一种多模块集成的湿地中宇宙室内模拟实验装置和方法

本发明涉及生态环境，特别是涉及一种多模块集成的湿地中宇宙室内模拟实验装置和方法。

背景技术：

1、目前，在湿地生态系统模拟中使用室内装置进行各项实验，属于较为成熟并被广泛应用的技术手段。其通过对装置内的样本提供一些特定的湿地模拟条件，观察这些条件对样本所造成的影响。然而，现有的室内湿地模拟实验装置多针对单一或个别环境因子进行模拟控制，难以满足多因子复合生态效应的研究需求，无法解释湿地生态系统中多因子的复杂作用关系及其影响过程机制。

2、因此，受上述条件制约，当前采用室内实验装置来进行湿地模拟的多因子研究仍存在较多缺陷，需要创建多模块集成的模拟装置，实现对湿地关键生态过程及其在变化环境下的响应机理的模拟研究。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种多模块集成的湿地中宇宙室内模拟实验装置，该装置能够实现室内多因子、长期的、可重复的湿地模拟研究实验，能够对湿地深入研究提供有利条件。本发明的主要技术方案为：

2、一种多模块集成的湿地中宇宙室内模拟实验装置，包括气候室，在所述气候室内设有：

3、湿地模拟模块，用于进行湿地模拟实验；

4、水动力模拟模块，用于向所述湿地模拟模块提供设定水动力条件，以模拟河流和潮汐等陆海水动力过程；

5、气候模拟模块，用于调节所述气候室内的温度、湿度、光照和二氧化碳，以模拟湿地气候条件的变化；

6、降雨模拟模块，用于模拟湿地中的降雨现象；

7、湿地监测模块，用于测量湿地模拟模块的水位、流速和地形高程等特征变化。

8、进一步地，所述水动力模拟模块位于湿地模拟模块的两端，包括潮汐模拟模块和水位调节模块；

9、所述潮汐模拟模块包括浮体装置组件和浮体控制组件，所述浮体装置组件使所述潮汐模拟模块中的水体以浮体控制组件中的设定模式流向湿地模拟模块，所述浮体控制组件通过潮差、潮周期、周期数量和初始相位控制水体随所述浮体装置组件中浮体的简谐运动做周期性变化以模拟规则潮汐引起的潮流和潮位变化。

10、进一步地，所述水位调节模块包括水泵装置组件和水泵控制组件，所述水泵装置组件使所述水位调节模块中的水体以水泵控制组件中的设定模式流向湿地模拟模块，所述水泵控制组件通过最高水位、最低水位、周期数量、注水时长和控制流量控制水体水位变化。

11、进一步地，所述水动力模拟模块与水源经管道连接，所述水源包括淡水水源和盐水水源，所述淡水水源设置在所述湿地模拟模块和水动力模拟模块的下方，所述盐水水源与所述淡水水源经管道连通，以实现从所述淡水水源向所述盐水水源供水。

12、进一步地，所述湿地模拟模块为上开口的容置装置。

13、进一步地，所述气候模拟模块包括气候调节组件、温度控制组件、湿度控制组件、二氧化碳控制组件和光照控制组件；

14、所述气候调节组件用于提供温度调节信号、湿度调节信号、二氧化碳调节信号、光照调节信号；

15、所述温度控制组件用于根据所述温度调节信号向所述气候室提供设定温度；

16、所述湿度控制组件用于根据所述湿度调节信号向所述气候室提供设定湿度；

17、所述二氧化碳控制组件用于根据所述二氧化碳调节信号向所述气候室提供设定二氧化碳浓度；

18、所述光照控制组件用于根据所述光照调节信号向所述气候室提供设定光照强度和光照时长。

19、进一步地，所述降雨模拟模块包括降雨发生装置组件和降雨控制组件，所述降雨发生装置组件设置在所述湿地模拟模块上方，所述降雨发生装置组件以所述降雨控制组件中设定的降雨模式向湿地模拟模块提供降雨，所述降雨控制组件通过水源选择、降雨强度、降雨位置和降雨时长控制降雨模式。

20、进一步地，所述湿地监测模块包括移动搭载组件和移动搭载控制组件；

21、所述移动搭载组件包括：

22、纵向轨道，所述纵向轨道分别平行分布于所述湿地模拟模块的两侧；

23、纵向组件，所述纵向组件设置在所述纵向轨道上，所述纵向组件包括横梁和两条支腿，在所述横梁上设有横向轨道，所述两条支腿的下端可在所述纵向轨道上滑动；

24、横向组件，所述横向组件在所述横向轨道上滑动，在所述横向组件上设有垂向轨道；

25、垂向组件，所述垂向组件在所述垂向轨道上，可以沿所述垂向轨道上下运动；

26、所述移动搭载控制组件通过测量坐标、移动方向、移动速度或步长、停顿时长和探头选择控制所述垂向组件进行自动化测量。

27、进一步地，所述气候室为密闭隔离装置，所述气候模拟模块调控所述气候室内的温度范围为-10～+40℃，所述湿度范围为20％～90％(rh)，所述光照强度最大可达到10000lux，所述二氧化碳浓度为大气本底～2500ppm。

28、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

29、本发明公开了一种多模块集成的湿地中宇宙室内模拟实验装置，所述实验装置包括气候室，在气候室内设有：湿地模拟模块，用于实现多种湿地模拟实验；水动力模拟模块，用于向所述湿地模拟模块提供设定水动力条件，以模拟河流和潮汐等陆海水动力过程；气候模拟模块，用于调节所述气候室内的温度、湿度、光照和二氧化碳，以模拟气候条件的变化；降雨模拟模块，用于模拟降雨现象；湿地监测模块，用于测量湿地模拟模块的水位、流速、地形高程等特征变化。通过各模块的协同实现湿地生态系统的模拟，以完成对湿地关键生态过程及其在变化环境下的响应机理的模拟研究。

30、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面通过本发明的较佳实施例和附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种多模块集成的湿地中宇宙室内模拟实验装置，其特征在于，包括气候室，在所述气候室内设有：

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

10.一种模拟湿地中宇宙的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)在湿地模拟模块上铺设实验用沙，以形成初始地形；步骤2)设定水动力模拟模块、气候模拟模块、降雨模块和湿地监测模块的工作参数，在所述初始地形上放置植被；步骤3)将气候室设置为设定气候条件，水动力模拟模块中的水在设定的时间周期以设定模式流向湿地模拟模块；步骤4)通过湿地监测模块观察和分析植物与环境要素变化的互馈关系。

技术总结
本发明属于生态环境技术领域，具体为一种多模块集成的湿地中宇宙室内模拟实验装置和方法。所述实验装置包括气候室，在气候室内设有：湿地模拟模块，用于实现多种湿地模拟实验；水动力模拟模块，用于向所述湿地模拟模块提供设定水动力条件，以模拟河流和潮汐等陆海水动力过程；气候模拟模块，用于调节所述气候室内的温度、湿度、光照和二氧化碳，以模拟气候条件的变化；降雨模拟模块，用于模拟降雨现象；湿地监测模块，用于测量湿地模拟模块的水位、流速、地形高程等特征变化。所述方法使用所述装置分析植物与环境要素变化的互馈关系。通过各模块的协同实现湿地生态系统的模拟，以完成对湿地关键生态过程及其在变化环境下的响应机理的模拟研究。

技术研发人员：邵冬冬,徐菁禧,崔保山,孙涛,白军红,张辉,谢湉,林海英,宁中华
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13