一种模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水体生态环境技术领域，涉及往复流河道模拟装置，具体涉及一种模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置。
【背景技术】
[0002]河口是河流与海洋之间交汇区，也是与人类活动最有价值生态系统。随着我国人口的迅速增长和经济快速发展，河口地区水质、富营养化问题日益突出，以及某些河口地区河道底泥中重金属和有机物等污染物超标。近些年调水工程、水库工程和河道整治工程的实施，造成河流下泄流量减少，直接引起潮汐海水上溯距离加大，同时也引起底泥扰动带加大，严重影响河流水质；随着全球气候变暖，冰川融化，海平面上升，引起风暴潮强度加剧和频次增多，造成底泥向上覆水体释放更多各种污染物，对河口水质造成严重二次污染。根据国外研究表明，涨潮时溶解性有机物和颗粒物输送至潮滩地，并在潮滩地沉积；落潮时一些沉积的颗粒物再悬浮，并回到河道中，严重影响河流水质。改善河口水质的关键措施是要控制潮汐作用时河流中水体与表层底泥物质交换和能量的传输。
[0003]现有技术中室内模拟方法几乎主要都是模拟湖泊和单向流河流的底泥再悬浮，而对往复流对河道底泥再悬浮的研究较少。现有模拟装置主要有烧杯式、锥形瓶式、水槽式等。其中烧杯式、锥形瓶式不仅容积有限，而且处于封闭边界，无出入流条件；水槽式是用旋桨推进器、造波机等造成底泥上方水体扰动运动，从而产生底泥再悬浮，但是一般都是单向流，无法实现往复流的水动力条件。这些方法对上覆水所产生的动力扰动、左右震动、上下挤压或水体单向水平运动，不能很好有效反映往复流河道水动力条件下流场对底泥再悬浮影响的实际情况。目前的室内模拟方法均未实现基于水位精确控制下往复流河道原位底泥再悬浮的模拟。
[0004]中国专利申请201410175672.6，提出了一种“模拟往复流作用下沉积物再悬浮的循环直水槽装置”，该技术方案主要由变频水栗、电磁阀和直水槽组成。虽然具有利用变频水栗和电磁阀的控制，来改变水流的流速、水深和流向，及采用控制柜直接控制水栗的频率和电磁阀开度调节水流的条件等优点。但还存在以下不足，一是栗站和电磁阀调节下产生的流场不能真实模拟河道潮汐的实际流场(尤其是河口地区)，因流场状态不同而不能很好的模拟复杂流场情况下的底泥再悬浮过程；二是水槽采用垂直凹槽在试验中凹槽边缘底泥被冲刷后流场的发生改变，破坏了底泥层状结果，影响沉积物再悬浮的模拟结果。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置，既可以模拟上游不同下泄流量、下游不同强度潮汐水位条件下河口潮汐往复流水动力条件，又能够模拟平原区往复流河道往复流水动力条件，模拟原位底泥再悬浮的装置。
[0006]一种模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置，包括上游流量水位控制装置、水槽装置、下游潮汐模拟控制装置、实验平台自动控制装置，上游流量水位控制装置包括第一进水管、上游水位控制水箱、上游回流模拟水箱、第一虹吸回流管、第一出水管，所述第一进水管一端设于上游回流模拟水箱，第一虹吸回流管一端设于上游回流模拟水箱内，另一端设于上游水位控制水箱内，所述第一进水管上设有第一进水管阀门，所述第一虹吸回流管上设有第一虹吸回流管阀门；水槽装置包括水槽本体、底泥槽、流速测量仪、浊度仪、至少2个取样口，所述底泥槽为带斜坡的凹槽，位于水槽本体中间底部位置，所述流速测量仪和浊度仪设于在底泥槽上方固定在水槽上，所述取样口位于水槽本体上，其中一个靠近上游水位控制水箱0.5-1.5m处；下游潮汐模拟控制装置包括潮汐水位控制水箱、第二虹吸回流管、潮汐回流模拟水箱、回流水箱、溢水管、变频水栗、第二出水管，且潮汐水位控制水箱通过水槽本体与上游水位控制水箱连通，所述第二虹吸回流管一端设有潮汐回流模拟水箱内，另一端设于潮汐水位控制水箱内，所述第二虹吸回流管上设有第二虹吸回流管阀门，所述第二进水管一端设于潮汐回流模拟水箱内，所述第二进水管上设有第二进水管阀门，所述第二出水管设于潮汐水位控制水箱下方连通回流水箱，所述回流水箱通过第一出水管与上游水位控制水箱连通，一端连有变压水栗，变压水栗通过第一回流水管和第二回流水管分别连通上游回流模拟水箱和汐回流模拟水箱，所述第一回流水管上设有第一回流管阀门，所述第二回流水管上设有第二回流管阀门；实验平台自动控制装置包括第一电阻式液位计、第二电阻式液位计，以及由第一拉索、第二拉索连接的第一直流无刷电机、第二直流无刷电机和第一活动拉板、第二活动拉板，所述第一直流无刷电机通过第一拉索连接第一活动拉板，所述第一活动拉板位于上游水位控制水箱内，所述第二直流无刷电机通过第二拉索连接第二活动拉板，所述第二活动拉板位于潮汐水位控制水箱内，所述第一电阻式液位计和第二电阻式液位计分别距上游水位控制水箱和潮汐水位控制水箱15-25cm处，固定于水槽底部，所述第一活动拉板两侧设有一对第一护板，所述第二活动拉板设有一对第二护板。
[0007]作为优选的是，底泥槽对称地位于水槽本体中部。
[0008]作为优选的是，取样口为4个，其中2个位于距离上游水位控制水箱和潮汐水位控制水箱0.5-1.5m的位置，另2个均位于底泥槽上方。
[0009]作为优选的是，所述底泥槽为带斜坡的凹槽，斜坡的倾斜度至少20°。
[0010]作为斜坡优选的是，所述的斜坡的坡高10厘米，长40厘米。
[0011]作为优选的是，水槽本体上口镂空状。
[0012]模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置的模拟工艺，包括以下步骤:步骤1，底泥准备:采集未扰动的底泥，然后将采集的未扰动底泥置于底泥槽中备用；
[0013]步骤2，上覆水准备:利用虹吸法向水槽本体中加入的大于20cm深度的清水，静置10-14h ；
[0014]步骤3，流速仪和浊度仪装配:将流速测量仪置于水槽本体中底泥槽上方，距底泥顶部5cm-10cm，并与水槽本体上方升降平台相连，将浊度仪置于流速测量仪旁边，与升降平台相连；
[0015]步骤4，单向流模拟方式:先对第一电阻式液位计和第二电阻式液位计进行标定；将实测上、下游水位通过垂直比尺转为实验水位，输入计算机；开启第一进水管阀门让上游回流模拟水箱中水位上升至第一虹吸回流管高度时，开启第一虹吸回流管阀门水沿着第一虹吸回流管流入上游水位控制水箱中，使上游水位控制水箱的水位达到第二护板的高度，此时关闭第一进水管阀门和第一虹吸回流管阀门，等到水位平静之后，开启第一进水管阀门、第一虹吸回流管阀门、变频水栗和第一回流水管阀门，并且开始运行水槽本体的水流运行程序，使水流向潮汐水位控制水箱方向流动，由计算机发出信号，调节第一活动拉板和第二活动拉板控制上游水位控制水箱和潮汐水位控制水箱的水位；
[0016]步骤5，潮汐往复流模拟方式:关闭第一回流水管阀门、开启第二回流水管阀门，用变频水栗(29)将回流水箱中的水经第二回流水管抽入至潮汐回流模拟水箱(34)，同时开启第二进水管(35)上的