一种现场模拟及防控水生生物在管路内壁吸附的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种现场模拟及防控水生生物在管路内壁吸附的实验装置及方法，属于生态水力学领域。通过在实验场地安装本实验装置，可模拟该水域水生生物在实验管路内壁的生长、吸附特性，并检验测试药剂对水生生物管路内壁生长、吸附作用的抑制效果。本装置主要包括提供实验用水的供水系统、稳定水流的前池、进行实验的实验管路、稳定管路出口水流的尾水池、测量实验管路流速及实验管路前后压差的测控仪器、添加测试药剂的加药系统、排泄实验用水的泄水管路等。本实用新型专利技术中，特别地，2根实验管路设置静态混合器，并由加药系统向实验管路水流输送测试药剂。本装置的使用方法简便、实用、可靠，可以推广至水生物生长习性及对其抑制措施的模拟实验。

An experimental device for field simulation and prevention and control of aquatic organisms adsorbing on the inner wall of pipeline

The utility model discloses an experimental device and method for on-site simulation and prevention and control of aquatic organisms adsorbing on the inner wall of a pipeline, belonging to the field of ecological hydraulics. By installing the device in the experimental site, the growth and adsorption characteristics of aquatic organisms in the experimental pipeline can be simulated, and the inhibition effect of the reagents on the growth and adsorption of aquatic organisms in the pipeline can be tested. The device mainly includes the water supply system for experimental water supply, the forebay for stabilizing water flow, the experimental pipeline, the tailrace pond for stabilizing water flow at the outlet of the pipeline, the measuring and controlling instrument for measuring the flow velocity of the experimental pipeline and the pressure difference before and after the experimental pipeline, the dosing system for adding testing agents, the discharge pipeline for discharging experimental water, etc. In the utility model, in particular, two experimental pipelines are equipped with static mixers, and test agents are conveyed to the flow of the experimental pipeline by the dosing system. The device is simple, practical and reliable, and can be extended to simulated experiments of aquatic organism growth habits and inhibition measures.

【技术实现步骤摘要】
一种现场模拟及防控水生生物在管路内壁吸附的实验装置
本专利技术属于生态水力学领域，涉及一种现场模拟及防控水生生物在管路内壁吸附的实验装置。
技术介绍
在过水管路系统中，水流中的水生物及其幼卵会在过流管路内壁滞留、生长与繁殖，造成过流管路的生物污损现象，这种现象会带来以下几个方面的危害：(1)减小过流管路过水断面面积，增加管路壁面糙率，降低其过流能力；(2)引起管路壁面腐蚀，影响管路结构强度及耐久性；(3)聚集生物排泄物及尸体腐烂变质产生的污染物会恶化过水水质。上述几方面的问题会降低水系统的运行效率，污染水体，甚至会危及建筑物的安全，在设计及运行阶段应予以重视，采取有效措施减轻或消除生物污损的危害，保证过流管路的运行效率与安全。目前，为了减缓水生物生物污损现象，通常向过流管路添加某种药剂，抑制水生物在其内壁聚集，然而，由于不同水源地水生生物的种类及吸附特性的差异，测试药剂对该水源地水生生物的抑制效果有待检验。因此，在药剂正式投入工程应用前，需对水源地水生生物的种类及吸附特性进行实验研究，在此基础上，对比检验测试药剂在该环境下抑制或影响水生生物生长的可行性及适用性。为了更加真实的模拟实际管路条件、水生物生境以及投放药剂的效果，这类实验装置和运行条件完全不同于一般的室内实验，主要体现在：(1)流经实验段管路的水体需保持原位水体，不能受到二次污染，即加药水体不能循环使用；(2)需模拟实际水流的水动力条件和原位水生物体；(3)需设置同步对比实验；(4)试验周期与水生物生长周期一个量级，一般几个月到一年。一般的实验室水流试验装置和生态系统培养装置均不易同时满足这些要求，这也对现场水生物生态特性研究的实验装置设计提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种现场模拟及防控水生物管路内壁吸的实验装置具体技术方案：一种现场模拟及防控水生生物在管路内壁吸附的实验装置，包括供水系统、前池、实验管路、尾水池、加药系统、测控系统；所述的供水系统包括水泵和将水源地水流输送至前池的供水管路；水泵与供水管路通过法兰连接；供水系统作用是通过水泵将实验用水从水源地提取，经由供水管路将其输送至前池，为装置提供实验用水，根据水泵出水口尺寸及供水管路内水流压力对供水管路选型；所述的前池包括前池升降闸门、前池溢流槽、前池泄水管、前池放空阀；所述的前池升降闸门位于前池溢流槽的前端，通过闸门滑动槽连接；所述的前池溢流槽对称布置于前池靠近进水管一侧侧壁，与前池泄水管通过法兰连接；所述放空阀位于前池侧壁靠近前池底板处，与前池侧壁通过法兰连接，用于排净前池水体；前池能有效保证各实验管路过流的稳定，为实验研究提供科学、合理的进流条件。其大小应根据实验用水量确定，根据水流性质及前池大小进行前池材质的选择，并采用合理方法加工制作，升降闸门具有对前池水位连续调节的功能；溢流槽能排泄多余水体，保证前池水位的恒定；所述的实验管路设置实验组管路、对照组管路，位于前池与尾水池之间，包括进流过渡段、实验观察段、流速测量段；所述的进流过渡段位于实验管路的前端，与前池通过法兰连接；所述的实验观察段位于实验管路的中部，所述的流速测量段，位于实验管路的后端，并与尾水池法兰连接；所述的进流过渡段后端设置采样阀；所述的实验组实验管路的进流过渡段中部还设置有静态混合器；所述的流速测量段前端设置观察孔。为保证各管路进流条件一致，4条管路布置在同一高程，实验管路及静态混合器根据实验需要选型，进流过渡段可调整前池来流结构，使其达到均匀稳定的条件；实验观察段为实验重点研究部位，即研究水生物在该段内壁的吸附特性，根据实际工程过流管路材质，进行实验观察段管路材质的选择；所述的尾水池包括水生物采集台、尾水池升降闸门、尾水池溢流槽、尾水池泄水管、尾水池放空阀；所述的溢流槽与尾池泄水管通过法兰连接，正对于实验管路出口，所述溢流槽底板位与实验管路弧顶高程相同；所述的升降闸门位于溢流槽的前端，通过闸门滑动槽与溢流槽连接；所述放空阀位于侧壁靠近底板处，通过法兰与侧壁连接；每根实验管路尾部接一个尾水池，尾水池能保证实验管路出口水流稳定，其大小应根据实验用水量确定，根据水流性质及前池大小进行材质的选择，并采用合理方法加工制作；升降闸门具有对尾水池水位连续调节的功能；溢流槽能排泄多余水体，保证尾水池水位的恒定，溢流槽与泄水管连接；放空阀用于排净尾水池水体；所述的加药系统包括储药箱、计量泵、加药管路组成；所述的加药系统通过加药管路与静态混合器连接，并将药物配送至静态混合；药剂由计量泵从储药箱提取药液，通过加药管路配送至静态混合器，在静态混合器内与水流充分混掺，根据实验设计的管路内药剂浓度确定加药量，加药量由计量泵控制，根据实验设计确定加药时长。所述的测控系统包括的流量计、上压力传感器，下压力传感器、流量阀；所述的上压力传感器设置于进流过渡段，并位于实验观察段的前端；所述下压力传感器设置于流速测量段，并位于实验观察段的后端；所述的流量计设置于流速测量段；所述的流量计及压力传感器与计算机连接，可实现流量及压力的实时自动记录；所述的流量阀15设置于流速测量段的后端。进一步的，所述前池溢流槽底部位于前池侧壁的1/2-3/5高度处，所述的溢流槽顶部低于前池顶高0.2-0.3m。进一步的，所述的实验管路进水口中心高度距前池底板为1.5倍实验管路直径，所述的实验管路水平间距为3-4倍实验管路直径，位于外侧的2条管路距离侧壁为2-3倍管路直径；进一步的，所述的进流过渡段长为10-15倍实验管路直径；所述的实验观察段长为10倍实验管路直径；所述的流速测量段为15-20倍实验管路直径；所述的流量计距离流速测量段进口大于10倍实验管路直径，距离流量阀大于5倍实验管路直径；所述的上压力传感器、下压力传感器距离实验观察段不大于1倍实验管路直径。其余部件位置可根据需要设置。进一步的，所述的实验管路设置为2条实验组管路、2条对照组管路。进一步的，所述的实验管路由管路支座根据实际布置支撑。进一步的，所述的实验观察段管路材质与实际工程过流管路材质来一致。进一步的，所述的水生物采集台位于实验管路水流出口处，包括载玻片、载玻片框架、载玻片支座，以备分析生物成分。进一步的，实验管路内水流流速与流量关系换算采用式1-1，v＝Q/S1-1式中，Q为实验管路流量，v为实验管道平均流速，S为实验管路过流面积。一种应用所述的模拟及防控水生物管路内壁吸附的实验装置的方法，包括如下步骤：(1)正常过水实验步骤：1)选定所要模拟研究管路的实验管路；2)根据研究内容，确定实验工况，包括：各管路流量大小，实验管路前后水位差，加药系统的加药量、加药时间等。3)开泵供水前，对实验装置各部位进行全面检查，确保各测量仪器能正常使用，关闭管路放空阀、取样阀、观察孔，确保各管路流量阀处于完全开启状态，将前池及尾水池闸门降至最低。4)开泵供水，手动调节每条管路流量阀，使得管道流量达到试实验条件，流量由流量计自动显示；如该情况下，流量暂达不到实验条件，则需通过抬升前池闸门，增大前后池水位差，再调节流量阀使各管路流量至实验流量。5)待各实验管路水流条件稳定后(前池、尾水池水位基本稳定，流量计读数基本稳定)，系统进入正常运行状态。6)当需对设置静态混合器管路进行加药时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种现场模拟及防控水生生物在管路内壁吸附的实验装置，其特征在于：包括供水系统、前池、实验管路、尾水池、加药系统、测控系统；所述的供水系统包括水泵(2)和将水源地水流(1)输送至前池(7)的供水管路(3)；所述的前池(7)包括前池升降闸门(4)、前池溢流槽(5)、前池泄水管(6)、前池放空阀(23)；所述的前池升降闸门(4)位于前池溢流槽(5)的前端，通过闸门滑动槽连接；所述的前池溢流槽(5)对称布置于供水管路(3)一侧侧壁，与前池泄水管(6)通过法兰连接；所述放空阀(23)位于前池侧壁靠近前池底板处，与前池侧壁通过法兰连接；所述的实验管路设置实验组管路及对照组管路，位于前池(7)与尾水池(17)之间，包括进流过渡段、实验观察段(11)、流速测量段；所述的进流过渡段位于实验管路的前端，与前池通过法兰连接；所述的实验观察段(11)位于实验管路的中部；所述的流速测量段，位于实验管路的后端，并与尾水池法兰连接；所述的进流过渡段后端设置采样阀(9)；所述的实验组管路的进流过渡段中部还设置有静态混合器(8)；所述的流速测量段前端设置观察孔(12)；所述的尾水池包括水生物采集台(16)、尾水池升降闸门(18)、尾水池溢流槽(19)、尾水池泄水管(20)、尾水池放空阀(24)；所述的溢流槽(19)与尾水池泄水管(20)通过法兰连接，正对于实验管路出口；所述溢流槽(19)底板位与实验管路弧顶高程相同；所述的升降闸门(18)位于溢流槽(19)的前端，通过闸门滑动槽与溢流槽(19)连接；所述放空阀(24)位于侧壁靠近底板处；所述的加药系统包括储药箱(22)、计量泵(21)、加药管路(26)组成；所述的加药系统通过加药管路(26)与静态混合器(8)连接；所述的测控系统包括的流量计(14)、上压力传感器(10)，下压力传感器(13)，流量阀(15)；所述的上压力传感器(10)设置于进流过渡段，并位于实验观察段(11)的前端；所述下压力传感器(13)设置于流速测量段，并位于实验观察段(11)的后端；所述的流量计(14)设置于流速测量段的中部；所述的流量计及压力传感器与计算机连接；所述的流量阀(15)设置于流速测量段的后端。...

【技术特征摘要】
1.一种现场模拟及防控水生生物在管路内壁吸附的实验装置，其特征在于：包括供水系统、前池、实验管路、尾水池、加药系统、测控系统；所述的供水系统包括水泵(2)和将水源地水流(1)输送至前池(7)的供水管路(3)；所述的前池(7)包括前池升降闸门(4)、前池溢流槽(5)、前池泄水管(6)、前池放空阀(23)；所述的前池升降闸门(4)位于前池溢流槽(5)的前端，通过闸门滑动槽连接；所述的前池溢流槽(5)对称布置于供水管路(3)一侧侧壁，与前池泄水管(6)通过法兰连接；所述放空阀(23)位于前池侧壁靠近前池底板处，与前池侧壁通过法兰连接；所述的实验管路设置实验组管路及对照组管路，位于前池(7)与尾水池(17)之间，包括进流过渡段、实验观察段(11)、流速测量段；所述的进流过渡段位于实验管路的前端，与前池通过法兰连接；所述的实验观察段(11)位于实验管路的中部；所述的流速测量段，位于实验管路的后端，并与尾水池法兰连接；所述的进流过渡段后端设置采样阀(9)；所述的实验组管路的进流过渡段中部还设置有静态混合器(8)；所述的流速测量段前端设置观察孔(12)；所述的尾水池包括水生物采集台(16)、尾水池升降闸门(18)、尾水池溢流槽(19)、尾水池泄水管(20)、尾水池放空阀(24)；所述的溢流槽(19)与尾水池泄水管(20)通过法兰连接，正对于实验管路出口；所述溢流槽(19)底板位与实验管路弧顶高程相同；所述的升降闸门(18)位于溢流槽(19)的前端，通过闸门滑动槽与溢流槽(19)连接；所述放空阀(24)位于侧壁靠近底板处；所述的加药系统包括储药箱(22)、计量泵(21)、加药管路(26)组成；所述的加药系统通过加药管路(26)与静态混合器(8)连接；所述的测控系统包括的流量计(14)、上压力传感器(10)，下压力传感器(13)，流量阀(15)；所述的上压力传感器(10)设置于进流过渡段，并位于实验观察段(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴时强，高昂，吴修锋，王芳芳，戴江玉，薛万云，贾本有，朱森林，杨倩倩，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32