一种可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，包括进水箱、扁长形水槽、出水箱、储水箱、柱状泥样管、升降架、推移质泥沙捕获装置和悬移质泥沙收集装置，本实用新型专利技术（1）利用升降架调节水槽坡度，实现了不同坡降底泥侵蚀和传输特征的模拟；（2）利用恒定水位差对底泥表面产生恒定的作用力，实现模拟底泥侵蚀效果，克服了外力条件不可控的问题；（3）利用垂向结构未受到扰动的柱状底泥进行侵蚀实验，维持了底泥原有特性，表征底泥的实际侵蚀特性；（4）分别采用不同装置有效收集底泥起悬后的推移质和悬移质，揭示底泥运移特征；（5）可接入旋桨流速仪，精确测量水槽底部流速，实现模拟不同强度水流对底泥的切削作用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及浅水湖泊和河流系统水体生态环境模拟
，特别是利用可变坡度的矩形水槽模拟各种坡度的河流和湖泊在不同水动カ强度扰动下的底泥侵蚀和再悬浮特征，推移质和悬移质比例，以及底泥传输特征的装置。
技术介绍
水动力作用下湖泊或河道沉积物容易发生侵蚀、再悬浮，该过程会引起表层沉积物营养盐的释放、生物数量的变化等。底泥表面侵蚀率定义为单位面积底床在単位时间内的底泥侵蚀量。河床切应カ是粘性泥沙研究中的重要參数，它直接决定了底泥被侵蚀的深度。然而，确定河床切应力、控制外力条件是十分困难的。目前，模拟对底泥侵蚀的室内模拟主要有震荡法、波浪水槽法和环形水槽法。震荡法是在三角瓶中装入一定量沉积物和水样，以震荡频率模拟水动力大小。该方法简单易于控制条件且可多组平行，但是体积过小，不能很好的描述底泥侵蚀随风浪增强而递增的趋势。波浪水槽和环形水槽法是采用机械方法产生上覆水的定向流动使底泥发生悬浮。方法易于控制条件，但是实验底泥的原状性受到一定破坏，较浅的上覆水与湖泊实际情况差异较大。保持沉积物的原状性非常重要，它不仅关系到暴露于上覆水的界面及其结构的变化影响再悬浮的結果，并且对营养物质的释放量也产生至关重要的影响。在底泥侵蚀实验中，装置的选取及设计至关重要，对结果产生重要影响。故实验装置设计应尽量能够反映实际情況。泥沙在床面(床面层或底层)共有四种状态，即静止、滚动、跳跃和悬浮。其中静止称为床沙，滚动与跳跃称为推移质，悬浮称为悬移质。通常在河流或湖泊上游被侵蚀的底泥会影响到下游水体的水环境特征。故研究侵蚀后底泥的推移质和悬移质的比例、运移特征是了解沉积物在水体或床面传输规律的重要问题。底泥被侵蚀后，会以推移质和悬移质的形式在水体或床面传输。以往研究局限于仅考虑悬移质部分或总侵蚀率。未能将两者分开考虑，从而对底泥起悬后的推移质和悬移质组成缺乏了解。由于底泥侵蚀的实验不易于在野外进行调查研究，这类实验通常在室内实验室进行模拟研究。各类河流和湖泊的底部地形大多高低起伏不定，具有一定坡度，而目前国内外各种室内实验水槽大体为水平布置，缺乏了这部分地形坡度模拟的真实性。不同坡度对底泥侵蚀的结果也存在重要影响，故实验装置设计应尽可能反映实际情況。
技术实现思路
技术目的本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供ー种可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，该装置克服了现有技术中外力不可控，底坡不可调和维持底泥原状结构难、缺乏对底泥起悬后推移质和悬移质组成的了解等问题。技术方案本技术所述的ー种可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，包括进水箱、扁长形水槽、出水箱、储水箱、柱状泥样管、升降架、推移质泥沙捕获装置和悬移质泥沙收集装置，所述进水箱及出水箱内设置进水箱插槽与出水箱插槽，通过插入进水箱插板与出水箱插板，在所述进水箱及出水箱内设置有第一溢流水箱和第二溢流水箱，所述进水箱的底端出水ロ与所述扁长形水槽的进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述扁长形水槽的出水ロ与所述出水箱的底端进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述储水箱通过水管与水泵的进水管连接，所述水泵的出水管通过水管与所述进水箱的进水箱进水ロ连接，所述储水箱内设置有储水箱插槽，通过插入储水箱插板，在所述储水箱内设置有悬移质泥沙收集箱，所述悬移质泥沙收集箱内设置有悬移质泥沙收集装置，所述扁长形水槽的下表面开有进泥孔和出泥孔，所述进泥孔与柱状泥样管的一端密封连接，所述出泥孔与推移质泥沙捕获装置密封连接，所述第一溢流水箱的第一溢流水箱出水ロ与所述储水箱的储水箱进水口连接，所述第二溢流水箱的第二溢流水箱出水ロ与所述悬移质泥沙收集箱的悬移质泥沙收集箱进水口连接，所述进水箱及扁长形水槽的两端分别设置在所述升降架上。通过在所述进水箱和出水箱内配置不同高度的进水箱插板和出水箱插板控制扁长形水槽进水ロ与出水ロ的水位，同时利用水泵实现水循环流动，用推移质泥沙捕获装置和悬移质泥沙收集装置分别收集悬移质和推移质。进ー步，所述升降架包括支承面板、螺旋杆、三角架和旋转扳手，所述三角架的顶部和内部分别设置有第一螺纹管和第二螺纹管，所述第二螺纹管通过三根助筋固定在所述三角架的内部，所述第一螺纹管和第二螺纹管位于所述三角架正投影的中心垂直轴线上，所述螺旋杆设置在所述第一螺纹管和第二螺纹管内，所述螺旋杆的顶端设置有所述支承面板，所述螺旋杆下端设置有用于控制该螺旋杆升降的所述旋转扳手，所述旋转扳手位于所述第二螺纹管的底端。进ー步，所述柱状泥样管内设置有泥柱，所述泥柱的底部通过活塞连接千斤顶，通过所述千斤顶将该泥柱从下向上顶入所述进泥孔。进ー步所述推移质泥沙捕获装置为斜板沉淀箱，所述斜板沉淀箱的底板通过螺纹旋接在其底部。进ー步，所述悬移质泥沙收集装置为设置在悬移质泥沙收集箱内的细纱网，所述细纱网位于所述悬移质泥沙收集箱进水口的上端。为方便測量所述扁长形水槽内的水体流速，所述扁长形水槽的上表面开有流速测孔，所述流速测孔内设置有旋桨流速仪。本技术与现有技术相比，其有益效果是(I)利用升降架调节水槽坡度，实现了不同坡降底泥侵蚀和传输特征的模拟；(2)利用恒定水位差对底泥表面产生恒定的作用力，实现模拟底泥侵蚀效果，克服了外力条件不可控的问题；(3)利用垂向结构未受到扰动的柱状底泥进行侵蚀实验，維持了底泥原有特性，表征底泥的实际侵蚀特性；(4)分别采用不同装置有效收集底泥起悬后的推移质和悬移质，区分侵蚀后底泥在水体或床面运动的悬移质和推移质的组成和比例，掲示底泥运移特征，同时实现了捕获样品的方便收集测量与清洗；(5)可接入旋桨流速仪，精确测量水槽底部流速，实现模拟不同強度水流对底泥的切削作用。附图说明图I为本技术的总体结构示意图。图2是本技术所述升降架示意图。图3是本技术所述进水箱示意图。图4是本技术所述出水箱示意图。图5是本技术所述斜板沉淀箱示意图。图6是本技术所述储水箱示意图。具体实施方式下面对本技术技术方案进行详细说明，但是本技术的保护范围不局限于所述实施例。如图I至6所示，ー种矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，包括进水箱I、扁长形水槽2、出水箱3、储水箱4、柱状泥样管5、斜板沉淀箱6、细纱网7、升降架33、水泵8，所述进水箱I及出水箱3内设置进水箱插槽9与出水箱插槽10，通过插入进水箱插板11与出水箱插板12，在所述进水箱及出水箱内设置有第一溢流水箱13和第二溢流水箱14，所述进水箱的底端出水ロ 15与所述扁长形水槽2的进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述扁长形水槽2的出水ロ与所述出水箱3的底端进水口 16通过可伸缩橡胶管密封连接，所述储水箱4的储水箱出水ロ 40通过水管与水泵8的进水管连接，所述水泵8的出水管通过水管与所述进水箱I的进水箱进水口 17连接，所述储水箱4内设置有储水箱插槽18，通过插入储水箱插板19，在所述储水箱4内设置有悬移质泥沙收集箱20，所述悬移质泥沙收集箱20内设置有ー层细纱网7，所述细纱网7位于悬移质泥沙收集箱20的悬移质泥沙收集箱进水口21的上端，所述扁长形水槽2的上表面开有流速测孔22，所述流速测孔22内设置有旋桨流速仪23，所述扁长形水槽2的下表面开有进泥孔24和出泥孔25，所述进泥孔24内用特定橡皮圈和娃胶密合有柱状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，其特征在于，包括进水箱、扁长形水槽、出水箱、储水箱、柱状泥样管、升降架、推移质泥沙捕获装置和悬移质泥沙收集装置，所述进水箱及出水箱内设置进水箱插槽与出水箱插槽，通过插入进水箱插板与出水箱插板，在所述进水箱及出水箱内设置有第一溢流水箱和第二溢流水箱，所述进水箱的底端出水口与所述扁长形水槽的进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述扁长形水槽的出水口与所述出水箱的底端进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述储水箱通过水管与水泵的进水管连接，所述水泵的出水管通过水管与所述进水箱的进水箱进水口连接，所述储水箱内设置有储水箱插槽，通过插入储水箱插板，在所述储水箱内设置有悬移质泥沙收集箱，所述悬移质泥沙收集箱内设置有悬移质泥沙收集装置，所述扁长形水槽的下表面开有进泥孔和出泥孔，所述进泥孔与柱状泥样管的一端密封连接，所述出泥孔与推移质泥沙捕获装置密封连接，所述第一溢流水箱的第一溢流水箱出水口与所述储水箱的储水箱进水口连接，所述第二溢流水箱的第二溢流水箱出水口与所述悬移质泥沙收集箱的悬移质泥沙收集箱进水口连接，所述进水箱及扁长形水槽的两端分别设置在所述升降架上。

【技术特征摘要】
1.一种可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，其特征在于，包括进水箱、扁长形水槽、出水箱、储水箱、柱状泥样管、升降架、推移质泥沙捕获装置和悬移质泥沙收集装置，所述进水箱及出水箱内设置进水箱插槽与出水箱插槽，通过插入进水箱插板与出水箱插板，在所述进水箱及出水箱内设置有第一溢流水箱和第二溢流水箱，所述进水箱的底端出水口与所述扁长形水槽的进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述扁长形水槽的出水口与所述出水箱的底端进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述储水箱通过水管与水泵的进水管连接，所述水泵的出水管通过水管与所述进水箱的进水箱进水口连接，所述储水箱内设置有储水箱插槽，通过插入储水箱插板，在所述储水箱内设置有悬移质泥沙收集箱，所述悬移质泥沙收集箱内设置有悬移质泥沙收集装置，所述扁长形水槽的下表面开有进泥孔和出泥孔，所述进泥孔与柱状泥样管的一端密封连接，所述出泥孔与推移质泥沙捕获装置密封连接，所述第一溢流水箱的第一溢流水箱出水口与所述储水箱的储水箱进水口连接，所述第二溢流水箱的第二溢流水箱出水口与所述悬移质泥沙收集箱的悬移质泥沙收集箱进水口连接，所述进水箱及扁长形水槽的两端分别设置在所述升降架上。2.根据权利要求I所述的可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一平，唐春燕，王莹，滑磊，郝文彬，杜薇，赵坤，陈平，王静雨，万榆，邱利，薛偲琦，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：实用新型
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