水体的温度值；曝气单元用于将外界空气输送至湖泊水体中，并根据氧含量调节曝气量；恒温单元用于根据温度值调节湖泊水体的温度并使其维持恒定；水流扰动单元用于使湖泊水体形成湍流；光照单元设置在上开口水箱的上方，用于模拟阳光照射。本实用新型可以更为准确地保障实验环境的稳定性，提高实验结果的精确度。

Description

一种模拟高温环境的湖泊生态实验装置

技术领域

本实用新型涉及生态学实验装置领域，特别涉及一种模拟高温环境的湖泊生态实验装置。

背景技术

温度是影响水生生态系统最重要的因素之一，随着全球变暖的程度加深，夏季的持续高温天气对水环境的影响危害巨大。持续高温会使水的物理性能发生变化，包括：蒸发量加大、水体容量改变等；同时也会对水体中的各种生物产生不同的影响：改变水生生物群落的种类组成，甚至会改变某些生物的发育进程。因而有必要设计出合适的装置来研究高温环境对湖泊生态的影响。

为了探究高温环境对湖泊生态的影响，就需要维持稳定的条件进行控制变量实验。但是，因室外环境的不稳定性，影响因素过多，进行实验探究往往存在较大偏差，故目前使用最为广泛的室内模拟实验。然而，目前室内模拟实验装置结构简单，与室外条件相差过多，并不能真实地模拟实际的湖泊生态环境。因此，亟需一种能充分还原自然湖泊生态系统的模拟实验装置。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种能够准确保障实验环境稳定性、提高实验精确度的模拟高温环境的湖泊生态实验装置。

根据本实用新型的一种模拟高温环境的湖泊生态实验装置，包括：实验容器单元、检测单元、曝气单元、恒温单元、水流扰动单元、光照单元。所述实验容器单元包括用于盛装湖泊水体的上开口水箱、用于包裹所述上开口水箱外壁的隔热层、用于包裹所述隔热层外侧的保护壳、设置于所述上开口水箱底部的污泥放置盒；所述检测单元用户实时采集所述湖泊水体内的氧含量和所述湖泊水体的温度值；所述曝气单元用于将外界空气输送至所述湖泊水体中，并根据所述氧含量调节曝气量；所述恒温单元用于根据所述温度值调节所述湖泊水体的温度并使其维持恒定；所述水流扰动单元用于使所述湖泊水体形成湍流；所述光照单元设置在所述上开口水箱的上方，用于模拟阳光照射。

根据本实用新型上述实施例的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，至少具有如下有益效果：与常规的室内实验装置相比，本装置减少了室外实验环境的不确定性，同时增加了湖泊实际环境部分的因素，从而可以更为准确地保障实验环境的稳定性，提高实验结果的精确度。

根据本实用新型的一些实施例，所述上开口水箱通过导热层被分隔成用于盛装湖泊水体的内腔和用于盛装恒温水的外腔。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔热层为聚氨酯发泡材料层。

根据本实用新型的一些实施例，所述检测单元包括置于所述内腔水体内的温度传感器和溶解氧传感器。

根据本实用新型的一些实施例，所述恒温单元包括加热装置、分别连通所述加热装置和所述外腔的进水管道、分别连通所述加热装置和所述外腔的出水管道。

根据本实用新型的一些实施例，所述曝气单元包括设置于所述实验容器单元外的曝气泵、设置于所述上开口水箱水体内的曝气柱以及用于连通所述曝气泵与所述曝气柱的曝气管。

根据本实用新型的一些实施例，所述曝气柱为管式气泡石曝气柱。

根据本实用新型的一些实施例，所述水流扰动单元包括设置于所述上开口水箱水体内的马达、与所述马达传动连接的旋转杆、套装在所述旋转杆上的多组叶片。

根据本实用新型的一些实施例，所述模拟高温环境的湖泊生态实验装置还包括排水单元，所述排水单元包括贯通所述实验容器单元的排水管道、用于启闭所述排水管道的阀门。

根据本实用新型的一些实施例，沿所述保护壳的开口边缘周向设置有固定框，所述光照单元包括固定在所述固定框上的底座、与所述底座活动连接的第一伸缩杆、与所述第一伸缩杆活动连接的第二伸缩杆、可拆卸连接在所述第二伸缩杆上的光照灯。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的主视剖视图；

图2为本实用新型实施例的俯视剖视图。

附图标记：

实验容器单元100、上开口水箱110、内腔111、外腔112、隔热层120、保护壳130、固定框131、污泥放置盒140；

检测单元200、温度传感器210、溶解氧传感器220；

曝气单元300、曝气泵310、曝气柱320、曝气管330；

恒温单元400、加热装置410、进水管道420、出水管道430；

水流扰动单元500、马达510、旋转杆520、叶片530；

光照单元600、底座610、第一伸缩杆620、第二伸缩杆630、光照灯640；

排水单元700、排水管道710、阀门720。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参考图1和图2，为本实用新型实施例的一种模拟高温环境的湖泊生态实验装置，包括：实验容器单元100、检测单元200、曝气单元300、恒温单元400、水流扰动单元500、光照单元600。

实验容器单元100包括用于盛装湖泊水体的上开口水箱110、包裹在上开口水箱110外壁的隔热层120、包裹隔热层120外侧的保护壳130、设置在上开口水箱110底部的污泥放置盒140。具体的，保护壳130可以为塑料材质的壳体，塑料壳体轻便、成本低廉，硬度较强，可以有效保护实验容器单元100。污泥放置盒140内放置真实的湖泊底泥，以提供微生物以及氮、磷等营养盐成分，从而真实地模拟湖泊生态环境。

检测单元200用户实时采集上开口水箱110内盛装的湖泊水体内的氧含量和湖泊水体的温度值。

曝气单元300用于将外界空气输送至湖泊水体中，并根据检测单元200采集的氧含量调节曝气量。

恒温单元400用于根据检测单元200采集的温度值调节上开口水箱110内盛装的湖泊水体的温度并使其维持恒定。

水流扰动单元500用于使上开口水箱110内的水体形成湍流，以更为真实地模拟湖泊里因风的吹动或鱼的游动造成的水流变化，从而减少野外环境不确定因素对实验结果产生的负面影响。

光照单元600设置在上开口水箱110的上方，用于模拟阳光照射。

在本实用新型的一些实施例中，上开口水箱110通过导热层被分隔成用于盛装湖泊水体的内腔111和用于盛装恒温水的外腔112。导热层具有较好的导热性，能将外腔112内盛装的恒温水的热量较好地传导至内腔111内盛装的湖泊水体中，从而使内腔111内盛装的湖泊水体的温度保持恒定。

在本实用新型的一些实施例中，隔热层120为聚氨酯发泡材料层，采用聚氨酯发泡材料，可以减少外腔112内盛装的恒温水对外部的热量散发，从而达到降低能耗的效果。

在本实用新型的一些实施例中，检测单元200包括置于内腔111水体内的温度传感器210和溶解氧传感器220。

在本实用新型的一些实施例中，恒温单元400包括加热装置410、分别连通加热装置410和外腔112的进水管道420、分别连通加热装置410和外腔112的出水管道430。具体的，进水管道410与出水管道430依次横穿外腔112、隔热层120、保护壳130。由加热装置410把循环水加热至一定温度，并通过进水管道420输送到外腔112内，外腔112充满后，由出水管道430输送回加热装置410内进行加热，进而继续循环。加热的循环水进入外腔112后，因与内腔111内的水体存在温度差，所以循环水的热量会传导至内腔111内的水体中，进而实现加热湖泊水体的效果，从而能让内腔111内的水体维持在稳定的状态。当检测单元200采集的湖泊水体的温度值超出规定的实验温度时，控制装置就会调节加热装置410的工作功率，进而改变循环水的温度，最终使内腔111内的水体温度回归至规定的温度范围。

在本实用新型的一些实施例中，曝气单元300包括设置于实验容器单元100外的曝气泵310、设置于上开口水箱100水体内的曝气柱320以及用于连通曝气泵310与曝气柱320的曝气管330。具体的，曝气泵310为常规的曝气增氧泵，曝气管330连接曝气泵310与曝气柱320，以将实验容器单元100外的空气输送至上开口水箱100盛装的湖泊水体内。曝气柱330放置在上开口水箱100中线的两侧，并与上开口水箱100的内壁隔一段小距离的位置处。由于室内实验中缺乏能调节水体内氧容量的机制，本实施例中通过引入曝气单元300，使湖泊水体的溶解氧维持在正常水平，曝气量由检测单元200采集的湖泊水体的氧含量的数值决定。当采集的氧含量数值较低时，控制装置控制曝气泵310启动以向上开口水箱100盛装的湖泊水体内输送氧气；当采集的氧含量数值较高时，控制装置控制曝气泵310关闭以停止向上开口水箱100盛装的湖泊水体内输送氧气。

在本实用新型的一些实施例中，曝气柱330采用管式气泡石曝气柱，管式气泡石曝气柱能使进入水体的气泡细腻均匀，以提高溶解氧的效果。

在本实用新型的一些实施例中，水流扰动单元500安装在上开口水箱100内，且位于上开口水箱100一侧的中间偏下位置，水流扰动单元500具体包括：设置于上开口水箱110水体内的马达510、与马达510传动连接的旋转杆520、套装在旋转杆520上的多组叶片530。马达510带动旋转杆520旋转，旋转杆520带动叶片530旋转，进而使水体内形成湍流，带动水体扰动，从而更为真实地模拟湖泊里因风的吹动或鱼的游动造成的水流变化，减少野外环境不确定因素对实验结果产生的负面影响。

在本实用新型的一些实施例中，模拟高温环境的湖泊生态实验装置还包括排水单元700，排水单元700包括贯通实验容器单元100的排水管道710、用于启闭排水管道710的阀门720。当需要更换上开口水箱100内盛装的湖泊水体时，打开阀门720就可以排放上开口水箱100内盛装的湖泊水体。

在本实用新型的一些实施例中，沿保护壳130的开口边缘周向设置有固定框131，固定框1331可以使上开口水箱100得外壁与隔热层120紧密贴合在一起。光照单元600包括固定在固定框131上的底座610、与底座610活动连接的第一伸缩杆620、与第一伸缩杆620活动连接的第二伸缩杆630、可拆卸连接在第二伸缩杆630上的光照灯640。底座610与第一伸缩杆620通过活动螺丝连接，第一伸缩杆620与第二伸缩杆630通过关节活动连接，从而能够调整第一伸缩杆620和第二伸缩杆630的方向，同时第一伸缩杆620与第二伸缩杆630能够通过杆上的卡口实现自由伸缩长度，第二伸缩杆630与光照灯640也通过活动螺丝连接，进而能调整光照灯640的照射方向。

本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，包括：

实验容器单元(100)，包括用于盛装湖泊水体的上开口水箱(110)、用于包裹所述上开口水箱(110)外壁的隔热层(120)、用于包裹所述隔热层(120)外侧的保护壳(130)、设置于所述上开口水箱(110)底部的污泥放置盒(140)；

检测单元(200)，用于实时采集所述湖泊水体内的氧含量和所述湖泊水体的温度值；

曝气单元(300)，用于将外界空气输送至所述湖泊水体中，并根据所述氧含量调节曝气量；

恒温单元(400)，用于根据所述温度值调节所述湖泊水体的温度并使其维持恒定；

水流扰动单元(500)，用于使所述湖泊水体形成湍流；

光照单元(600)，其设置在所述上开口水箱(110)的上方，用于模拟阳光照射。

2.根据权利要求1所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述上开口水箱(110)通过导热层被分隔成用于盛装湖泊水体的内腔(111)和用于盛装恒温水的外腔(112)。

3.根据权利要求1所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述隔热层(120)为聚氨酯发泡材料层。

4.根据权利要求2所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述检测单元(200)包括置于所述内腔(111)水体内的温度传感器(210)和溶解氧传感器(220)。

5.根据权利要求2所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述恒温单元(400)包括加热装置(410)、分别连通所述加热装置(410)和所述外腔(112)的进水管道(420)、分别连通所述加热装置(410)和所述外腔(112)的出水管道(430)。

6.根据权利要求1所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述曝气单元(300)包括设置于所述实验容器单元(100)外的曝气泵(310)、设置于所述上开口水箱(110)水体内的曝气柱(320)以及用于连通所述曝气泵(310)与所述曝气柱(320)的曝气管(330)。

7.根据权利要求6所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述曝气柱(320)为管式气泡石曝气柱。

8.根据权利要求1所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述水流扰动单元(500)包括设置于所述上开口水箱(110)水体内的马达(510)、与所述马达(510)传动连接的旋转杆(520)、套装在所述旋转杆(520)上的多组叶片(530)。

9.根据权利要求1所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，所述模拟高温环境的湖泊生态实验装置还包括排水单元(700)，所述排水单元(700)包括贯通所述实验容器单元(100)的排水管道(710)、用于启闭所述排水管道(710)的阀门(720)。

10.根据权利要求1所述的模拟高温环境的湖泊生态实验装置，其特征在于，沿所述保护壳(130)的开口边缘周向设置有固定框(131)，所述光照单元(600)包括固定在所述固定框(131)上的底座(610)、与所述底座(610)活动连接的第一伸缩杆(620)、与所述第一伸缩杆(620)活动连接的第二伸缩杆(630)、可拆卸连接在所述第二伸缩杆(630)上的光照灯(640)。

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