专利名称：污染胁迫下水生生物特性的静态与动态同步试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及湖泊、水库、水塘、河流、沟渠等水体生态环境的模拟，特 别是对比研究静水(如湖泊、水库、水塘等)和动水(如河流、沟渠等)中， 污染胁迫下水生生物特性的静态与动态同步试验系统。
背景技术：
目前，静、动水中污染胁迫下水生生物特性的对比试验研究主要采用流 速梯度法和同步观测法。流速梯度法是指在同一水槽系统中，通过对流速的 控制，形成从零流速(静态条件)到不同量级流速(动态条件)的流速梯度
(例如，流速为0、 0.1、 0.5、 1.0、 2.0、 5.0 )，从而实现对静、动水的
对比试验研究，但由于静态试验和动态试验未能同步，不同流速梯度下水体 污染物浓度显然无法保持一致，因此给对比试验结果的分析带来较大影响。 同步观测法是指利用静态水槽模拟湖泊、水库、水塘等静水环境，利用动态 水槽模拟河流、沟渠等动水环境，将静态水槽和动态水槽置于相同的实验条 件下进行同步观测，但目前的试验装置中静态水槽和动态水槽均相互独立， 而动水条件下污染物去除效率较高，随着系统的运行，动态水槽中的污染物 浓度将变得低于静态水槽，致使静态水槽和动态水槽中的污染物浓度无法保 持一致，给对比试验结果的分析带来较大影响。可见，目前的对比试验研究 均未能保持静态条件和动态条件下水体物理化学特性的同步一致性，因此无 法真实准确地反映水动力条件对污染胁迫下水生生物特性变化的影响机理。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述静、动水对比研究试验装置所存在的缺 陷，提出一种污染胁迫下水生生物特性的静态与动态同步试验系统，真实地 模拟和对比观测静水(如湖泊、水库、水塘等)和动水(如河流、沟渠等) 中，污染胁迫下水生生物特性变化规律，在保持静态条件和动态条件水体物 理化学特性同步一致性的条件下，揭示水动力条件对污染胁迫下水生生物特 性变化的影响机理，且模拟装置构造简单、性能稳定、造价便宜、使用方便。
本发明的技术解决方案是其特征是包括静水系统和动水系统，静水系 统和动水系统通过集水箱连接，静水系统中的高位水箱设置在静态水槽的上 方，集水箱内水体由水泵提升到高位水箱，高位水箱通过水管接入静态水槽；
高位水箱上设置溢流堰，溢流水体经水管流入集水箱；静态水槽的进水端沿 横向设置布水扩散器，通过布水扩散器均匀稳定布水保证静水水槽内水体的 静态条件；静态水槽的出水经水管流入集水箱；静水系统的进水管和出水管 上分别设置阀门控制进、出水量；动水系统中的动态水槽和集水箱之间以进 水管和出水管相连形成动水循环系统，在进水管上设置水泵和阀门，动态水 槽进水端设置水流调节栅，出水端设置水位和水流调节尾门，形成可以调控 水位和水流的动水系统。
本发明的优点和效果在于(1)静水系统和动水系统通过集水箱连接， 静、动水系统的出水在集水箱中充分混合均匀后再进行配水，保持了静、动 水系统中的水体物理化学特性的同步一致性。(2)通过高位水箱缓慢自流向 静态水槽配水、并在进水端沿横向设置布水扩散器对静态水槽进行均匀稳定 布水，保证了静水水槽内水体的静态条件。(3)动水系统的进水端水流调节 栅和出水端水位与水流调控尾门有效地保证了动水槽内水体的动态条件和
水流稳定性。(4)试验系统装置构造简单、功能稳定、造价低廉且使用方便。
附图l是本发明的系统示意图。
图中的1是集水箱、2是提升水管、3是提升水泵、4是高位水箱、5是 溢流堰、6是静进水管、7是进水阀门、8是布水扩散器、9是静态水槽、10 是静出水管、ll是出水阀门、12是静排水管、13是动进水管、14是动水水 泵、15是动水阀门、16是动态水槽、17是调节栅、18是调节尾门、19是动 出水管、20是动排水管。
具体实施例方式
对照附图l，静水系统和动水系统通过集水箱1连接，静、动水系统的 出水在集水箱1中充分混合均匀后再进行配水，以保持静、动水系统中的水 体物理化学特性的同歩一致性。高位水箱4的设置高于静态水槽9，提升水 泵2将集水箱1中的水经提升水管2提升至高位水箱4，通过高位水箱4自 流经由静进水管6对静态水槽9进行配水。高位水箱4上设置溢流堰5，水 位过高时水通过溢流堰5回流至集水箱1中。静态水槽9的进水端沿横向设 置布水扩散器8均匀稳定布水以保证静态水槽9内水体的静态条件。静态水 槽9的出水通过静出水管流入集水箱1。静水系统的静进水管6和静出水管 10上分别设置进水阀门7和出水阀门11以调节静态水槽9的水位。试验结 束后水通过静排水管12排出。
集水箱1和动态水槽16之间以动进水管13和动出水管19相连形成动 水循环系统，在动进水管13上设置动水水泵14和动水阀门15，动水水泵 14为水循环提供动力，动水阀门15用以控制动水系统的开启。动态水槽16 进水端设置水流调节栅17，出水端设置水位和水流调节尾门18，形成可以 调控水位和水流的动水系统。试验结束后水通过动排水管20排出。
本装置的操作方法如下
(1) 关闭静排水管12、动排水管20、进水阀门7、出水阀门11和动水 阀门15，将试验用水(含所研究污染物的试验设计浓度的污染水体)加入静 态水槽9和动态水槽16至15 20cm深，种植水生植物(如苦草、金鱼藻、 菹草等)，在槽底平铺卵石固定水生植物生长，继续加试验用水至试验设计 水深，若研究水生动物，则可根据试验目的在水中放养鱼类、浮游动物、底 栖动物等。
(2) 打开进水阀门7、出水阀门ll和动水阀门15，打开提升水泵3、动 水水泵14，系统开始运行，形成"集水箱l一提升水管2 —提升水泵3 —高 位水箱4一静进水管6 —布水扩散器8—静态水槽9一静出水管10—集水箱1" 静水循环系统和"集水箱l一动进水管13 —动水水泵14一动态水槽16 —调 节栅17 —调节尾门18 —动出水管19一集水箱1"动水循环系统。
(3) 调节静水系统中的进水阀门7和出水阔门11使流进静态水槽9和流 出静态水槽9的水量平衡，至静态水槽9中的水位保持稳定，静水系统开始 稳定运行。
(4) 监测动态水槽16中的水体流速，调节动水系统中的动水阀门15， 使动态水槽16中的水体流速达到试验设计流速，动水系统开始稳定运行。
(5) 待系统稳定运行一段时间后，按试验设计的时间间隔(如系统运行 lh、 12h、 ld、 5d、 15d、 30d……)，分别在静态水槽9和动态水槽16中采 集水体样品和生物样品，用以实验室分析水质指标和生物指标，对比分析研究静水环境和动水环境中，污染胁迫下水生生物特性的变化规律，探讨水动 力条件对其的影响机理。
(6) —个试验周期结束后，关闭提升水泵3和动水水泵14，打开静排水 管12和动排水管20将静态水槽9和动态水槽16中的水排尽。
权利要求
1、污染胁迫下水生生物特性的静态与动态同步试验系统，其特征是包括静水系统和动水系统，静水系统和动水系统通过集水箱连接，静水系统中的高位水箱设置在静态水槽的上方，集水箱内水体由水泵提升到高位水箱，高位水箱通过水管接入静态水槽；高位水箱上设置溢流堰，溢流水体经水管流入集水箱；静态水槽的进水端沿横向设置布水扩散器，保证静态水槽中水体的静态稳定条件；静态水槽的出水经水管流入集水箱；静水系统的进水管和出水管上分别设置阀门控制进、出水量；动水系统中的动态水槽和集水箱之间以进水管和出水管相连形成动水循环系统，在进水管上设置水泵和阀门，动态水槽进水端设置水流调节栅，出水端设置水位和水流调节尾门，形成可以调控水位和水流的动水系统。
2、 根据权利要求1所述的污染胁迫下水生生物特性的静态与动态同步 试验系统，其特征是静水系统和动水系统的出水在集水箱中充分混合均匀后 再进行配水，以保持静、动水系统中的水体物理化学特性的同步一致性。
全文摘要
本发明是污染胁迫下水生生物特性的静态与动态同步试验系统，其特征是包括静水系统和动水系统，静水系统和动水系统通过集水箱连接。优点静、动水系统的出水在集水箱中得到充分混合均匀后再进行配水，有效地保持了静、动水系统中的水体物理化学特性的同步一致性；通过高位水箱缓慢自流向静态水槽配水、并在进水端沿横向设置布水扩散器对静态水槽进行均匀稳定布水，保证了静水水槽内水体的静态条件；动水系统的进水端水流调节栅和出水端水位与水流调控尾门有效地保证了动水槽内水体的动态条件和水流稳定性；试验系统装置构造简单、功能稳定、造价低廉且使用方便。
文档编号G01N33/00GK101201342SQ20071019164
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者俊 侯, 李平夫, 超 王, 王沛芳, 王艳颖 申请人:河海大学