模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水體生態(tài)環(huán)境【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置及方法，包括上游流量控制裝置、中間水槽裝置、下游潮汐流量控制裝置，其特征在于：所述的上游流量控制裝置包括進(jìn)水管、恒流水箱、上游水位控制水箱；所述的中間水槽裝置包括水槽槽體、測(cè)速裝置、污染物進(jìn)污水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置包括潮汐水位控制水箱、潮汐回流模擬水箱、補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱；所述的水槽槽體上端連接上游水位控制水箱，下端連接潮汐水位控制水箱，所述的潮汐水位控制水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱連接潮汐回流模擬水箱。本發(fā)明能夠模擬研究潮汐往復(fù)流河道污染物遷移擴(kuò)散規(guī)律（鹽水上溯規(guī)律）。本發(fā)明廣泛適用于水體生態(tài)環(huán)境【技術(shù)領(lǐng)域】的模擬試驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水體生態(tài)環(huán)境【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及潮汐往復(fù)流河道模擬裝置，特別涉及一種模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]?？谑侨丝诿芗牡貐^(qū)，也是人類活動(dòng)最為頻繁的地區(qū)。隨著河道沿岸污染物排放量不斷增加，河道生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出，又近年調(diào)水工程、水庫(kù)大壩工程的實(shí)施，海口河道上游下泄流量不斷減少，一方面導(dǎo)致河流水體納污能力變小，水環(huán)境形勢(shì)嚴(yán)峻；另一方面導(dǎo)致?？诤拥浪w交換周期變大，受?？诔毕绊?，整個(gè)水體來(lái)回回蕩，較之前河流中污染物滯留時(shí)間變長(zhǎng)，污染物累計(jì)，同時(shí)水體耗氧量變大，水質(zhì)惡化。同時(shí)鹽水的入侵嚴(yán)重影響到兩岸人民生活用水、工農(nóng)業(yè)用水以及淡水生物養(yǎng)殖等。改善?？诤拥浪|(zhì)的關(guān)鍵是開(kāi)展影響水體污染物機(jī)理的研究。
[0003]水利生態(tài)科研及海岸環(huán)境工程研究等任務(wù)要求在物理模型中復(fù)演原型的潮汐往復(fù)流現(xiàn)象，即將天然河道形態(tài)制作成比尺模型，要求通過(guò)水量、水位與時(shí)間的縮尺復(fù)演天然河道的潮汐往復(fù)流現(xiàn)象，即為潮汐往復(fù)流模擬。準(zhǔn)確的模擬河道潮汐往復(fù)流過(guò)程，需要一套完整的潮汐控制裝置。針對(duì)上述現(xiàn)象的模擬，目前主要采用數(shù)學(xué)模型，考慮到數(shù)學(xué)模型近似假設(shè)和參數(shù)選取的不確定性，通過(guò)更直觀的物理模型模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移擴(kuò)散仍未見(jiàn)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述問(wèn)題，提供一種模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置及方法，本發(fā)明能夠模擬上游不同下泄流量、下游不同潮汐流量水位條件下海口河道潮汐往復(fù)流水流特征，進(jìn)而研究潮汐往復(fù)流河道污染物遷移擴(kuò)散規(guī)律(鹽水上溯規(guī)律)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置，包括上游流量控制裝置、中間水槽裝置、下游潮汐流量控制裝置，其特征在于:所述的上游流量控制裝置包括進(jìn)水管、恒流水箱、上游水位控制水箱；所述的中間水槽裝置包括水槽槽體、測(cè)速裝置、污染物進(jìn)污水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置包括潮汐水位控制水箱、無(wú)壓出水管、排水系統(tǒng)、回流水泵、潮汐回流模擬水箱、補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱；所述的水槽槽體上端連接上游水位控制水箱，下端連接潮汐水位控制水箱，所述的潮汐水位控制水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置底部設(shè)有由橫向拉板控制的矩形出水口，所述的潮汐回流模擬水箱設(shè)有垂向拉板控制的矩形回流口，矩形出水口的下端連接無(wú)壓出水管；所述的污染物進(jìn)污水箱設(shè)有控制水位高度的上下移動(dòng)式溢流口，并通過(guò)進(jìn)污管與水槽的進(jìn)污口連接。
[0006]進(jìn)一步地，模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置，其特征在于，所述的恒流水箱設(shè)有控制水位的擋板、溢流口和恒流水管；所述進(jìn)水管流量大于恒流水管流量，恒流水箱中間設(shè)有控制水位高度的組合式擋板，組合式擋板分有不同的高度。
[0007]所述的上游水位控制裝置和潮汐水位控制裝置設(shè)有潮汐最高水位線和潮汐最低水位線；所述的水槽槽體上設(shè)有污染物進(jìn)污口、水質(zhì)采樣口和測(cè)速裝置；所述的排水水箱設(shè)有排水口 ；所述的回流水泵與排水水箱和潮汐回流水箱連接。
[0008]所述的排水系統(tǒng)包括排水管和排水水箱，無(wú)壓出水管的出水排入排水水箱，之后一部分水通過(guò)回流水泵回流至潮汐回流模擬水箱，剩余水由排水管排出。通過(guò)控制橫向拉板和垂向拉板的移動(dòng)速度而改變矩形出水口和矩形回流口的大小來(lái)控制退潮和漲潮的速度。
[0009]模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0010](I)構(gòu)建模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置；裝置包括上游流量控制裝置、中間水槽裝置、下游潮汐流量控制裝置，所述的上游流量控制裝置包括進(jìn)水管、恒流水箱、上游水位控制水箱；所述的中間水槽裝置包括水槽槽體、測(cè)速裝置、污染物進(jìn)污水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置包括潮汐水位控制水箱、無(wú)壓出水管、排水系統(tǒng)、回流水泵、潮汐回流模擬水箱、補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱；所述的水槽槽體上端連接上游水位控制水箱，下端連接潮汐水位控制水箱，所述的潮汐水位控制水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置底部設(shè)有由橫向拉板控制的矩形出水口，所述的潮汐回流模擬水箱設(shè)有垂向拉板控制的矩形回流口，矩形出水口的下端連接無(wú)壓出水管；所述的污染物進(jìn)污水箱設(shè)有控制水位高度的上下移動(dòng)式溢流口，并通過(guò)進(jìn)污管與水槽的進(jìn)污口連接；
[0011](2)按照一定速度拉動(dòng)橫向拉板，潮汐水位控制水箱的水通過(guò)無(wú)壓出水管和矩形出水口進(jìn)入排水水箱，隨著橫向拉板拉度變大，矩形出水口面積會(huì)變大，落潮流量逐漸變大，待潮汐水位控制水箱的水位從潮汐最高水位線到平水位時(shí)，按一定速度合上橫向拉板，潮汐流量越來(lái)越小直至為零，潮汐水位達(dá)到潮汐最低水位線，此時(shí)為大潮落停；
[0012](3)把垂向拉板按照一定的速度向上拉，潮汐回流模擬水箱的水通過(guò)矩形回流口回流至潮汐水位控制水箱，回流水量逐漸變大，待潮汐水位控制水箱的水位從潮汐最低水位線到平水位時(shí)，按一定速度合上垂向拉板，潮汐流量會(huì)越來(lái)越小直至為零，潮汐水位達(dá)到潮汐最高水位線，此時(shí)為大潮漲停；與此同時(shí)回流水泵按一定的比例從排水水箱抽水回流至潮汐回流模擬水箱；補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱通過(guò)補(bǔ)償水管將一定比例的水流入潮汐回流模擬水箱，使潮汐回流模擬水箱水位保持一定高度的水位。
[0013]進(jìn)一步地，所述的裝置上游流量和下游出水量、排水量、回流水泵流量、潮汐回流水量、補(bǔ)償水量或鹽水入侵量均由實(shí)際河道對(duì)應(yīng)流量通過(guò)流量比尺演變得到；所述的水槽槽體由實(shí)際地形河道通過(guò)水平、垂直比尺演變得到；所述的上游水位控制裝置和潮汐水位控制裝置的潮汐最高水位線和潮汐最低水位線由河道潮汐實(shí)際水位通過(guò)垂直比尺演變得到。
[0014]調(diào)節(jié)橫向拉板或垂向拉板拉開(kāi)、合上的速度以控制漲潮和落潮的速度、周期，與通過(guò)比尺演變之后的斷面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比擬合；調(diào)節(jié)回流水泵回流至潮汐回流模擬水箱的水量和補(bǔ)償水管補(bǔ)償水量的比例、大小，能夠控制補(bǔ)償水量或鹽水入侵水量、潮汐回流水量與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合；利用中間水槽裝置的測(cè)速裝置測(cè)定水槽中水體流速大小，與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行率定；利用上游水位控制水箱設(shè)的潮汐最高水位線和潮汐最低水位線率定上游潮汐回流水位高度。
[0015]當(dāng)用于模擬污染物遷移擴(kuò)散機(jī)理時(shí)，采用補(bǔ)償水箱；當(dāng)用于模擬鹽水上溯機(jī)理時(shí)，采用海水鹽度模擬水箱。
[0016]通過(guò)上下拉動(dòng)污染物進(jìn)污水箱的可移動(dòng)式溢流口，可以改變污染物進(jìn)污水箱的水位高度，通過(guò)改變水體勢(shì)能控制進(jìn)入水槽槽體的污水量，污水在實(shí)驗(yàn)室根據(jù)要求配制，污染物濃度可變化；調(diào)節(jié)恒流水箱上的擋板高度以控制水位，通過(guò)改變恒流水箱水體勢(shì)能改變上游恒流水管的流量。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0018]本發(fā)明所述的下游潮汐控制裝置模擬的拉板拉開(kāi)長(zhǎng)度與潮汐漲落潮流量隨時(shí)間的變化成正相關(guān)關(guān)系，垂向拉板和橫向拉板上有以毫米為單位的刻度尺，可以按照潮汐漲落潮流量變化控制拉板拉開(kāi)長(zhǎng)度，因此能夠逼真的模擬漲潮和落潮的流量變化規(guī)律。
[0019]改變本發(fā)明所述的恒流水箱設(shè)有不同高度的擋板，通過(guò)組合擋板能夠控制水箱水位高度，根據(jù)公式可得通過(guò)勢(shì)能恒流水管流量大小，能夠模擬上游不同下泄流量的變化。
[0020]Q = A-1lgh
[0021]式中:Q--〖亙流水管的流量；
[0022]h--〖亙流水箱水位至恒流水管中心線的垂直高度；
[0023]A--〖亙流水管的截面面積；
[0024]g-重力加速度，9.8m/s2。
[0025]改變本發(fā)明所述的污染物進(jìn)污水箱進(jìn)入水槽的污染物量，能夠模擬河道接受不同污染物量水體水質(zhì)變化規(guī)律。
[0026]改變本發(fā)明所述的補(bǔ)償水(或海水鹽度模擬)水箱的進(jìn)水管閥門(mén)，能夠模擬下游海水不同稀釋條件下河道水質(zhì)變化規(guī)律(下游海水不同濃度鹽類入侵條件河道下鹽類上溯規(guī)律)。
[0027]本發(fā)明所述的裝置操作簡(jiǎn)單，人工勞動(dòng)強(qiáng)度低，實(shí)驗(yàn)水循環(huán)利用，提高實(shí)驗(yàn)效率，節(jié)約資源，降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明的裝置的總體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0029]圖2是本發(fā)明的裝置的平面示意圖。
[0030]圖3是本發(fā)明的裝置的恒流水箱設(shè)計(jì)圖。
[0031]圖4是本發(fā)明的裝置的下游潮汐回流水箱設(shè)計(jì)圖。
[0032]圖5是本發(fā)明的裝置的污染物進(jìn)污水箱設(shè)計(jì)圖。
[0033]圖6是本發(fā)明的裝置的下游潮汐控制裝置模擬的拉板拉開(kāi)度與潮汐漲落潮流量隨時(shí)間的變化示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4，圖5本發(fā)明提出的一種模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移擴(kuò)散機(jī)理(及鹽水上溯機(jī)理)的裝置，它包括由進(jìn)水管1、恒流水箱4、上游水位控制水箱9組成的上游流量水位控制裝置，由水槽槽體13、測(cè)速裝置12、污染物進(jìn)污水箱11組成的中間水槽裝置，由下游潮汐水位控制水箱15、排水水箱22、回流水泵24、潮汐回流模擬水箱26、補(bǔ)償水(或海水鹽度模擬)水箱27組成的下游潮汐水位控制裝置。
[0036]其中:進(jìn)水管I流量大于恒流水管流量，恒流水箱4 一側(cè)設(shè)有溢流口 3，中間設(shè)有控制水位高度的擋板2，擋板2分有不同的高度，根據(jù)不同組合，隨意控制水箱水位高度，進(jìn)而設(shè)置恒流水管6進(jìn)水流量，恒流水管6上設(shè)置閥門(mén)5 ;設(shè)有潮汐最高水位線7和潮汐最低水位線8的上游水位控制水箱9連接實(shí)驗(yàn)水槽槽體13，其上設(shè)有污染物進(jìn)污口 10、水質(zhì)采樣口 14，并有測(cè)速裝置12測(cè)定水槽流速；設(shè)有可移動(dòng)式溢流口 33的污染物進(jìn)污水箱11通過(guò)進(jìn)污管35與水槽13的進(jìn)污口 10連接；水槽槽體13下游連接潮汐水位控制水箱15，其上設(shè)有潮汐最高水位線16和潮汐最低水位線17，其底部設(shè)有橫向拉板19控制的矩形出水口 31，其下端連接無(wú)壓出水管20，出水排入排水水箱22，一部分剩余水從排水管21排出，排水管設(shè)有閥門(mén)調(diào)節(jié)排水量，另一部分水通過(guò)回流水泵24及回流水管(23，25)回流至潮汐回流模擬水箱26，其經(jīng)過(guò)一個(gè)漸變部分與下游潮汐水位控制水箱15連接，連接處設(shè)有垂向拉板18控制的矩形回流口 30，通過(guò)拉動(dòng)拉板改變矩形回流口的大小來(lái)控制潮汐漲潮速度；補(bǔ)償水(或海水鹽度模擬)水箱27，通過(guò)補(bǔ)償水管29流入潮汐回流模擬水箱26，通過(guò)閥門(mén)28控制補(bǔ)償水量。
[0037]潮汐往復(fù)流模擬方式:首先按照一定速度拉動(dòng)橫向拉板19，水通過(guò)無(wú)壓出水管20進(jìn)入排水水箱22，潮汐水位控制水箱15中的水流出，隨著橫向拉板19拉度變大，矩形出水口 31面積會(huì)變大，落潮流量會(huì)越來(lái)越大，待潮汐水位控制水箱15的水位從潮汐最高水位線16約到平水位時(shí)，然后按一定速度合上橫向拉板19，潮汐流量會(huì)越來(lái)越小，直至為零，潮汐水位達(dá)到潮汐最低水位線17，此時(shí)為大潮落停；接著把垂向拉板18按照一定的速度向上拉，矩形回流口 30回流水量會(huì)慢慢變大，待潮汐水位控制水箱15的水位從潮汐最低水位線17約到平水位時(shí)，然后按一定速度合上垂向拉板18，潮汐流量會(huì)越來(lái)越小，直至為零，潮汐水位達(dá)到潮汐最高水位線16，此時(shí)為大潮漲停；與此同時(shí)回流水泵24按一定的比例從排水水箱22抽水回流至潮汐回流模擬水箱26，補(bǔ)償水(或海水鹽度模擬)水箱27通過(guò)補(bǔ)償水管29將一定比例的水流入潮汐回流模擬水箱26，使潮汐回流模擬水箱26水位到一直保持一定高度的水位，詳見(jiàn)圖4。
[0038]潮汐往復(fù)流擬合與率定方式:首先調(diào)節(jié)橫向拉板19，垂向拉板18拉開(kāi)、合上的速度，就能夠控制漲潮和落潮的速度、周期，與斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比擬合；調(diào)節(jié)回流水泵24回流至潮汐回流模擬水箱26的水量和補(bǔ)償水管27補(bǔ)償水量的比例、大小，能夠控制補(bǔ)償水量(鹽水入侵水量)、潮汐回流水量與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。然后利用中間水槽裝置的測(cè)速裝置12測(cè)定水槽中水體流速大小，與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行率定；利用上游水位控制水箱9設(shè)的潮汐最高水位線7和潮汐最低水位線8率定上游潮汐回流水位高度。
[0039]上游不同下泄流量設(shè)置:調(diào)節(jié)恒流水箱4上的擋板2高度控制水位，通過(guò)改變恒流水箱4水體勢(shì)能的方式改變上游恒流水管6的流量，詳見(jiàn)圖3。
[0040]污染物進(jìn)污水箱11和濃度設(shè)置:污染物進(jìn)污水箱11設(shè)有進(jìn)污管35和可移動(dòng)式溢流口 33;進(jìn)污管35與水槽槽體13的進(jìn)污口 10連接，通過(guò)進(jìn)污閥門(mén)36控制啟閉；可移動(dòng)式溢流口 33固定在設(shè)有拉鉤34的拉板32上，拉板32通過(guò)固定裝置38固定于在污染物進(jìn)污水箱11的矩形開(kāi)口 37處，拉板32與污染物進(jìn)污水箱11和固定裝置38中間夾有可壓縮橡膠進(jìn)行封水，保證拉板32上下移動(dòng)的同時(shí)又不發(fā)生漏水；上下拉動(dòng)可移動(dòng)式溢流口 33，可以改變污染物進(jìn)污水箱11進(jìn)入水槽槽體13的污水量；污水濃度在實(shí)驗(yàn)室根據(jù)具體要求進(jìn)行配制。詳見(jiàn)圖5。
[0041]本發(fā)明裝置所述的下游潮汐控制裝置模擬的拉板拉開(kāi)度與潮汐漲落潮流量隨時(shí)間的變化見(jiàn)圖6，其中拉板整數(shù)表示橫向拉板拉開(kāi)度，拉板負(fù)數(shù)表示垂向拉板拉開(kāi)度，矩形回水口由3條分別為Icm寬度的鏤空矩形組成，下游潮汐水位控制水箱水深隨潮汐水位變化，約為0.15m左右，根據(jù)伯努利方程計(jì)算出拉板拉開(kāi)度。由圖可以看出拉板拉開(kāi)長(zhǎng)度與流量變化規(guī)律有很好的吻合性。
[0042]上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置，包括上游流量控制裝置、中間水槽裝置、下游潮汐流量控制裝置，其特征在于:所述的上游流量控制裝置包括進(jìn)水管、恒流水箱、上游水位控制水箱；所述的中間水槽裝置包括水槽槽體、測(cè)速裝置、污染物進(jìn)污水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置包括潮汐水位控制水箱、無(wú)壓出水管、排水系統(tǒng)、回流水泵、潮汐回流模擬水箱、補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱；所述的水槽槽體上端連接上游水位控制水箱，下端連接潮汐水位控制水箱，所述的潮汐水位控制水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置底部設(shè)有由橫向拉板控制的矩形出水口，所述的潮汐回流模擬水箱設(shè)有垂向拉板控制的矩形回流口，矩形出水口的下端連接無(wú)壓出水管；所述的污染物進(jìn)污水箱設(shè)有控制水位高度的上下移動(dòng)式溢流口，并通過(guò)進(jìn)污管與水槽的進(jìn)污口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置，其特征在于，所述的恒流水箱設(shè)有控制水位的擋板、溢流口和恒流水管；所述進(jìn)水管流量大于恒流水管流量，恒流水箱中間設(shè)有控制水位高度的組合式擋板，組合式擋板分有不同的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置，其特征在于，所述的上游水位控制水箱和潮汐水位控制水箱設(shè)有潮汐最高水位線和潮汐最低水位線；所述的水槽槽體上設(shè)有污染物進(jìn)污口、水質(zhì)采樣口和測(cè)速裝置；所述的排水水箱設(shè)有排水口 ；所述的回流水泵分別與排水水箱和潮汐回流水箱連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置，其特征在于，所述的排水系統(tǒng)包括排水管和排水水箱，無(wú)壓出水管的出水排入排水水箱，之后一部分水通過(guò)回流水泵回流至潮汐回流模擬水箱，剩余水由排水管排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置，其特征在于，通過(guò)控制橫向拉板和垂向拉板的移動(dòng)速度而改變矩形出水口和矩形回流口的大小來(lái)控制退潮和漲潮的速度。
6.模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的方法，其特征在于，包括如下步驟: 構(gòu)建模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的裝置；裝置包括上游流量控制裝置、中間水槽裝置、下游潮汐流量控制裝置，所述的上游流量控制裝置包括進(jìn)水管、恒流水箱、上游水位控制水箱；所述的中間水槽裝置包括水槽槽體、測(cè)速裝置、污染物進(jìn)污水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置包括潮汐水位控制水箱、無(wú)壓出水管、排水系統(tǒng)、回流水泵、潮汐回流模擬水箱、補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱；所述的水槽槽體上端連接上游水位控制水箱，下端連接潮汐水位控制水箱，所述的潮汐水位控制水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱連接潮汐回流模擬水箱；所述的下游潮汐流量控制裝置底部設(shè)有由橫向拉板控制的矩形出水口，所述的潮汐回流模擬水箱設(shè)有垂向拉板控制的矩形回流口，矩形出水口的下端連接無(wú)壓出水管；所述的污染物進(jìn)污水箱設(shè)有控制水位高度的上下移動(dòng)式溢流口，并通過(guò)進(jìn)污管與水槽的進(jìn)污口連接； 按照一定速度拉動(dòng)橫向拉板，潮汐水位控制水箱的水通過(guò)無(wú)壓出水管和矩形出水口進(jìn)入排水水箱，隨著橫向拉板拉度變大，矩形出水口面積會(huì)變大，落潮流量逐漸變大，待潮汐水位控制水箱的水位從潮汐最高水位線到平水位時(shí)，按一定速度合上橫向拉板，潮汐流量越來(lái)越小直至為零，潮汐水位達(dá)到潮汐最低水位線，此時(shí)為大潮落停； 把垂向拉板按照一定的速度向上拉，潮汐回流模擬水箱的水通過(guò)矩形回流口回流至潮汐水位控制水箱，回流水量逐漸變大，待潮汐水位控制水箱的水位從潮汐最低水位線到平水位時(shí)，按一定速度合上垂向拉板，潮汐流量會(huì)越來(lái)越小直至為零，潮汐水位達(dá)到潮汐最高水位線，此時(shí)為大潮漲停；與此同時(shí)回流水泵按一定的比例從排水水箱抽水回流至潮汐回流模擬水箱；補(bǔ)償或海水鹽度模擬水箱通過(guò)補(bǔ)償水管將一定比例的水流入潮汐回流模擬水箱，使潮汐回流模擬水箱水位保持一定高度的水位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的方法，其特征在于，所述的裝置上游流量和下游出水量、排水量、回流水泵流量、潮汐回流水量、補(bǔ)償水量或鹽水入侵量均由實(shí)際河道對(duì)應(yīng)流量通過(guò)流量比尺演變得到；所述的水槽槽體由實(shí)際地形河道通過(guò)水平、垂直比尺演變得到；所述的上游水位控制裝置和潮汐水位控制裝置的潮汐最高水位線和潮汐最低水位線由河道潮汐實(shí)際水位通過(guò)垂直比尺演變得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)橫向拉板或垂向拉板拉開(kāi)、合上的速度以控制漲潮和落潮的速度、周期，與斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比擬合；調(diào)節(jié)回流水泵回流至潮汐回流模擬水箱的水量和補(bǔ)償水管補(bǔ)償水量的比例、大小，能夠控制補(bǔ)償水量或鹽水入侵水量、潮汐回流水量與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合；利用中間水槽裝置的測(cè)速裝置測(cè)定水槽中水體流速大小，與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行率定；利用上游水位控制水箱設(shè)的潮汐最高水位線和潮汐最低水位線率定上游潮汐回流水位高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的方法，其特征在于，當(dāng)用于模擬污染物遷移擴(kuò)散機(jī)理時(shí)，采用補(bǔ)償水箱；當(dāng)用于模擬鹽水上溯機(jī)理時(shí)，采用海水鹽度模擬水箱。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬潮汐往復(fù)流河道污染物遷移及鹽水上溯的方法，其特征在于，通過(guò)上下拉動(dòng)污染物進(jìn)污水箱的可移動(dòng)式溢流口，可以改變污染物進(jìn)污水箱的水位高度，通過(guò)改變水體勢(shì)能控制進(jìn)入水槽槽體的污水量，污水在實(shí)驗(yàn)室根據(jù)要求配制，污染物濃度可變化；調(diào)節(jié)恒流水箱上的擋板高度以控制水位，通過(guò)改變恒流水箱水體勢(shì)能改變上游恒流水管的流量。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK104264622SQ201410506075
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】張鵬, 逄勇, 羅縉, 王健健, 黃亞文, 王雪, 王一舒, 蔣紅, 韋雨婷, 賈俊杰, 潘紅澈, 羅慧萍 申請(qǐng)人:河海大學(xué)