一种动态模拟泥沙对污染物的迁移扩散过程的方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种利用水工模型模拟泥沙对污染物迀移扩散过程的的方法，其IPC 国际专利分类号E02B 1/02,属于水利领域。
【背景技术】：
[0002] 关于泥沙对污染物吸附解吸机理的研究，已积累了很多成果。以往进行该项研 究，一般是通过室内静态试验，将试验条件控制在影响因素很单一的情况下获得的；也有在 动态试验条件下模拟泥沙对污染物迀移扩散过程进行科学研究的，通常用水栗作为动力装 置，水栗的叶轮及叶轮腔内壁需涂布耐磨蚀材料，并且挟沙水流在水栗内的流速远大于试 验流速，接触水流的动力装置金属材料、防腐抗磨材料大多会对污染物吸附产生影响，另外 动力栗处复杂的水流条件也对污染物迀移、吸附有一定影响，这些干扰，往往导致试验结果 失真，其结果用于河流污染物迀移转化模型是不可靠的。为了模拟天然河流中泥沙对污染 物的迀移扩散过程，需要采用动力装置干扰小，更切合实际的动态模拟试验装置，以保证试 验的准确性。
【发明内容】
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[0003] 本发明的目的在于针对静态试验中泥沙对污染物迀移转化的过程难以达到动态 模拟或者动态试验中动力装置的干扰这一问题，设计了一种符合天然情况、原理简单的动 态模拟试验水槽装备，旨在确保研究泥沙对污染物在水中迀移转化的影响成果的可靠性， 力图更准确的了解扩散过程和吸附、解吸反应机理及其相互作用。
[0004] 本发明的技术方案：
[0005] -种动态模拟泥沙对污染物的迀移扩散过程的方法，包括以下步骤：
[0006] (一）设置水工模型：所述水工模型由循环水槽、动力装置和取样装置三部分 组成，所述循环水槽由有机玻璃制成，水槽宽度为0. 15m，总周长为10m，其中两个直线段 长3. 5m，弯曲段内径0. 41m，外径0. 56m ;在循环水槽一边的直线段设置所述的动力装置， 在另一边的直线段设置所述的取样装置；所述动力装置1由变速电机、传动皮带、水轮组 成；变速电机置于水平地面上，变速电机下方设置隔振垫；变速电机通过传动皮带与水轮 的中心轴上安装的皮带轮相连；水轮的转动半径R与循环水槽的水深h的关系应当满足 6h彡R彡4h，叶片的长度L与循环水槽的水深h的关系应当满足L = h~2h，叶片偏向逆 水流方向，并且与水轮径向的夹角9约为10° ;叶片在处于循环水槽最底部时，叶片的边 缘与循环水槽底部及循环水槽侧壁的间隙为2~3_ ;水轮出口布设有活动压板及稳流板， 活动压板高度h。与循环水槽的水深h的关系应当满足h。~0. 9h~h，稳流板上布设梅花 型分布的圆孔，圆孔直径8~10mm，孔间距10~15mm ;
[0007] 所述取样装置由固定装置和取样管组成，固定装置固定在循环水槽上，固定装置 上平行设三根所述取样管，取样管均为内径4mm的有机玻璃管，该固定装置上设有纵向调 整螺栓和横向调整丝杠，用来进行纵向和横向距离调整；取样管的进水口设置在同一个高 度上，其进口的高度根据具体水深通过纵向调整螺栓来实现，不同断面的采样测点通过横 向调整丝杠来实现；每根取样管上端出口均连接一根独立的导管，该导管为内径为4mm的 软管，每根软管均延伸到循环水槽外，每根软管末端设有一个夹子。
[0008] (二）将有一定含沙量的浑水注入循环水槽中；
[0009] (三）启动变速电机，按照试验要求的水流条件调整好变速电机的转速，使浑水水 流以一定的流速循环直至稳定；
[0010] (四）水流稳定后，在水槽中心线处用医用注射器将模拟污染物一定浓度的试剂 注射到浑水中；
[0011] (五）每间隔一定时间，同时打开三个夹子13进行取样，并记录取样时间、编号；
[0012] (六）试验结束，对样品进行污染物质检测，研究动态条件下泥沙对污染物迀移转 化过程的规律。
[0013] 本发明的模拟方法，发明点体现在以下几个方面：（1)在设置水力学模型时，模型 各种参数的设定，对模型精确模拟真实的模拟对象，具有至关重要的作用，本发明的利用前 期大量不同方案的对比实验研究，精确确定了水轮转动半径R、叶片长度L与水深h的对应 关系，以及叶片数目、叶片与水轮的径向夹角9的数值、叶片边缘与水槽侧壁及水槽底部 的间隙大小，保证了水流状态与天然河流相似性。（2)在水轮出口处的水槽上布设活动压板 及稳流板，保证了水轮出口处的水流更加平稳。（3)变速电机通过皮带带动中心轴转动，中 心轴转动带动水轮转动，水轮转动拨动水流流动产生一定流速，改变电机转速即可控制水 流流速，必要时可适当调整水槽底部坡降，既能保证试验可以动态模拟不同条件下天然河 流的实际情况，又能保证试验过程不受试验动力装备的干扰；（4)试验取样管平行设三根， 既能够保证取样时间一致性，又能够保证试验的准确性，降低误差；（5)固定装置上设有纵 向调整螺栓和横向调整丝杠，纵向调整螺栓能够上下进行微调，横向调整丝杠能够进行较 大的横向距离调整，使本发明的试验设备能够在各个不同的断面上取样；(6)结构简单，易 于操作。
[0014] 本发明能够动态模拟天然河流中污染物迀移转化的过程，增进对扩散过程和吸 附、解吸反应机理及其相互作用的了解，因此意义巨大。
【附图说明】：
[0015] 图1、本发明的循环水槽的平面布置图
[0016] 图2、本发明动力装置的剖面示意图
[0017] 图3、本发明动力装置的正面示意图
[0018] 图4、本发明取样装置的正面示意图
[0019]图中，①为动力装置、②为取样装置、③为变速电机、④为隔振垫、⑤为传动皮带、 ⑥为中心轴、⑦为水轮、⑧为叶片、⑨为活动压板、⑩为稳流板、为固定装置、?.为取样 管、?为夹子。
【具体实施方式】：
[0020] 下面结合附图1-4,对本发明做详细说明。
[0021] 图1为本发明采用的试验循环水槽的平面图，由有机玻璃循环水槽、动力装置1和 取样装置2三部分组成，该循环水槽由对吸附、迀移、扩散影响的很小的有机玻璃制成，置 于距地面lm的水平面上，底面根据试验水流条件选择适宜的坡度，水槽宽度为0. 15m，总周 长为l〇m，其中两个直线段长3. 5m，弯曲段内径0. 41m，外径0. 56m。有机玻璃循环水槽的两 直线段是试验中主要的操作区，一边设试验动力装置1，一边设取样装置2。试验动力装置1 由变速电机3、传动皮带5、水轮7组成；变速电机3置于水平地面上，为减少和消除变速电 机3相对于地面的振动，变速电机3下方设