本发明专利技术公开了一种潮汐模拟装置及方法，该装置包括泥柱，水槽，进水蠕动泵，出水蠕动泵，外置潮汐循环泵，支撑架、时控开关和阀门；并通过设计泥柱和水槽的结构与安装位置，来使得泥柱能够在外置潮汐循环泵、泥柱在密闭空间产生的压力的作用下实现上覆水的循环；而且该装置不仅能够实现潮汐模拟更丰富、更真实，潮汐循环过程更可控，对沉积物影响小，分层取样与监测更方便，而且能研究潮汐作用对沉积物中的羟基自由基的影响，还能够通过增设补充水槽使得其装置适合模拟长周期的潮汐作用，适合研究不同潮汐模拟对沉积物的影响。同时，本发明专利技术还提供了匹配的潮汐模拟方法，从而便于监测和调控多因素对沉积物的影响，适合实际推广与应用。适合实际推广与应用。适合实际推广与应用。
【技术实现步骤摘要】
一种潮汐模拟装置及方法
[0001]本专利技术涉及环境工程的
，具体涉及一种潮汐模拟装置及方法。
技术介绍
[0002]滨海湿地、湖岸、农田和湿地、河流的沉积物容易受到光照、温度、氧气浓度、微生物、上覆水中的金属元素和有机物、潮汐循环等因素影响，从而难以监测和研究这些环境中的羟基自由基的变化趋势。
[0003]目前，对于沉积物在氧化还原波动的界面产生羟基自由基这部分的研究，现有技术主要是通过简单的水位升降来模拟潮汐过程的方式来研究羟基自由基的产生。为了增加潮汐循环过程，使得潮汐模拟条件更加丰富或者更加贴近实际的环境，通常会引入循环泵，例如，申请号202210664726.X中的研究物质循环的潮汐模拟系统通过增设内置潮汐循环泵，并将进出口和出水口设置在沙箱的靠近底部的部位，实现水流在沙箱中循环流动，进而实现模拟水平迁移的过程和潮汐过程的循环强度条件控制，但这样的设置会引起沉积物表面的扰动较大，难以充分确保将不同高度的水都进行了潮汐循环过程，故其存在潮汐模拟的真实性较差、不利于监测潮汐状况、不利于提高研究数据的可信度的问题。
[0004]另外，在长期循环的过程中，潮汐模拟装置容易受到水分蒸发、部件的水量损失的累积效应，还存在无法进行长期潮汐循环研究的问题。
[0005]因此，亟需开发一种潮汐模拟更丰富、更真实，潮汐循环过程更可控，分层取样与监测更方便，且能研究潮汐作用对沉积物中的羟基自由基的影响的模拟潮汐装置。
技术实现思路
[0006]为了克服现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种潮汐模拟装置及方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种潮汐模拟装置，包括泥柱、水槽、进水蠕动泵、进出水控制阀、外置潮汐循环泵、时控开关、支撑架、上覆水出水控制阀和上覆水进水控制阀；
[0009]所述支撑架至少具有上下两层结构，所述泥柱和所述水槽分别设置于所述支撑架的上层和下层；
[0010]所述泥柱包括泥柱外壳和用于密封泥柱的塞子，所述泥柱外壳的底部设置有通水口；所述泥柱外壳的侧壁的下半部分设置有至少2个位于不同水平面的测样口；
[0011]所述的泥柱外壳的侧壁的上半部分设置有位于不同水平面的上覆水出水口和上覆水进水口；
[0012]所述水槽包括水槽本体、水槽的通水口、循环水出水口和循环水进水口；
[0013]所述水槽的通水口通过管路与所述进出水蠕动泵、进出水控制阀和泥柱的通水口相连，用于模拟涨潮和退潮的过程；
[0014]所述水槽的循环水出水口通过管路依次与所述外置潮汐循环泵、上覆水进水控制
阀、泥柱的上覆水进水口相连，所述泥柱的上覆水出水口通过管路依次与所述上覆水出水控制阀、水槽的循环水进水口相连，用于模拟上覆水循环的过程；
[0015]所述时控开关分别通过线路与所述进出水蠕动泵、外置潮汐循环泵相连，用于控制潮汐模拟的类型和上覆水循环的运行周期。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述泥柱顶部带有盖子；所述测样口均带有匹配大小的塞子(例如，硅胶胶塞、木头塞子、玻璃胶塞)。
[0017]具体地，在泥柱中，所述通水口与本专利技术实施方式中的“进出水口”对应，意思是能够实现进水和出水的原件或通孔；而所述泥柱上的各个出水口和进水口均设置有阀门或塞子，能够使得泥柱在潮汐模拟装置暂时处于相对封闭的状态，从而使得该模拟潮汐装置能够在单个泵和泥柱内部压力的作用下，实现上覆水的有效循环。同时，所述上覆水出水口和上覆水进水口处于设置在不同水平面上，用于提高上覆水循环的有效性。而且，通过设置泥柱的通水口在底部，减少对沉积物的扰动。需要说明的是，由于泥柱内部处于相对封闭的状态，在外置循环泵的作用下，上覆水从管道进入泥柱后，泥柱为了维持内部压力的平衡，会使得部分上覆水通过泥柱的上覆水出水口流出、流回到水槽里面。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述水槽还包括曝气孔，传感器孔、补给水口和用于固定原件和密封的盖子；所述曝气孔、传感器孔和循环水出水口均设置在所述盖子上；
[0019]所述循环水进水口在水槽本体的侧壁上，且设置在距离所述水槽本体顶部的0.1～0.5cm的位置，所述水槽的通水口和补给水口均设置在所述水槽本体的侧壁上，且设置在距离所述水槽本体的底部0.1～0.5cm的位置。
[0020]所述的潮汐模拟装置还包括氧气发生装置、流量调节阀和曝气头，所述曝气头安装在所述水槽本体的内部；
[0021]所述氧气发生装置通过管路与流量调节阀、曝气孔和曝气头相连，所述氧气发生装置还与时控开关相连，用于调节水槽内部液体的溶氧量。
[0022]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述传感器孔的个数为2～10个。
[0023]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述曝气孔上安装有固定水管的导管。
[0024]具体地，所述水槽具有至少以下功能：(1)储水功能，(2)提供上覆水或循环水，(3)为调控和监测上覆水提供空间，(4)与设置在不同高度的补偿水槽、单向阀相连，具有自动补给水的功能。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，所述氧气发生装置包括氧气瓶、氧气泵中的至少一种。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述的潮汐模拟装置还包括光照系统、数据检测系统、数据显示和控制系统和移动电极体系；
[0027]所述光照系统设置在所述支撑架的顶部，并与时控开关相连，用于照射泥柱并模拟不同的光照条件；
[0028]所述数据检测系统安装在水槽上，用于检测水槽中上覆水的情况；
[0029]所述移动电极体系用于检测泥柱中的沉积物的电位信号；
[0030]所述数据检测系统、移动电极体系分别与数据显示和控制系统相连，用于将检测得到的数据，直接显示和反馈数据显示和控制系统的显示器上，便于监测与控制沉积物与上覆水的情况。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述数据检测系统包括水位传感器、溶解氧传感器、pH传感器、温度传感器和氧化还原电位传感器。
[0032]在本专利技术的一些实施例中，所述移动电极体系包括参比电极和工作电极。
[0033]在本专利技术的一些实施例中，所述参比电极为甘汞电极，所述工作电极为铂电极。
[0034]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述数据检测系统包括水位传感器、溶解氧传感器、pH传感器、温度传感器和氧化还原电位传感器，且所述数据检测系统中的传感器均是经过水槽的盖子上的传感器口安装在水槽上。
[0035]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述水位传感器选自浮子液位传感器、光学液位传感器中的至少一种。
[0036]具体地，可供选择的传感器如下：
[0037]所述水位传感器包括浮子液位传感器Littelfuse 59630、光学液位传感器Cynergy 3OLS500D3、基恩士FL
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CP120液位传感器、基恩士FL
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CP1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种潮汐模拟装置，其特征在于：包括泥柱、水槽、进水蠕动泵、进出水控制阀、外置潮汐循环泵、时控开关、支撑架、上覆水出水控制阀和上覆水进水控制阀；所述支撑架至少具有上下两层结构，所述泥柱和所述水槽分别设置于所述支撑架的上层和下层；所述泥柱包括泥柱外壳和用于密封泥柱的塞子，所述泥柱外壳的底部设置有通水口；所述泥柱外壳的侧壁的下半部分设置有至少2个位于不同水平面的测样口；所述的泥柱外壳的侧壁的上半部分设置有位于不同水平面的上覆水出水口和上覆水进水口；所述水槽包括水槽本体、水槽的通水口、循环水出水口和循环水进水口；所述水槽的通水口通过管路与所述进出水蠕动泵、进出水控制阀和泥柱的通水口相连，用于模拟涨潮和退潮的过程；所述水槽的循环水出水口通过管路依次与所述外置潮汐循环泵、上覆水进水控制阀、泥柱的上覆水进水口相连，所述泥柱的上覆水出水口通过管路依次与所述上覆水出水控制阀、水槽的循环水进水口相连，用于模拟上覆水循环的过程；所述时控开关分别通过线路与所述进出水蠕动泵、外置潮汐循环泵相连，用于控制潮汐模拟的类型和上覆水循环的运行周期。2.根据权利要求1所述的潮汐模拟装置，其特征在于：所述水槽还包括曝气孔，传感器孔、补给水口和用于固定原件和密封的盖子；所述曝气孔、传感器孔和循环水出水口均设置在所述盖子上；所述循环水进水口在水槽本体的侧壁上，且设置在距离所述水槽本体顶部的0.1～0.5cm的位置，所述水槽的通水口和补给水口均设置在所述水槽本体的侧壁上，且设置在距离所述水槽本体的底部0.1～0.5cm的位置。3.根据权利要求2所述的潮汐模拟装置，其特征在于：所述的潮汐模拟装置还包括氧气发生装置、流量调节阀和曝气头，所述曝气头安装在所述水槽本体的内部；所述氧气发生装置通过管路与流量调节阀、曝气孔和曝气头相连，所述氧气发生装置还与时控开关相连，用于调节水槽内部液体的溶氧量。4.根据权利要求2所述的潮汐模拟装置，其特征在于：所述的潮汐模拟装置还包括光照系统、数据检测系统、数据显示和控制系统和移动电极体系；所述光照系统设置在所述支撑架的顶部，并与时控开关相连，用于照射泥柱并模拟不同的光照条件；所述数据检测系统安装在水槽上，用于检测水槽中上覆水的情况；所述移动...
【专利技术属性】
技术研发人员：林冬，卢耀斌，栾天罡，黄宇轩，舒婷婷，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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