专利名称：一种研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及浅水湖泊和河流系统水体生态环境模拟技术领域，特别是利用水流通道模拟河流和湖泊在不同水动力强度扰动下底泥起悬机制，以及收集底泥营养盐释放的装置。
背景技术：
湖泊在受到外界污染情况下，一部分通过自身自净作用消解，剩余部分则通过沉降形成底部沉积物，沉积物在受到外力扰动(如波浪、湖流)情况下易发生再悬浮重新进入水体，进而将沉积物中的污染物重新带入水体中，从而影响水体水质。内源释放对水生态环境的影响是显而易见的，沉积物再悬浮对营养盐的释放有重要影响。在不同水深处释放营养盐含量的多少对水生生物的生长和生存有决定性影响，同时影响整个水体的水环境特征。故研究侵蚀后水体中营养盐的含量是进一步研究侵蚀对水质影响的基础。湖泊或河道沉积物在水动力作用下容易发生侵蚀、再悬浮，该过程会引起表层沉积物营养盐的释放、生物数量的变化等。底泥表面侵蚀率定义为单位面积底床在单位时间内的底泥侵蚀量。河床切应力是粘性泥沙研究中的重要参数，它直接决定了底泥被侵蚀的深度。然而，确定河床切应力、控制外力条件是十分困难的。目前，模拟对底泥侵蚀的室内模拟主要有震荡法、波浪水槽法和环形水槽法。震荡法是在三角瓶中装入一定量沉积物和水样，以震荡频率模拟水动力大小。该方法简单易于控制条件且可多组平行，但是体积过小，不能很好的描述底泥侵蚀随风浪增强而递增的趋势。波浪水槽和环形水槽法是采用机械方法产生上覆水的定向流动使底泥发生悬浮。方法易于控制条件，但是实验底泥的原状性受到一定破坏，较浅的上覆水与湖泊实际情况差异较大。保持沉积物的原状性非常重要，它不仅关系到暴露于上覆水的界面及其结构的变化影响再悬浮的结果，并且对营养物质的释放量也产生至关 重要的影响。在底泥侵蚀实验中，装置的选取及设计至关重要，对结果产生重要影响。故实验装置设计应尽量能够反映实际情况。由于底泥侵蚀的实验大多在室内进行模拟，相对室外实验模拟缺乏真实性，例如室内模拟底泥侵蚀的泥样结构在带回实验室时大多已经遭到破坏，与真实沉积物结构相差甚远。因而本装置考虑在室外进行模拟，完全保证沉积物结构不受任何破坏，同时水体特征也完全呈现原样。本装置设计用于野外实验，符合实际要求。
实用新型内容实用新型目的:本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，该装置克服了现有技术中外力不可控，无法维持底泥原状结构，不便采集水样等问题。技术方案:本实用新型所述的一种研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，包括由两个侧板与一个顶板构成的水流通道、连接管、硬质水管、接泵管、潜水泵、采样管和抽样筒，所述连接管的两端口分别与水流通道及硬质水管的端口相匹配，所述水流通道的一端口通过连接管与硬质水管密封连接，所述硬质水管通过接泵管与潜水泵密封连接，所述水流通道的侧壁上开有若干不同高度的采样孔，所述采样孔通过采样管与抽样筒密封连接，所述抽样筒以类似针筒原理对水槽内部的水样进行抽取。进一步地，所述水流通道的截面呈底部开口的半框形。进一步完善上述技术方案，所述水流通道的侧板的两端分别设置有穿孔撑脚，穿孔撑脚插入底泥使得水流通道可以固定在湖底或河底，各穿孔撑脚在与侧板底部平行的位置处开设有一个孔，所述孔上系有绳体，通过拉紧绳体使得流水通道不会陷入底泥，且保持流水通道底部与底泥表面齐平，所述水流通道的顶板上表面的中分线的两端分别竖直固定有标尺。进一步地，该装置还包括一支撑台，所述潜水泵设置在支撑台上，利用支撑台使得潜水泵不陷入底泥并固定在湖底或河底上。进一步完善上述技术方案，所述支撑台包括一块矩形木板、四根撑脚和一根标杆，所述四根撑脚为四根矩形长木棒，通过铆钉分别固定在矩形木板的直角位置处，所述标杆通过铆钉竖直固定在矩形木板的中分线上。通过控制两根标尺和一根标杆在一条直线上可以使潜水泵和水流通道及硬质水管在一条线上，保证了进入水流通道的水流方向的稳定性；上述装置通过潜水泵实现水流在管道和水流通道内定向流动使底泥发生悬浮，由不同位置的采样孔通过虹吸作用分别采集水样，从而得出水体扰动后沉积物释放对水体中营养盐含量的影响；同时可通过改变潜水泵的运行工况，比较不同强度的水动力条件下水体中释放的营养盐含量。本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:本实用新型(I)利用潜水泵使水流通过水流通道，在水动力扰动下底泥发生悬浮；同时利用虹吸原理采集水样，确保底泥结构和流场特性不因采样而·受到影响，实现了在不影响流场结构和底泥原样的条件下采集水样；(2)通过调节潜水泵的运行工况产生不同强度的水动力条件，即不同大小的流速；可以比较不同强度的水动力条件下水体中释放的营养盐含量。
图1为本实用新型的总体结构示意图。图2为本实用新型所述水流通道的剖面示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。实施例1:如图1和2所示，一种研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，包括由两个侧板与一个顶板构成的水流通道1、连接管2、硬质水管3、接泵管4、潜水泵5、采样管7和抽样筒6，所述水流通道I的截面呈底部开口的半框形，所述连接管2的两端口分别与水流通道I及硬质水管3的端口相匹配，所述水流通道I的一端口通过连接管2与硬质水管3密封连接，所述硬质水管3通过接泵管4与潜水泵5密封连接，所述水流通道I的侧壁上开有若干不同高度的三个采样孔13，所述采样孔13通过采样管7与抽样筒6密封连接，所述抽样筒6以类似针筒原理对水流通道I内部的水样进行抽取。所述水流通道I的侧板的两端分别设置有穿孔撑脚8，各穿孔撑脚8在与侧板底部平行的位置处开设有一个孔14，所述孔14上系有麻绳9，所述水流通道I的顶板上表面的中分线的两端分别竖直固定有标尺10。该装置还包括一支撑台11，所述潜水泵5设置在支撑台11上，所述支撑台包括一块矩形木板16、四根撑脚15和一根标杆12，所述四根撑脚15为四根矩形长木棒，通过铆钉分别固定在矩形木板16的直角位置处，所述标杆12通过铆钉竖直固定在矩形木板16的中分线上。所述水流通道1、支撑台11、标尺10、标杆12和穿孔撑脚8均采用木材，硬质水管3采用PVC材料。上述装置工作过程为:水流从潜水泵5经过接泵管4进入硬质水管3，最后方向稳定的进入水流通道1，水流通道I底部的底泥受扰动发生悬浮，通过抽样筒6采集水样。本装置的具体操作方法如下:根据需要计算出潜水泵5的运行工况，将潜水泵5固定在支撑台11上，四条麻绳9分别穿过水流通道I的四个穿孔撑脚8上的孔14并且系牢，实验人员可以在船上拉住四条麻绳9让水流通道I靠自身重力作用平稳的放入待测湖底或河底，穿孔撑脚8会插入松软的底泥中，根据已知湖深、水流通道I高度可以计算出当水流通道I底部与泥面齐平时标尺10的刻度，抓住两把标尺10将水流通道I向下压直到达到计算的刻度值，两个标尺的刻度值一样确保了水流通道I没有左右倾斜，拉紧四根麻绳9防止水流通道I再往下陷。将潜水泵5固定在支撑台11上，再将支撑台11放入湖底或河底，位置可以参考支撑台 11上的标杆12和水流通道I上的两根标尺10在同一直线上的原则来选择，这样可以使水流在水流通道I中更加平稳，打开潜水泵5到的预计工况，水流从接泵管4流向硬质水管3，经过硬质水管3的水流可以方向稳定的流向水流通道1，再从水流通道I另一侧流出，如此循环，水流通道I底部的底泥受到扰动发生悬浮，由不同位置的采样孔13通过抽样筒6的虹吸作用采集水样，从而得出水体扰动后沉积物释放对水体中营养盐含量的影响。如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
权利要求1.一种研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，其特征在于，包括由两个侧板与一个顶板构成的水流通道、连接管、硬质水管、接泵管、潜水泵、采样管和抽样筒，所述连接管的两端口分别与水流通道及硬质水管的端口相匹配，所述水流通道的一端口通过连接管与硬质水管密封连接，所述硬质水管通过接泵管与潜水泵密封连接，所述水流通道的侧壁上开有若干不同高度的采样孔，所述采样孔通过采样管与抽样筒密封连接。
2.根据权利要求1所述的研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，其特征在于，所述水流通道的截面呈底部开口的半框形。
3.根据权利要求2所述的研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，其特征在于，所述水流通道的侧板的两端分别设置有穿孔撑脚，各穿孔撑脚在与侧板底部平行的位置处开设有一个孔，所述孔上系有绳体，所述水流通道的顶板上表面的中分线的两端分别竖直固定有标尺。
4.根据权利要求3所述的研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，其特征在于，该装置还包括一支撑台，所述潜水泵设置在支撑台上。
5.根据权利要求4所述的研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，其特征在于，所述支撑台包括一块矩形木板、四根撑脚和一根标杆，所述四根撑脚为四根矩形长木棒，通过铆钉分别固定在矩形木板的直角位置处，所述标杆通过铆钉竖直固定在矩形木板的中分线 上。
专利摘要本实用新型公开一种研究底泥起悬机制和营养盐释放的装置，包括由两个侧板与一个顶板构成的水流通道结构、连接管、硬质水管、接泵管、潜水泵、采样管和抽样筒，所述连接管的两端口分别与水流通道及硬质水管的端口相匹配，所述水流通道的一端口通过连接管与硬质水管密封连接，所述硬质水管通过接泵管与潜水泵密封连接，所述水流通道的侧壁上开有若干不同高度的采样孔，所述抽样孔通过采样管与抽样筒密封连接；本实用新型(1)实现了在不影响流场结构和底泥原样的条件下采集水样；(2)通过调节潜水泵的运行工况产生不同强度的水动力条件，即不同大小的流速；可以比较不同强度的水动力条件下水体中释放的营养盐含量。
文档编号G01N33/18GK203101368SQ20122072390
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者李一平, 唐春燕, 邱利, 王莹, 王健健, 杜薇, 赵坤, 薛偲琦, 万榆, 王静雨, 卫朴, 栾号, 滑磊, 郝文彬, 陈平, 戴斯蒙德·O·阿尼姆 申请人:河海大学