专利名称：一种模拟天然河道的实验系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及模拟河道治理工程技术领域，具体涉及一种模拟天然河道的实验系统装置。
背景技术：
污染河流的治理备受关注，河流污染一方面破坏景观环境，另一方面河流是湖泊等水体污染物质输入的重要途径。通过研究河流，不但对其本身的治理有帮助，更重要的是可为其他淡水水体污染的防治打下基础。针对污染河流的治理，人们作出了很多努力并取得了一些研究成果，如中国专利申请201010228681. 9修复微污染水体的模拟河道生物反应装置、中国专利200920067766 一种河道综合治理修复系统等。不过目前的研究成果均为较小的模拟装置，其放大效果尚有待进一步研究。河流在治理过程中受其本身条件的影响很大，比如其所处地域气候条件、河流水体理化环境、营养盐状态、流量大小等。针对每条河流自身的特征，研发或者选择相关技术， 是有必要的。而这些研发或选择通常需要在前人研究的基础之上通过实地考察和模拟研究才能得以开展。直接的河流治理工程项目投入非常大，为了避免不必要的风险损失，在全面的工程项目之前进行小试研究是具有其重要性和必要性的。在小试研究的过程中，所模拟的河流环境(如流量、营养盐含量)要尽量能够合乎其实际特征。这些工作尚有待相关领域的科研工作者们加以开展。
实用新型内容针对现有技术中存在的河流治理中需要考虑的实际问题，本实用新型的目的在于提供了一种模拟天然河道的实验系统装置，该目的通过以下技术方案来实现—种模拟天然河道的实验系统装置，包括在水位自动控制器开关、水位自动控制器上浮球和水位自动控制器下浮球控制下的水泵，高位蓄水池，多个独立的模拟河道以及管路系统；所述的水泵将经过过滤头过滤后的水抽吸推送至高位蓄水池，高位蓄水池向模拟河道供水。过滤头可以去除河流水体中的大型渣滓，防止管道堵塞或者损毁水泵。所述的高位蓄水池自下而上以夯实土层、钢筋混凝土层、砖砌基座为基座，四周修建砖砌水泥池壁。所述的高位蓄水池的内规格为长3m、宽3m、高2m ；所述的钢筋混凝土层厚度为0. 05m、砖砌基座厚度为0. lm，砖砌水泥池壁的厚度不低于0. lm。所述的模拟河道为夯实的土质斜坡池壁，包含进水口均勻布水槽和出水口均勻布水槽，模拟河道的底部铺设有河道沉积物。模拟河道18的规格为上底长5m、宽4m，下底长3m、宽 2m,深 Im ； 所述的进水口均勻布水槽和出水口均勻布水槽的内规格均为长4m、宽0. lm、高 0. lm，进水口均勻布水槽高于出水口均勻布水槽0. lm。模拟河道底部铺设的河道沉积物可以为拟研究的任何水体沉积物，例如拟研究的河道沉积物、拟研究的湖泊沉积物等，铺设厚度为 0. 1-0. 2m。所述的管路系统包括连通过滤头、水泵和高位蓄水池的进水管路，与模拟河道的进水口均勻布水槽相通的布水管路，与模拟河道的出水口均勻布水槽相通的出水管路以及各管路交汇相接处的连通器。所述的进水管路的材质为硬质PVC，其管外径为63-110mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的布水管路的材质为硬质PVC，其管外径为50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的出水管路的材质为硬质PVC，其管外径为50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm。所述的水泵为自吸式电力水泵，其功率不低于1. 5kw，扬程不低于20m。所述的高位蓄水池设置于地平线之上，模拟河道设置于地平线之下。本实用新型的模拟河道数目可以根据用地以及拟开展的模拟研究规模情况灵活设计。本实用新型的优点和有益效果在于1、本实用新型装置的结构特点使得相关技术研发工作便于对比开展。不同的模拟池可以通过调节水闸采用不同的流量以及采取不同的工程治理措施从而进行对比研究。2、本实用新型装置的结构特点使得系统自动控制，减少了人力投入。调节好各水闸后，通过水位自动控制器控制水泵的开启，保证系统的持续运行且节省人力。3、本实用新型装置构建于待治理的河流旁边，针对性强，水泵取水方便，模拟更真实，结果的放大性更好。4、本实用新型装置还可用于模拟湖泊等相对静止的水体。
图1为本实用新型的结构示意图。附图标记说明如下1-过滤头、2-水泵、3-水位自动控制器开关、4-水位自动控制器上浮球、5-导线、6-砖砌基座、7-钢筋混凝土层、8-夯实土层、9-砖砌水泥池壁、10-水闸、11-河道沉积物、12-进水口均勻布水槽、13-出水口均勻布水槽、14-进水管路、15-布水管路、16-出水管路、17-高位蓄水池、18-模拟河道、19-地平线、20-连通器、21-水位自动控制器下浮球。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细介绍本实用新型装置的组成结构以及工作过程。本实用新型的一种模拟天然河道的实验系统装置建在待治理的河道、湖泊岸边， 针对当地的河流的实际状况，有效运用于大规模河道工程或是湖泊工程的前期小试以及相关技术开发研究，能为污染水体修复工程的参数优化与稳定运行提供可靠的技术支持。实施例1 一种模拟天然河道的实验系统装置，如图1所示，包括在水位自动控制器开关3、水位自动控制器上浮球4和水位自动控制器下浮球21控制下的水泵2，高位蓄水池17，多个独立的模拟河道18以及管路系统；水泵2可将经过过滤头1过滤后的水抽吸推送至高位蓄水池17，高位蓄水池17可向模拟河道18供水。过滤头1的主要作用是去除河流水体中的大型渣滓、防止其堵塞管道或者损毁水泵。水泵2为自吸式电力水泵，功率不低于1.5kw， 扬程不低于20m。所述高位蓄水池17设置于地平线19之上，自下而上以夯实土层8、钢筋混凝土层7、砖砌基座6为基座，四周修建砖砌水泥池壁9。高位蓄水池17的内规格为长 3m、宽3m、高2m ；钢筋混凝土层7的厚度为0. 05m、砖砌基座6的厚度为0. lm，砖砌水泥池壁 9的厚度不低于0. lm。所述的模拟河道18为夯实的土质斜坡池壁，模拟河道18设置于地平线19之下，包含进水口均勻布水槽12和出水口均勻布水槽13，模拟河道18的底部铺设有河道沉积物11。河道沉积物11可以为拟研究的任何水体沉积物，例如拟研究的河道沉积物、拟研究的湖泊沉积物等，铺设厚度为0. 1-0. 2m。模拟河道18的上底长5m、宽4m，下底长3m、宽2m，深Im ；进水口均勻布水槽12和出水口均勻布水槽13的内规格均 为长4m、宽 0. lm、高0. Im ；进水口均勻布水槽12高于出水口均勻布水槽130. Im0所述的管路系统包括与过滤头1、水泵2、高位蓄水池17相通的进水管路14 ；与各模拟河道18的进水口均勻布水槽12相通的布水管路15 ；与模拟河道18的出水口均勻布水槽13相通的出水管路16 ；各管路交汇相接处的连通器20。进水管路14的材质为硬质PVC，管外径63mm-110mm，管壁厚度2. 5-3mm ；布水管路15的材质为硬质PVC，管外径50mm-90mm，管壁厚度2. 5_3mm ；出水管路16的材质为硬质PVC，管外径50mm-90mm，管壁厚度2. 5_3mm。本实用新型装置的工作过程如下河流水体(试验用水)经过滤头1过滤后，经由水泵2抽吸和推送灌注入高位蓄水池17。水位到达水位自动控制器上浮球4时，水位自动控制器开关3断开，水泵2停止工作；水位下降至水位自动控制器下浮球21时，水位自动控制器开关3闭合，水泵2开始工作。高位蓄水池17将试验用水经布水管路15以及在水间10的控制下布水给各进水口均勻布水槽12，流向模拟河道18，最后溢出各出水口均勻布水槽13，经由出水管路16排出系统。试验过程中要保证水泵2在运转状态下单位时间内向高位蓄水池17输送的水量大于高位蓄水池17向各模拟河道18的总布水量。实际案例2009于太涌运河涌湖入河口段建立了一本实用新型的模拟天然河道的实验系统装置，包括天然河道试验系统装置的所有结构，其中共设立模拟河道6条。该系统用于“人工漂浮湿地对入湖河流原位净化模拟研究”以及“沉水植物对河道沉积物改善作用模拟研究”，作为太涌运河污染物生物拦截与强化净化示范工程的技术支撑。河道沉积物在本案例中采自涌湖河口湖荡区域。实施中共模拟了太涌运河春夏秋冬四个季节、水体交换时间 14. 8h、29. 6h、59. 2h情况下人工漂浮湿地对太涌运河水质净化、沉水植物苦草以及马来眼子菜对沉积物改善作用的研究。研究中设立了空白模拟河道以及相应措施处理河道，对比研究效果良好。所取得的成果均在相应的示范工程中得到了运用。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
权利要求1.一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于包括在水位自动控制器开关、水位自动控制器上浮球和水位自动控制器下浮球控制下的水泵，高位蓄水池，多个独立的模拟河道以及管路系统；所述的水泵将经过过滤头过滤后的水抽吸推送至高位蓄水池，高位蓄水池向模拟河道供水；所述的高位蓄水池自下而上以夯实土层、钢筋混凝土层、砖砌基座为基座，四周修建砖砌水泥池壁；所述的模拟河道包括进水口均勻布水槽和出 水口均勻布水槽，模拟河道的底部铺设有河道沉积物；所述的管路系统包括连通过滤头、水泵和高位蓄水池的进水管路，与模拟河道的进水口均勻布水槽相通的布水管路，与模拟河道的出水口均勻布水槽相通的出水管路以及各管路交汇相接处的连通器。
2.根据权利要求1所述的一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于所述的高位蓄水池设置于地平线之上；所述的模拟河道设置于地平线之下；所述的进水口均勻布水槽高于出水口均勻布水槽。
3.根据权利要求2所述的一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于所述的模拟河道为夯实的土质斜坡池壁。
4.根据权利要求1所述的一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于所述的河道沉积物为拟研究的任何水体沉积物。
5.根据权利要求1所述的一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于所述的水泵为自吸式电力水泵，其功率不低于1. 5kw，扬程不低于20m。
6.根据权利要求1所述的一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于所述的高位蓄水池的内规格为长3m、宽3m、高2m ；所述的钢筋混凝土层厚度为0. 05m、砖砌基座厚度为0. lm，砖砌水泥池壁的厚度不低于 0. lm。
7.根据权利要求1、2、4中任一所述的一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于所述的模拟河道的规格为上底长5m、宽4m，下底长3m、宽2m，深Im ；所述的进水口均勻布水槽和出水口均勻布水槽的内规格均为长4m、宽0. lm、高0. Im ；所述的进水口均勻布水槽高于出水口均勻布水槽0. Im ；所述的河道沉积物铺设厚度为0. 1-0. 2m。
8.根据权利要求1所述的一种模拟天然河道的实验系统装置，其特征在于所述的进水管路的材质为硬质PVC，其管外径为63-110mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的布水管路的材质为硬质PVC，其管外径为50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的出水管路的材质为硬质PVC，其管外径为50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm。
专利摘要本实用新型公开了一种模拟天然河道的实验系统装置，本实用新型的天然河道模拟装置主要包括水泵、水位自动控制器、高位蓄水池、模拟河道等单元。该模拟系统装置可以运用于工程模拟和研发。特点是直接从原位取水，能够有效地人工控制流量，便于进行对比实验研究、采样和监测分析。该模拟系统能针对当地的河流的实际状况，有效运用于大规模河道工程或是湖泊工程的前期小试以及相关技术的开发研究，研究结果具有较好的放大性，能为污染水体修复工程的参数优化与稳定运行提供可靠的技术支持。
文档编号E02B1/02GK202039320SQ20112011214
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者刘剑彤, 敖鸿毅, 景连东 申请人:中国科学院水生生物研究所