本发明专利技术公开了一种岸滩沉积释放模拟实验装置及其模拟实验方法，装置包括生浪装置、测量装置和水位涨落装置，水位涨落装置包括坡度能够调整的变坡水槽和通过出水管与变坡水槽相连接且高度能够升降的升降桶；所述生浪装置设置在变坡水槽内，生浪装置包括与变坡水槽底部垂直设置的转碟滑槽、滑动设置在转碟滑槽上且能转动的转碟和与转碟相连接的浮体。变坡水槽内设置有泥槽。通过升降桶内注水、控制变坡水槽内水位涨落时间及涨落周期，以及水位涨落的同时，转动转碟持续不断地产生波浪，从而能够还原天然状态底泥的底部渗透性与天然水面接近的波动特性，并能模拟岸滩周期性淹没与往复水流冲刷的水动力作用下，底泥污染释放的实验研究问题。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，装置包括生浪装置、测量装置和水位涨落装置，水位涨落装置包括坡度能够调整的变坡水槽和通过出水管与变坡水槽相连接且高度能够升降的升降桶；所述生浪装置设置在变坡水槽内，生浪装置包括与变坡水槽底部垂直设置的转碟滑槽、滑动设置在转碟滑槽上且能转动的转碟和与转碟相连接的浮体。变坡水槽内设置有泥槽。通过升降桶内注水、控制变坡水槽内水位涨落时间及涨落周期，以及水位涨落的同时，转动转碟持续不断地产生波浪，从而能够还原天然状态底泥的底部渗透性与天然水面接近的波动特性，并能模拟岸滩周期性淹没与往复水流冲刷的水动力作用下，底泥污染释放的实验研究问题。【专利说明】
本专利技术涉及一种污染物释放过程的模拟实验装置及实验方法，属于环境保护领域，特别是。
技术介绍
近年来，随着我国社会经济的高速发展，大量营养物和污染物经河流进入湖泊、近海等水体，并在河口附近的滩涂底泥中沉积富集，岸滩成为滨湖、海河口地区营养物和污染物的源和汇储器。受水面涨落和波浪的作用，滩涂区域形成独特的周期性淹没和往复水流冲刷的动力环境，扰动岸滩底泥并引发表层沉积物的再悬浮，导致富集于底泥中的有机质、营养物、重金属及其他污染物向上覆水体释放，产生二次污染，对水域生态环境质量造成威胁，例如，滩涂底泥中N、P等营养物质的释放加重了滨海水域的营养负荷，是近岸水体富营养化的诱因之一；重金属、POPs等污染物的释放不仅对岸滩生物造成污染，甚至还会通过食物链影响人类健康，等等。因此，研究周期性淹没和往复水流冲刷动力环境下滩涂沉积物-间隙水-上覆水交互作用机制，探清岸滩底泥污染物的释放规律，为湖泊、近海等水质管理及污染控制提供科学依据，具有重要的理论意义与实际应用价值。 目前对岸滩底泥污染物释放规律的研究以野外原位观测和室内模拟实验方式为主。野外原位观测通过布设观测点位，进行水文、水质及沉积物等样本采集与分析，获得研究所需的现场环境基础数据。但野外原观需耗费大量人力、物力资源，更重要的是野外原观不可避免地受气象、潮波、风况等众多自然因素的限制，无法进行可控边界条件下的研究，且所得观测数据有限，难以对理论分析提供全面支撑，进而满足人们进一步提升岸滩底泥污染物释放规律认知水平的需求，因此主要用于区域现状的调查分析。 室内模拟实验可以方便地控制工况条件且能够多组平行，同时人力、物力投入也相对较小，已成为深入探讨岸滩污染物释放规律的重要研究手段。室内实验可分为静水和动水模拟两种类型，其中静水实验将采集的岸滩底泥置于静水中，研究其污染物的释放规律，这种实验方式没有考虑水动力条件这个影响底泥污染物释放的重要因素，具有明显的局限性。室内动水实验则是通过构架外部动力装置，驱动实验水体以形成运动水流，进而模拟底泥污染物在动水环境中的释放过程，其关键在于如何提供能够模拟岸滩波流扰动的外部动力装置。 目前，模拟外部动力扰动的常用方法有振荡式、活塞式、旋桨式、鼓风式和造波式。 (I)振荡式是在容器中装入一定量沉积物和水样，放于振荡器中，由振荡产生的作用力使沉积物发生污染释放，以振荡频率模拟水力扰动强度的大小。然而，振荡式是直接同时施力于水体和沉积物，与近岸水流运动对岸滩底泥污染物释放的作用机制有很大差距。 (2)活塞式是运用可调节振幅和频率的活塞作用于水体，活塞上下往复运动，搅动上覆水体形成运动水流，从而会对沉积物表层造成扰动，使底泥中的污染物向上覆水体释放。 (3)旋桨式是通过垂直于水面或与水面成一定角度的旋桨在水中转动，搅动上覆水体形成运动水流，从而使沉积物在一定强度扰动下发生污染释放。 (4)鼓风式是通过多台鼓风机联合使用模拟不同风强施加于上浮水体，使其产生水流运动进而造成沉积物污染释放。 上述活塞式、旋桨式与鼓风式虽然能够形成运动水流，但不能模拟岸滩的周期性淹没一出露和波浪冲刷的水动力过程，这与近岸水流运动对岸滩底泥污染物释放的作用机制有很大差距。 (5)造波式利用造波机造出的波浪扰动沉积物使其发生污染释放。造波式虽然能够模拟波浪扰动下底泥的释放过程，但无法体现岸滩地区独特的往复淹没、干湿交替动水环境。 由此可见，目前的室内实验方法，无论是静水还是现有的动水系统，都不能有效地模拟岸滩地区在水面涨落和波浪传播破碎作用下，形成的周期性淹没和往复水流冲刷这一独特的水动力过程，无法满足揭示滨湖、海近岸动力环境下滩涂底泥污染释放机理与变化规律的研究需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一的岸滩沉积释放模拟实验装置及其模拟实验方法，该岸滩沉积释放模拟实验装置及其模拟实验方法，能够用以模拟岸滩周期性淹没与往复水流冲刷的水动力情况，解决在岸滩独特的水动力环境作用下底泥污染释放的实验模拟问题。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:一种岸滩沉积释放模拟实验装置，包括生浪装置、测量装置和水位涨落装置，该水位涨落装置包括变坡水槽和高度能够升降的升降桶；所述变坡水槽的底部或侧壁通过出水管与升降桶相连接；所述变坡水槽的底部设置有能使变坡水槽呈一定坡度的升降杆；所述生浪装置设置在变坡水槽内，生浪装置包括与变坡水槽底部垂直设置的转碟滑槽、滑动设置在转碟滑槽上且能转动的转碟和与转碟相连接的浮体；所述测量装置包括沉积底泥取样装置和设置在变坡水槽顶部的流速测量装置。 所述转碟的转动由固定在浮体顶部的调速电机驱动。 所述转碟包括一根能够转动的转碟轴和若干个等距套装在转碟轴上的圆形碟片，所述转碟轴通过皮带与调速电机相连接。 相邻两个所述圆形碟片之间的间距为1cm。 每个所述圆形碟片的一个单侧圆周上均呈等角度辐射状布置有若干个条状拨片。 所述条状拨片有32个，每个条状拨片的厚度为0.3cm,宽度为0.3cm,长度为5cm。 在远离出水管一侧的所述变坡水槽底部设置有泥槽，该泥槽的底部从下至上依次布置有100g/m2的短纤针刺土工布、250g/m2的短纤针刺土工布、空隙率为1:10的高分子材料复合土工滤网和350g/m2的短纤针刺土工布；泥槽的侧壁从外至内依次布置有空隙率为I:10的高分子材料复合土工滤网和350g/m2的短纤针刺土工布。 一种岸滩沉积释放模拟实验方法，包括以下步骤:第一步，装入沉积底泥:将用于试验的岸滩沉积底泥装入变坡水槽底部的泥槽中。 第二步，调整变坡水槽的坡度:根据实际的地形坡比，使变坡水槽底部的升降杆升降，调整变坡水槽的坡度。 第三步，向变坡水槽和升降桶中注水:从升降桶侧开始注水，升降桶中的水将通过出水管流入变坡水槽内，从而使变坡水槽和升降桶内注入设定深度的水；生浪装置中的浮体将漂浮在变坡水槽中水位的上方。 第四步，变坡水槽内水位涨落:通过控制升降桶的升降高度、升降时间和升降次数，使变坡水槽内的水位进行周期性往复式涨落。 第五步，变坡水槽内波浪形成:在第四步中变坡水槽内水位涨落的同时，生浪装置中的浮体将随着变坡水槽中水位的变化而变化；浮体的上下浮动，将带动转碟自动在转碟滑槽内上下滑动；与此同时，调速电机启动并驱动转碟旋转，使变坡水槽内产生波浪。 第六步,沉积底泥和水体取样及测试:利用沉积底泥取样装置对变坡水槽内的沉积底泥和水体进行取样，并对样品进行测试。 第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种岸滩沉积释放模拟实验装置，包括生浪装置和测量装置，其特征在于：还包括水位涨落装置，该水位涨落装置包括变坡水槽和高度能够升降的升降桶；所述变坡水槽的底部或侧壁通过出水管与升降桶相连接；所述变坡水槽的底部设置有能使变坡水槽呈一定坡度的升降杆；所述生浪装置设置在变坡水槽内，生浪装置包括与变坡水槽底部垂直设置的转碟滑槽、滑动设置在转碟滑槽上且能转动的转碟和与转碟相连接的浮体；所述测量装置包括沉积底泥取样装置和设置在变坡水槽顶部的流速测量装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：褚克坚，华祖林，顾莉，刘晓东，丁珏，谭敏，仇凯峰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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