循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统的制作方法

本发明涉及一种水槽供水实验参数调控系统，尤其涉及一种循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统。

背景技术：

泥沙作为化学物质在河流中输运和转化的源和汇，对河流生态系统构成潜在威胁。一方面，泥沙悬浮和解吸会释放营养物质、重金属和其它微量污染物，造成河流污染或水体富营养化。研究表明，即使外源强度消除，内源污染也会导致淡水系统营养元素增加；另一方面，泥沙吸附或沉降可以降低水体污染物和营养物质浓度，对化学污染来说，可以起到缓冲作用，而对于营养物质而言，浓度过低也可能给河流生态系统造成负面影响。

随着泥沙动力关键性问题的逐渐明确以及计算河流动力学的逐步完善，水库调度的生态效应数值模拟研究变得尤为迫切。床面源汇效应对河流水质的重要影响，决定了床面物质源汇通量模型研究的重要性。

根据实验过程的水沙动力条件，将泥沙-化学物质交互作用实验分为四种模式：静态实验系统、湖泊式动水实验系统、河流环形水槽动水实验系统和河流循环水槽动水实验系统。其中循环水槽实验系统是当前研究床沙和上浮水交换普遍采用的实验系统。实验系统在水动力和运动方面与天然河流具有较好的相似性。并且在水动力参数实验控制和观测方面已日趋成熟。但是目前关于水槽供水的物理化学参数控制系统还并不完善。

现有技术：

如图1所示，传统单缸供水实验水槽系统，循环水槽动水实验可以实现实验段水沙动力和上游来流水沙条件的可控性，尾水流至供水缸后，经水泵输送至水槽上游，循环使用。在泥沙-水流-污染物研究中，实验起始时刻水槽上游入流的水体物理化学性质由供水缸水体初始性质，但在试验过程中，水体物理化学性质随着水流-泥沙作用关系会发生变化。循环运行一定时间后，蓄水缸水体参数也将发生变化，上游供水的参数无法控制。

上游水流物理化学性质对泥沙-水流-污染物间的交互作用有重要影响，供水缸物理化学性质实验参数的可控性是泥沙-水流-污染物交互作用定量研究的首要前提。但是，若采用单缸供水系统，则水流经过槽身时，泥沙-水体的交互作用会使水流的物理化学性质(如污染物浓度、温度)发生改变。当尾水回流至供水箱后，再次输运至水槽上游，此时水流的物理化学性质随之发生改变。在此条件下，无法研究给定水流物理参数条件下的泥沙-水流-污染物作用规律。总之，单缸供水无以满足上游供水物理参数的可控性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种上游水体物理化学参数可控性高的循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统，包括泵池、循环水槽、上池，还包括调节池和两个供水缸，所述泵池与调节池连接，所述泵池与循环水槽首部的进水口之间设有主泵，所述两个供水缸与调节池之间设有补水泵，所述循环水槽尾部的出水口与两个供水缸连接；

所述主泵和补水泵分别设有流量计，所述循环水槽的进水口位置设有球式稳流器，所述循环水槽尾部的出水口设有水位调节器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统，提出多缸供水，在供水缸一供水期间，供水缸二调节参数待用。采用自动监测系统，当供水缸一的水流物理化学参数不满足控制范围时，则采用供水缸二进行供水，以此保证上游水体物理化学参数的可控性。

附图说明

图1为现有技术的循环水槽单缸交替供水实验参数调控系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统，其较佳的具体实施方式是：

包括泵池、循环水槽、上池，还包括调节池和两个供水缸，所述泵池与调节池连接，所述泵池与循环水槽首部的进水口之间设有主泵，所述两个供水缸与调节池之间设有补水泵，所述循环水槽尾部的出水口与两个供水缸连接；

所述主泵和补水泵分别设有流量计，所述循环水槽的进水口位置设有球式稳流器，所述循环水槽尾部的出水口设有水位调节器。

采用以下方式供水：

由补水泵从两个供水缸轮换向调节池供水，保持调节池水位不变，主泵从泵池向水槽供水，并通过主泵的调节流量大小，通过循环水槽进水口位置的球式稳流器保证循环水槽流态的稳定，通过循环水槽尾部出水口的水位调节器调节水位，尾水回流进入两个供水缸，由两个供水缸交替供水。

供水方式具体包括：

设供水缸换水的周期为t，起始时刻的上池和供水缸一为满池、供水缸二为待用，供水缸一向调节池供水、由上池向供水缸二供水，0-t/3时段内上池泄空后关闭、供水缸二调节参数，供水缸二在0-2t/3时段内调配物理化学参数，t时段末将上池装满，供水缸一抽空；

之后，供水缸二供水，上池在0-t/3时段向供水缸一供水；

t/3-t时段上池蓄水、供水缸二调节物理化学参数，上池的水量需要最大水量的2/3。

本发明的循环水槽多缸交替供水实验参数调控系统，提出多缸供水，在供水缸一供水期间，另供水缸二调节参数待用。采用自动监测系统，当供水缸一的水流物理化学参数不满足控制范围时，则采用供水缸二进行供水。以此保证上游水体物理化学参数的可控性。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

具体实施例：

如图2所示，实验水槽系统所在实验室同时设置化学实验台及配套实验仪器。循环水槽长l＝12.00m，宽b＝0.30m，调坡范围0～1.5％。最大水深0.15m(宽深比2)、最大流速1.00m。最大水深时流速为0.40m/s；最大流速时水深0.06m。

动力系统拟增加调节池和补水泵。由补水泵从两个供水缸轮换向调节池供水，保持调节池水位不变，主泵从泵池向水槽供水；双泵间设有流量计，通过水泵调节流量大小；水槽进口位置增设球式稳流器，保证水槽流态的稳定；水槽尾部出水口设有水位调节器，可以调节水位。尾水回流进入供水缸。由供水缸一和二交替供水。

实验提出下双缸交替供水系统，有效控制污染物浓度、水流温度等物理化学条件。设供水缸换水的周期为t，起始时刻的上池和供水缸一为满池、供水缸二为待用。供水缸一向调节池供水、由上池向供水缸二供水，0-t/3时段内上池泄空后关闭、供水缸二调节参数。供水缸二在0-2t/3时段内调配物理化学参数，t时段末将上池装满，供水缸一抽空。第二时段供水缸二供水，上池在0-t/3时段向供水缸一供水，t/3-t时段上池蓄水、供水缸二调节物理化学参数。上池的水量需要最大水量的2/3。

双缸交替供水周期t需要同时满足如下条件：

1)t时间足够长，保证在此时间段采样并测得供水缸参数的变化；

2)供水缸水体参数偏离要求控制参数值小于5％。

在1)、2)条件无法满足时，需要增加供水水缸以保证水样分析和参数调节的时间。

本发明技术方案带来的有益效果：

本发明在循环水槽系统采用多缸交替供水或多缸交替供水系统，保证循环水物理化学参数的可控性。解决了循环实验水槽长期所存在的上游来流的物理化学参数控制问题。具有科学合理，简单实用，容易推广的性质，对于泥沙-水流-污染物交互作用的定量研究具有重要的价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。