本實(shí)用新型涉及湖濱帶水位和水質(zhì)變化模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種模擬湖濱帶水位和水質(zhì)變化的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

湖濱帶是連接湖泊生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要紐帶，湖濱帶是水陸間物質(zhì)流、信息流和生物流進(jìn)行交換過程中重要的中間場(chǎng)所，發(fā)揮著廊道、過濾器和屏障的功能，湖濱帶的這些功能又受水質(zhì)、水位等環(huán)境因子的控制。湖泊近岸農(nóng)田、居民區(qū)等土地利用類型內(nèi)過量的陸源營養(yǎng)鹽輸入和受季節(jié)性降雨、灌溉和風(fēng)浪引起的水位波動(dòng)，都會(huì)影響到湖泊近岸水質(zhì)和水位的變化，而較好的模擬湖濱帶水位和水質(zhì)的變化，對(duì)研究湖濱帶生態(tài)環(huán)境的變化提供重要的技術(shù)支撐。

目前，雖然也有通過試驗(yàn)水槽進(jìn)行農(nóng)田水文循環(huán)過程中氮磷等元素遷移過程的監(jiān)測(cè)(中國專利號(hào)：ZL201310567864.7，發(fā)明名稱“一種農(nóng)田土壤水文循環(huán)過程中氮磷等元素遷移的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，申請(qǐng)公布號(hào)CN103558361A，申請(qǐng)公布日2014.02.05)，或通過模擬試驗(yàn)的方法向試驗(yàn)桶水體內(nèi)添加氮(NaNO₃)、磷(NaH₂PO₄)等營養(yǎng)鹽，模擬水質(zhì)的變化，研究水體不同的營養(yǎng)水平對(duì)植物生長的影響(文明章等，水體的營養(yǎng)水平對(duì)苦草(Vallisneria atans)生長的影響[J].環(huán)境科學(xué)研究,2008,21(1):74-77)，或通過試驗(yàn)水槽模擬風(fēng)浪對(duì)淺水湖底泥磷釋放的研究(孫小靜等，淺水湖泊沉積物磷釋放的波浪水槽試驗(yàn)研究[J].中國科學(xué)D輯地球科學(xué),2005,35(增刊II):81-89)，重點(diǎn)研究風(fēng)浪的變化對(duì)水位變化的影響。但這些研究都是通過模擬水質(zhì)、水位或風(fēng)浪單一因子變化下的研究，這些研究結(jié)果與水位、水質(zhì)等復(fù)合因子作用下的實(shí)際結(jié)果差別較大，不能滿足湖濱帶在水位、水質(zhì)等復(fù)合因子共同作用對(duì)湖濱帶生態(tài)環(huán)境影響的模擬試驗(yàn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有通過模擬試驗(yàn)研究湖濱帶水質(zhì)、水位或波浪等變化對(duì)湖濱帶生態(tài)環(huán)境的影響局限在湖泊水位、水質(zhì)或風(fēng)浪單一因子變化的影響的不足，本實(shí)用型 新提供一種模擬湖濱帶水質(zhì)水位變化的試驗(yàn)裝置，利用該裝置不但能較好地模擬湖濱帶水位、水質(zhì)、風(fēng)浪復(fù)合因子的變化，還能為在水位、水質(zhì)、風(fēng)浪共同作用背景下對(duì)湖濱帶生態(tài)環(huán)境影響方面的研究提供試驗(yàn)裝置。

本實(shí)用新型所提供的一種模擬湖濱帶水位水質(zhì)變化的試驗(yàn)裝置包括水槽，湖濱帶構(gòu)置槽、攪拌棒、氮濃度調(diào)節(jié)池、磷濃度調(diào)節(jié)池、支架、波高儀、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、推板式造波機(jī)、水泵、尾水收集池、固定架，具體結(jié)構(gòu)如下：

A、水槽為長方體形狀，在水槽的左側(cè)壁的壁上設(shè)置有攪拌棒，在水槽的右側(cè)壁的壁上自上而下設(shè)置有多個(gè)水位調(diào)節(jié)孔，每個(gè)水位調(diào)節(jié)孔上安裝一個(gè)水龍頭；

B、湖濱帶構(gòu)置槽為上端面、下端面和右側(cè)壁均為敞開的長方體形狀，湖濱帶構(gòu)置槽設(shè)置在水槽內(nèi)，湖濱帶構(gòu)置槽的底部與水槽內(nèi)的底面固定連接，湖濱帶構(gòu)置槽的長度方向與水槽的長度方向一致，湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁靠近水槽的左側(cè)壁，湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁外壁、湖濱帶構(gòu)置槽的前側(cè)壁外壁和湖濱帶構(gòu)置槽的后側(cè)壁外壁分別對(duì)應(yīng)地與水槽的左側(cè)壁內(nèi)壁、水槽的前側(cè)壁內(nèi)壁、水槽的后側(cè)壁內(nèi)壁之間間隔5～6cm，湖濱帶構(gòu)置槽的高度低于水槽高度10～12cm；湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁、湖濱帶構(gòu)置槽的前側(cè)壁和湖濱帶構(gòu)置槽的后側(cè)壁的壁上都均布有透水孔；

C、在水槽的左側(cè)壁外設(shè)置有支架，支架的高度大于水槽的高度，支架上放置有氮濃度調(diào)節(jié)池和磷濃度調(diào)節(jié)池，在氮濃度調(diào)節(jié)池和磷濃度調(diào)節(jié)池的池壁分別設(shè)置有直角彎管，每個(gè)直角彎管上設(shè)置有一個(gè)閥門，各直角彎管的一端口向下位于水槽的左側(cè)壁與湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁之間；

D、固定架由豎直直桿的一端與底盤中部垂直固定連接構(gòu)成；在水槽內(nèi)間隔放置有四個(gè)固定架，四個(gè)固定架的底盤與水槽內(nèi)的底面固定連接；四個(gè)固定架在水槽寬的中心線上，且最左邊的固定架在湖濱帶構(gòu)置槽內(nèi)；

E、在水槽外放置有波高儀、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、推板式造波機(jī)和水泵，波高儀監(jiān)測(cè)探頭可拆卸連接在水槽內(nèi)最左邊的固定架的豎直直桿上，波高儀監(jiān)測(cè)探頭通過導(dǎo)線與波高儀相連接，三個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭分別可拆卸連接在水槽內(nèi)的其余三個(gè)固定架的豎直直桿上，三個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭均通過導(dǎo)線與水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀相連接，推板式造波機(jī)的機(jī)械推板放置在水槽槽內(nèi)的右邊，推板式造波機(jī)的機(jī)械推板通過機(jī)械臂與推板式造波機(jī)相連接；

F、在水槽的右側(cè)壁外放置有尾水收集池，且水龍頭的出水口正對(duì)尾水收集池的池口，彎管Ⅱ的一部分管體放置在尾水收集池池口上，且彎管Ⅱ管體與尾水收集池池口接觸處固定連接，彎管Ⅱ的一端口與水泵的進(jìn)水口連接，彎管Ⅱ的另一端口伸入尾水收集池內(nèi)，水泵的出水口與彎管Ⅰ的一端口連接，彎管Ⅰ的一部分管體搭在水槽的槽口上，且彎管Ⅰ管體與水槽槽口接觸處固定連接，彎管Ⅰ的出水口伸入在水槽的左側(cè)壁與湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁之間。

進(jìn)一步，在水槽的右側(cè)壁壁上最上部的水位調(diào)節(jié)孔的孔中心低于水槽上端口10cm，相鄰兩水位調(diào)節(jié)孔的孔中心之間的間距為10cm。

本實(shí)用新型的工作原理和主要操作：

1、先根據(jù)湖濱帶的土層分布，將湖濱帶的原土按一定坡度放置在湖濱帶構(gòu)置內(nèi)；

2、分別在氮濃度調(diào)節(jié)池和磷濃度調(diào)節(jié)池，分別用NaNO₃和NaH₂PO₄調(diào)配高濃度的氮溶液、磷溶液；

3、再在水槽內(nèi)加入湖濱帶附近的湖水，根據(jù)模擬試驗(yàn)要求的水位，確定加入湖水量，加入的水位高度與水槽的右側(cè)壁上適宜的水位控制孔齊平；

4、打開氮濃度調(diào)節(jié)池和磷濃度調(diào)節(jié)池側(cè)壁上的直角彎管上的閥門，使氮濃度調(diào)節(jié)池和磷濃度調(diào)節(jié)池內(nèi)的氮溶液、磷溶液流入水槽內(nèi)，啟動(dòng)設(shè)置在水槽的左側(cè)壁上的攪拌棒，使氮溶液與磷溶液混合均勻，混合均勻的一部分氮磷溶液通過湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁上的透水孔進(jìn)入湖濱帶構(gòu)置槽內(nèi)滲透到湖濱帶構(gòu)置槽內(nèi)的土體，混合均勻的另一部分氮磷溶液通過進(jìn)入湖濱帶構(gòu)置槽的前側(cè)壁與水槽的前側(cè)壁之間的間距、以及湖濱帶構(gòu)置槽的后側(cè)壁與水槽的后側(cè)壁之間的間距所形成的通道向水槽右邊流動(dòng)，在流動(dòng)的過程種，部分混合均勻的氮磷溶液通過湖濱帶構(gòu)置槽的前側(cè)壁上的透水孔、以及湖濱帶構(gòu)置槽的后側(cè)壁上的透水孔滲透到湖濱帶構(gòu)置槽內(nèi)的土體；

5、在上述混合均勻的氮磷溶液流動(dòng)的同時(shí)，啟動(dòng)波高儀、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀和推板式造波機(jī)，相應(yīng)地，造波儀的機(jī)械推板開始工作，推動(dòng)水槽內(nèi)的液體，模擬風(fēng)浪，波高儀監(jiān)測(cè)探頭和水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭同時(shí)開始工作，分別監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)波浪的波高及周期、檢測(cè)水槽內(nèi)水質(zhì)的氮、磷濃度，波高儀和水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)提供實(shí)驗(yàn)研究；

6、在水槽內(nèi)高于實(shí)驗(yàn)要求水位的多余液體通過打開水位控制孔的水龍頭流 出進(jìn)入到尾水收集池內(nèi)，然后通過水泵及與水泵連接的彎管Ⅰ、彎管Ⅱ，將尾水收集池內(nèi)的液體抽提到位于水槽的左側(cè)壁與湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁之間的水槽內(nèi)，繼續(xù)從水槽左邊向水槽右邊流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模擬水的循環(huán)利用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用型新的有益效果：

本實(shí)用新型能同時(shí)較好地模擬了湖濱帶水位、水質(zhì)和風(fēng)浪復(fù)合因子的變化，克服了現(xiàn)有研究局限在單一因子的不足，還實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)和風(fēng)浪的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了模擬用水的循環(huán)利用，避免了模擬試驗(yàn)水資源的浪費(fèi)，為在水位、水質(zhì)、風(fēng)浪共同作用背景下對(duì)湖濱帶生態(tài)環(huán)境等研究提供了技術(shù)支撐。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是水槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是湖濱帶構(gòu)置槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)記依次表示：1—水槽，2—湖濱帶構(gòu)置槽，3—波高儀監(jiān)測(cè)探頭,4—攪拌棒，5—水槽的左側(cè)壁，6—閥門，7—直角彎管，8—氮濃度調(diào)節(jié)池，9—磷濃度調(diào)節(jié)池，10—支架，11—彎管Ⅰ，12—波高儀，13—水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀，14—推板式造波機(jī)，15—水槽的前側(cè)壁，16—水泵，17—彎管Ⅱ，18—尾水收集池，19—水龍頭，20—水位控制孔，21—推板式造波儀的機(jī)械推板，22—底盤，23—豎直直桿，24—固定架，25—水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭，26—水槽的右側(cè)壁，27—水槽的后側(cè)壁，28—透水孔，29—湖濱帶構(gòu)置槽的前側(cè)壁，30—湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁，31—湖濱帶構(gòu)置槽的后側(cè)壁，32—彎管Ⅰ的出水口。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例中所涉及的波高儀、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、推板式造波機(jī)、水泵等部件均為市售產(chǎn)品。其中波高儀監(jiān)測(cè)探頭、水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭，推板式造波機(jī)的機(jī)械推板、機(jī)械臂、導(dǎo)線均為相對(duì)應(yīng)的儀器、設(shè)備自帶的零部件。

實(shí)施例1

參見圖1-圖3，本實(shí)用新型提供一種模擬湖濱帶水位水質(zhì)變化的試驗(yàn)裝置，包括水槽1、湖濱帶構(gòu)置槽2、攪拌棒4、氮濃度調(diào)節(jié)池8、磷濃度調(diào)節(jié)池9、支架10、波高儀12、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀13、推板式造波機(jī)14、水泵16、尾水收集池18、固定架24，具體結(jié)構(gòu)如下：

A、水槽1為長方體形狀，在水槽的左側(cè)壁5的壁上設(shè)置有攪拌棒4，在水槽的右側(cè)壁26的壁上自上而下設(shè)置有多個(gè)水位調(diào)節(jié)孔20，每個(gè)水位調(diào)節(jié)孔20上安裝一個(gè)水龍頭19；在水槽的右側(cè)壁26壁上最上部的水位調(diào)節(jié)孔20的孔中心低于水槽1上端口10cm，相鄰兩水位調(diào)節(jié)孔20的孔中心之間的間距為10cm；

B、湖濱帶構(gòu)置槽2為上端面、下端面和右側(cè)壁均為敞開的長方體形狀，湖濱帶構(gòu)置槽2的長度、寬度分別小于水槽1的長度、寬度,湖濱帶構(gòu)置槽2設(shè)置在水槽1內(nèi)，湖濱帶構(gòu)置槽2的底部與水槽1內(nèi)的底面固定連接，湖濱帶構(gòu)置槽2的長度方向與水槽1的長度方向一致，湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁30靠近水槽的左側(cè)壁5，湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁30外壁、湖濱帶構(gòu)置槽的前側(cè)壁29外壁和湖濱帶構(gòu)置槽的后側(cè)壁31外壁分別對(duì)應(yīng)地與水槽的左側(cè)壁5內(nèi)壁、水槽的前側(cè)壁15內(nèi)壁、水槽的后側(cè)壁27內(nèi)壁之間間隔5～6cm，湖濱帶構(gòu)置槽2的高度低于水槽1高度10～12cm；湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁30、湖濱帶構(gòu)置槽的前側(cè)壁29和湖濱帶構(gòu)置槽的后側(cè)壁31的壁上都均布有透水孔28；

C、在水槽的左側(cè)壁5外設(shè)置有支架10，支架10的高度大于水槽1的高度，支架10上放置有氮濃度調(diào)節(jié)池8和磷濃度調(diào)節(jié)池9，在氮濃度調(diào)節(jié)池8和磷濃度調(diào)節(jié)池9的池壁分別設(shè)置有直角彎管7，每個(gè)直角彎管7上設(shè)置有一個(gè)閥門6，各直角彎管7的一端口向下位于水槽的左側(cè)壁5與湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁30之間；

D、固定架24由豎直直桿23的一端與底盤22中部垂直固定連接構(gòu)成；在水槽1內(nèi)間隔放置有四個(gè)固定架24，四個(gè)固定架24的底盤22與水槽1內(nèi)的底面固定連接；四個(gè)固定架24在水槽1寬的中心線上，且最左邊的固定架24在湖濱帶構(gòu)置槽2內(nèi)；

E、在水槽1外放置有波高儀12、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀13、推板式造波機(jī)14和水泵16，波高儀監(jiān)測(cè)探頭3可拆卸連接在水槽1內(nèi)最左邊的固定架24的豎直直桿23上，波高儀監(jiān)測(cè)探頭3通過導(dǎo)線與波高儀12相連接，三個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭25分別可拆卸連接在水槽1內(nèi)的其余三個(gè)固定架24的豎直直桿23上，三個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭25均通過導(dǎo)線與水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀13相連接，推板式造波機(jī)的機(jī)械推板21放置在水槽1槽內(nèi)的右邊，推板式造波機(jī)的機(jī)械推板21通過機(jī)械臂與推板式造波機(jī)14相連接；

F、在水槽的右側(cè)壁26外放置有尾水收集池18，且水龍頭19的出水口正對(duì) 尾水收集池18的池口，彎管Ⅱ17的一部分管體放置在尾水收集池18池口上，且彎管Ⅱ17管體與尾水收集池18池口接觸處固定連接，彎管Ⅱ17的一端口與水泵16的進(jìn)水口連接，彎管Ⅱ17的另一端口伸入尾水收集池18內(nèi)，水泵16的出水口與彎管Ⅰ11的一端口連接，彎管Ⅰ11的一部分管體搭在水槽1的槽口上，且彎管Ⅰ11管體與水槽1槽口接觸處固定連接，彎管Ⅰ的出水口32伸入在水槽的左側(cè)壁5與湖濱帶構(gòu)置槽的左側(cè)壁30之間。