專利名稱：一種研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及淺水湖泊和河流系統(tǒng)水體生態(tài)環(huán)境模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別是利用水流通道模擬河流和湖泊在不同水動(dòng)力強(qiáng)度擾動(dòng)下底泥起懸機(jī)制，以及收集底泥營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置。
背景技術(shù)：
湖泊在受到外界污染情況下，一部分通過自身自凈作用消解，剩余部分則通過沉降形成底部沉積物，沉積物在受到外力擾動(dòng)(如波浪、湖流)情況下易發(fā)生再懸浮重新進(jìn)入水體，進(jìn)而將沉積物中的污染物重新帶入水體中，從而影響水體水質(zhì)。內(nèi)源釋放對(duì)水生態(tài)環(huán)境的影響是顯而易見的，沉積物再懸浮對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放有重要影響。在不同水深處釋放營(yíng)養(yǎng)鹽含量的多少對(duì)水生生物的生長(zhǎng)和生存有決定性影響，同時(shí)影響整個(gè)水體的水環(huán)境特征。故研究侵蝕后水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的含量是進(jìn)一步研究侵蝕對(duì)水質(zhì)影響的基礎(chǔ)。湖泊或河道沉積物在水動(dòng)力作用下容易發(fā)生侵蝕、再懸浮，該過程會(huì)引起表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放、生物數(shù)量的變化等。底泥表面侵蝕率定義為單位面積底床在單位時(shí)間內(nèi)的底泥侵蝕量。河床切應(yīng)力是粘性泥沙研究中的重要參數(shù)，它直接決定了底泥被侵蝕的深度。然而，確定河床切應(yīng)力、控制外力條件是十分困難的。目前，模擬對(duì)底泥侵蝕的室內(nèi)模擬主要有震蕩法、波浪水槽法和環(huán)形水槽法。震蕩法是在三角瓶中裝入一定量沉積物和水樣，以震蕩頻率模擬水動(dòng)力大小。該方法簡(jiǎn)單易于控制條件且可多組平行，但是體積過小，不能很好的描述底泥侵蝕隨風(fēng)浪增強(qiáng)而遞增的趨勢(shì)。波浪水槽和環(huán)形水槽法是采用機(jī)械方法產(chǎn)生上覆水的定向流動(dòng)使底泥發(fā)生懸浮。方法易于控制條件，但是實(shí)驗(yàn)底泥的原狀性受到一定破壞，較淺的上覆水與湖泊實(shí)際情況差異較大。保持沉積物的原狀性非常重要，它不僅關(guān)系到暴露于上覆水的界面及其結(jié)構(gòu)的變化影響再懸浮的結(jié)果，并且對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放量也產(chǎn)生至關(guān) 重要的影響。在底泥侵蝕實(shí)驗(yàn)中，裝置的選取及設(shè)計(jì)至關(guān)重要，對(duì)結(jié)果產(chǎn)生重要影響。故實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)應(yīng)盡量能夠反映實(shí)際情況。由于底泥侵蝕的實(shí)驗(yàn)大多在室內(nèi)進(jìn)行模擬，相對(duì)室外實(shí)驗(yàn)?zāi)M缺乏真實(shí)性，例如室內(nèi)模擬底泥侵蝕的泥樣結(jié)構(gòu)在帶回實(shí)驗(yàn)室時(shí)大多已經(jīng)遭到破壞，與真實(shí)沉積物結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。因而本裝置考慮在室外進(jìn)行模擬，完全保證沉積物結(jié)構(gòu)不受任何破壞，同時(shí)水體特征也完全呈現(xiàn)原樣。本裝置設(shè)計(jì)用于野外實(shí)驗(yàn)，符合實(shí)際要求。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，該裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)中外力不可控，無法維持底泥原狀結(jié)構(gòu)，不便采集水樣等問題。技術(shù)方案:本實(shí)用新型所述的一種研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，包括由兩個(gè)側(cè)板與一個(gè)頂板構(gòu)成的水流通道、連接管、硬質(zhì)水管、接泵管、潛水泵、采樣管和抽樣筒，所述連接管的兩端口分別與水流通道及硬質(zhì)水管的端口相匹配，所述水流通道的一端口通過連接管與硬質(zhì)水管密封連接，所述硬質(zhì)水管通過接泵管與潛水泵密封連接，所述水流通道的側(cè)壁上開有若干不同高度的采樣孔，所述采樣孔通過采樣管與抽樣筒密封連接，所述抽樣筒以類似針筒原理對(duì)水槽內(nèi)部的水樣進(jìn)行抽取。進(jìn)一步地，所述水流通道的截面呈底部開口的半框形。進(jìn)一步完善上述技術(shù)方案，所述水流通道的側(cè)板的兩端分別設(shè)置有穿孔撐腳，穿孔撐腳插入底泥使得水流通道可以固定在湖底或河底，各穿孔撐腳在與側(cè)板底部平行的位置處開設(shè)有一個(gè)孔，所述孔上系有繩體，通過拉緊繩體使得流水通道不會(huì)陷入底泥，且保持流水通道底部與底泥表面齊平，所述水流通道的頂板上表面的中分線的兩端分別豎直固定有標(biāo)尺。進(jìn)一步地，該裝置還包括一支撐臺(tái)，所述潛水泵設(shè)置在支撐臺(tái)上，利用支撐臺(tái)使得潛水泵不陷入底泥并固定在湖底或河底上。進(jìn)一步完善上述技術(shù)方案，所述支撐臺(tái)包括一塊矩形木板、四根撐腳和一根標(biāo)桿，所述四根撐腳為四根矩形長(zhǎng)木棒，通過鉚釘分別固定在矩形木板的直角位置處，所述標(biāo)桿通過鉚釘豎直固定在矩形木板的中分線上。通過控制兩根標(biāo)尺和一根標(biāo)桿在一條直線上可以使?jié)撍煤退魍ǖ兰坝操|(zhì)水管在一條線上，保證了進(jìn)入水流通道的水流方向的穩(wěn)定性；上述裝置通過潛水泵實(shí)現(xiàn)水流在管道和水流通道內(nèi)定向流動(dòng)使底泥發(fā)生懸浮，由不同位置的采樣孔通過虹吸作用分別采集水樣，從而得出水體擾動(dòng)后沉積物釋放對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量的影響；同時(shí)可通過改變潛水泵的運(yùn)行工況，比較不同強(qiáng)度的水動(dòng)力條件下水體中釋放的營(yíng)養(yǎng)鹽含量。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:本實(shí)用新型(I)利用潛水泵使水流通過水流通道，在水動(dòng)力擾動(dòng)下底泥發(fā)生懸浮；同時(shí)利用虹吸原理采集水樣，確保底泥結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)特性不因采樣而·受到影響，實(shí)現(xiàn)了在不影響流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和底泥原樣的條件下采集水樣；(2)通過調(diào)節(jié)潛水泵的運(yùn)行工況產(chǎn)生不同強(qiáng)度的水動(dòng)力條件，即不同大小的流速；可以比較不同強(qiáng)度的水動(dòng)力條件下水體中釋放的營(yíng)養(yǎng)鹽含量。

圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述水流通道的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例1:如圖1和2所示，一種研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，包括由兩個(gè)側(cè)板與一個(gè)頂板構(gòu)成的水流通道1、連接管2、硬質(zhì)水管3、接泵管4、潛水泵5、采樣管7和抽樣筒6，所述水流通道I的截面呈底部開口的半框形，所述連接管2的兩端口分別與水流通道I及硬質(zhì)水管3的端口相匹配，所述水流通道I的一端口通過連接管2與硬質(zhì)水管3密封連接，所述硬質(zhì)水管3通過接泵管4與潛水泵5密封連接，所述水流通道I的側(cè)壁上開有若干不同高度的三個(gè)采樣孔13，所述采樣孔13通過采樣管7與抽樣筒6密封連接，所述抽樣筒6以類似針筒原理對(duì)水流通道I內(nèi)部的水樣進(jìn)行抽取。所述水流通道I的側(cè)板的兩端分別設(shè)置有穿孔撐腳8，各穿孔撐腳8在與側(cè)板底部平行的位置處開設(shè)有一個(gè)孔14，所述孔14上系有麻繩9，所述水流通道I的頂板上表面的中分線的兩端分別豎直固定有標(biāo)尺10。該裝置還包括一支撐臺(tái)11，所述潛水泵5設(shè)置在支撐臺(tái)11上，所述支撐臺(tái)包括一塊矩形木板16、四根撐腳15和一根標(biāo)桿12，所述四根撐腳15為四根矩形長(zhǎng)木棒，通過鉚釘分別固定在矩形木板16的直角位置處，所述標(biāo)桿12通過鉚釘豎直固定在矩形木板16的中分線上。所述水流通道1、支撐臺(tái)11、標(biāo)尺10、標(biāo)桿12和穿孔撐腳8均采用木材，硬質(zhì)水管3采用PVC材料。上述裝置工作過程為:水流從潛水泵5經(jīng)過接泵管4進(jìn)入硬質(zhì)水管3，最后方向穩(wěn)定的進(jìn)入水流通道1，水流通道I底部的底泥受擾動(dòng)發(fā)生懸浮，通過抽樣筒6采集水樣。本裝置的具體操作方法如下:根據(jù)需要計(jì)算出潛水泵5的運(yùn)行工況，將潛水泵5固定在支撐臺(tái)11上，四條麻繩9分別穿過水流通道I的四個(gè)穿孔撐腳8上的孔14并且系牢，實(shí)驗(yàn)人員可以在船上拉住四條麻繩9讓水流通道I靠自身重力作用平穩(wěn)的放入待測(cè)湖底或河底，穿孔撐腳8會(huì)插入松軟的底泥中，根據(jù)已知湖深、水流通道I高度可以計(jì)算出當(dāng)水流通道I底部與泥面齊平時(shí)標(biāo)尺10的刻度，抓住兩把標(biāo)尺10將水流通道I向下壓直到達(dá)到計(jì)算的刻度值，兩個(gè)標(biāo)尺的刻度值一樣確保了水流通道I沒有左右傾斜，拉緊四根麻繩9防止水流通道I再往下陷。將潛水泵5固定在支撐臺(tái)11上，再將支撐臺(tái)11放入湖底或河底，位置可以參考支撐臺(tái) 11上的標(biāo)桿12和水流通道I上的兩根標(biāo)尺10在同一直線上的原則來選擇，這樣可以使水流在水流通道I中更加平穩(wěn)，打開潛水泵5到的預(yù)計(jì)工況，水流從接泵管4流向硬質(zhì)水管3，經(jīng)過硬質(zhì)水管3的水流可以方向穩(wěn)定的流向水流通道1，再?gòu)乃魍ǖ繧另一側(cè)流出，如此循環(huán)，水流通道I底部的底泥受到擾動(dòng)發(fā)生懸浮，由不同位置的采樣孔13通過抽樣筒6的虹吸作用采集水樣，從而得出水體擾動(dòng)后沉積物釋放對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量的影響。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本實(shí)用新型，但其不得解釋為對(duì)本實(shí)用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求1.一種研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，其特征在于，包括由兩個(gè)側(cè)板與一個(gè)頂板構(gòu)成的水流通道、連接管、硬質(zhì)水管、接泵管、潛水泵、采樣管和抽樣筒，所述連接管的兩端口分別與水流通道及硬質(zhì)水管的端口相匹配，所述水流通道的一端口通過連接管與硬質(zhì)水管密封連接，所述硬質(zhì)水管通過接泵管與潛水泵密封連接，所述水流通道的側(cè)壁上開有若干不同高度的采樣孔，所述采樣孔通過采樣管與抽樣筒密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，其特征在于，所述水流通道的截面呈底部開口的半框形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，其特征在于，所述水流通道的側(cè)板的兩端分別設(shè)置有穿孔撐腳，各穿孔撐腳在與側(cè)板底部平行的位置處開設(shè)有一個(gè)孔，所述孔上系有繩體，所述水流通道的頂板上表面的中分線的兩端分別豎直固定有標(biāo)尺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，其特征在于，該裝置還包括一支撐臺(tái)，所述潛水泵設(shè)置在支撐臺(tái)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，其特征在于，所述支撐臺(tái)包括一塊矩形木板、四根撐腳和一根標(biāo)桿，所述四根撐腳為四根矩形長(zhǎng)木棒，通過鉚釘分別固定在矩形木板的直角位置處，所述標(biāo)桿通過鉚釘豎直固定在矩形木板的中分線 上。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種研究底泥起懸機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的裝置，包括由兩個(gè)側(cè)板與一個(gè)頂板構(gòu)成的水流通道結(jié)構(gòu)、連接管、硬質(zhì)水管、接泵管、潛水泵、采樣管和抽樣筒，所述連接管的兩端口分別與水流通道及硬質(zhì)水管的端口相匹配，所述水流通道的一端口通過連接管與硬質(zhì)水管密封連接，所述硬質(zhì)水管通過接泵管與潛水泵密封連接，所述水流通道的側(cè)壁上開有若干不同高度的采樣孔，所述抽樣孔通過采樣管與抽樣筒密封連接；本實(shí)用新型(1)實(shí)現(xiàn)了在不影響流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和底泥原樣的條件下采集水樣；(2)通過調(diào)節(jié)潛水泵的運(yùn)行工況產(chǎn)生不同強(qiáng)度的水動(dòng)力條件，即不同大小的流速；可以比較不同強(qiáng)度的水動(dòng)力條件下水體中釋放的營(yíng)養(yǎng)鹽含量。
文檔編號(hào)G01N33/18GK203101368SQ20122072390
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者李一平, 唐春燕, 邱利, 王瑩, 王健健, 杜薇, 趙坤, 薛偲琦, 萬榆, 王靜雨, 衛(wèi)樸, 欒號(hào), 滑磊, 郝文彬, 陳平, 戴斯蒙德·O·阿尼姆 申請(qǐng)人:河海大學(xué)