專利名稱：一種淺水湖泊水體懸浮物沉降速度量化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淺水湖泊水體懸浮物沉降速度量化方法研究，屬于水環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水體富營養(yǎng)化已成為全球關(guān)注焦點，關(guān)于水體富營養(yǎng)化研究以覆蓋各個領(lǐng)域。水體中懸浮物在沉降過程中，通過吸附、絮凝等作用與水體中的營養(yǎng)鹽、其他顆粒和微生物結(jié)合在一起。因此，水體中懸浮物的沉降對水生生態(tài)系統(tǒng)中有機物的遷移、轉(zhuǎn)化以及與其相伴隨的營養(yǎng)鹽循環(huán)再生具有重要意義。水體懸浮物的沉降速度是水體有機物遷移轉(zhuǎn)化的重要指標，然而實際應用中，懸浮物的沉降速度不容易測量，只有通過探求其與懸浮物的濃度、粒度等物理指標的關(guān)系來得到。本發(fā)明以太湖水體為研究對象，探究其懸浮物沉降速度與懸浮物濃度關(guān)系問題。太湖水深較淺，且位于多風地區(qū)，四季風速均較大，受到湖流和波浪的影響，水體和沉積物界面時常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，沉積物易受擾動而發(fā)生再懸浮，導致大量營養(yǎng)物質(zhì)再次進入水體，由此引起水體富營養(yǎng)化。本發(fā)明研究了懸浮物沉降速度與懸浮物的濃度、粒度、質(zhì)量、尺寸等各種因素的關(guān)系對水體透明度的影響，利用Mokes公式和重復深度吸管法探求懸浮物濃度和粒度與沉降速度及水體透明度的關(guān)系。發(fā)明結(jié)果將促進水體富營養(yǎng)化判別方法研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種淺水湖泊水體懸浮物沉降速度量化方法，其特征是根據(jù)不同沉降時間在沉降筒上、中、下處SS濃度的值，利用重復深度吸管法，對懸浮物的沉降速度進行了計算， 采用水深加權(quán)的方法對每取樣時刻沉降筒內(nèi)的平均濃度進行了計算，采用濃度加權(quán)的方法求取3個取樣口的平均沉速，將兩者進行曲線擬合，構(gòu)建了水體懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度的曲線關(guān)系圖，由圖即可由水體懸浮物濃度查得水體懸浮物沉降速度。得出了懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度關(guān)系式
ω^ 0.0205 4/(1 + εχρ( -0.02613 · (C - 166.29261))}
￠/ 2 = 0.97996, Ar = 54)
式中，^為平均沉降速度(cm/s)，C為懸浮物濃度(mg/L)；其進一步特征是，水體平均沉降速度計算方法為
C = (A1C1 + H2C2 + A3C3) Kh + A2+ A3)
水體平均濃度計算方法為
w = (W1C1 + W2C2 + W3C3) /(C1 + C2 + C3)
式中，C為沉降筒內(nèi)水深加權(quán)平均濃度(mg/L)，Cn C2, C3分別為沉降筒上、中、下取樣口處SS的濃度(mg/L)，、、之、毛分別為沉降筒上、中、下取樣口離沉降筒上端筒口的距離 (cm) 為沉降筒內(nèi)濃度加權(quán)平均沉降速度(cm/s)， 、％、 分別為沉降筒上、中、下取樣口高度處平均沉降速度(cm/s)。曲線及關(guān)系式得出以水體中懸浮物為切入點，對水體懸浮物沉降與再懸浮進行了一些列實驗與分析。通過對懸浮物濃度與沉降速度、沉降速度與沉降時間、懸浮物粒度與沉降速度、懸浮物粒度與沉降時間、懸浮物組成與沉降時間以及沉降通量與沉降時間的關(guān)系及相應的變化規(guī)律的分析，得出某一懸浮物濃度所對應的平均沉降速度。最后采用水深加權(quán)和濃度加權(quán)的方法分別計算了不同取樣時刻沉降的平均濃度和平均沉降速度，再將兩者進行曲線擬合，尋求平均沉降速度和平均濃度之間的關(guān)系，由此得到了擬合曲線及關(guān)系式。 這條曲線對于水體透明度的研究有著重要意義，不需再進行繁重的實驗與分析便可直接得出結(jié)論。


附圖懸浮物平均沉降速度與懸浮物濃度的關(guān)系曲線
具體實施例方式實驗裝置有機玻璃圓筒，內(nèi)徑19cm，外徑20cm，截面積觀3. 5287 cm2高度為 54cm0在筒壁上從上至下設置3個取樣口，上層取樣口距離沉降筒頂端為14cm，上中層高度差為20cm，中下層高度差為16cm，下層取樣口距離筒底km。以太湖水體為對象，根據(jù)不同沉降時間在沉降筒上、中、下處SS濃度的值，利用重復深度吸管法，對懸浮物的沉降速度進行了計算，采用水深加權(quán)的方法對每取樣時刻沉降筒內(nèi)的平均濃度進行了計算，采用濃度加權(quán)的方法求取3個取樣口的平均沉速，將兩者進行曲線擬合，構(gòu)建了水體懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度的曲線關(guān)系圖，由圖即可由水體懸浮物濃度查得水體懸浮物沉降速度。得出了懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度關(guān)系式
0.02054/(1+ exp(-0.02613 · (C - 166.29261)))
(R2 = 0.97996，JVr= 54)
式中f力平均沉降速度(cm/s)，C為懸浮物濃度(mg/L)；其水體平均沉降速度計算方法為
C = (A1C1 + H2C2 +A3C3) Khl + k2 + h3)
水體平均濃度計算方法為
w = (^1C1 + W2C2 + W3C3) /(C1 + C2 + C3)
式中，C為沉降筒內(nèi)水深加權(quán)平均濃度(mg/L)，C1, C2, C3分別為沉降筒上、中、下取樣口處SS的濃度(mg/L)，、、之、毛分別為沉降筒上、中、下取樣口離沉降筒上端筒口的距離 (cm) ; 5為沉降筒內(nèi)濃度加權(quán)平均沉降速度(cm/s)，6、 分別為沉降筒上、中、下取樣口高度處平均沉降速度(cm/s)。曲線及關(guān)系式得出以水體中懸浮物為切入點，對水體懸浮物沉降與再懸浮進行了一些列實驗與分析。通過對懸浮物濃度與沉降速度、沉降速度與沉降時間、懸浮物粒度與沉降速度、懸浮物粒度與沉降時間、懸浮物組成與沉降時間以及沉降通量與沉降時間的關(guān)系及相應的變化規(guī)律的分析，得出某一懸浮物濃度所對應的平均沉降速度。最后采用水深加權(quán)和濃度加權(quán)的方法分別計算了不同取樣時刻沉降的平均濃度和平均沉降速度，再將兩者進行曲線擬合，尋求平均沉降速度和平均濃度之間的關(guān)系，由此得到了擬合曲線及關(guān)系式。測量不同取樣口水體懸浮物濃度，根據(jù)濃度加權(quán)公式計算懸浮物平均濃度，在關(guān)系曲線圖橫坐標找到平均濃度值對應的點，該點對應的縱坐標即此時水樣中懸浮物的平均沉降速度。
權(quán)利要求
1. 一種淺水湖泊水體懸浮物沉降速度量化方法，其特征是根據(jù)不同沉降時間在沉降筒上、中、下處SS濃度的值，利用重復深度吸管法，對懸浮物的沉降速度進行了計算，采用水深加權(quán)的方法對每取樣時刻沉降筒內(nèi)的平均濃度進行計算，采用濃度加權(quán)的方法求取 3個取樣口的平均沉速，將兩者進行曲線擬合，構(gòu)建水體懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度的曲線關(guān)系圖，得出水體懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度關(guān)系式 0,0205 4/(1 + εχρ( -0.02613 · (C - 166.29261)))(R2 = 0.97996,Af = 54)式中‘力平均沉降速度(cm/s)，C為懸浮物濃度(mg/L)其進一步特征是水體平均沉降速度計算方法為C = (A1C1 + A3C2 + A3C3) /(^1 + A2 + A3)水體平均濃度計算方法為w = ("W1C1 + W2C2 + W3C3) /(C1 + C2 + C3)式中，C為沉降筒內(nèi)水深加權(quán)平均濃度(mg/L)，Cp C2, C3分別為沉降筒上、中、下取樣口處SS的濃度(mg/L)，、、之、毛分別為沉降筒上、中、下取樣口離沉降筒上端筒口的距離 (cm) ; G為沉降筒內(nèi)濃度加權(quán)平均沉降速度(cm/s)， 、％、 分別為沉降筒上、中、下取樣口高度處懸浮物平均沉降速度(cm/s)。
全文摘要
本發(fā)明為一種淺水湖泊水體懸浮物沉降速度量化方法，其特征是根據(jù)不同沉降時間在沉降筒上、中、下處SS濃度的值，利用重復深度吸管法，對懸浮物的沉降速度進行了計算，采用水深加權(quán)的方法對每取樣時刻沉降筒內(nèi)的平均濃度進行了計算，采用濃度加權(quán)的方法求取3個取樣口的平均沉速，將兩者進行曲線擬合，得出了水體懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度關(guān)系式，構(gòu)建了水體懸浮物平均沉降速度和懸浮物平均濃度的曲線關(guān)系圖，由圖即可由水體懸浮物濃度查得水體懸浮物沉降速度。
文檔編號G01N15/04GK102269688SQ20111021310
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者唐春燕, 李一平, 滑磊, 王瑩, 胡芬娟, 范麗麗, 郝文斌 申請人:河海大學