專利名稱：一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及模擬河道治理工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
污染河流的治理備受關(guān)注，河流污染一方面破壞景觀環(huán)境，另一方面河流是湖泊等水體污染物質(zhì)輸入的重要途徑。通過研究河流，不但對其本身的治理有幫助，更重要的是可為其他淡水水體污染的防治打下基礎(chǔ)。針對污染河流的治理，人們作出了很多努力并取得了一些研究成果，如中國專利申請201010228681. 9修復(fù)微污染水體的模擬河道生物反應(yīng)裝置、中國專利200920067766 一種河道綜合治理修復(fù)系統(tǒng)等。不過目前的研究成果均為較小的模擬裝置，其放大效果尚有待進(jìn)一步研究。河流在治理過程中受其本身?xiàng)l件的影響很大，比如其所處地域氣候條件、河流水體理化環(huán)境、營養(yǎng)鹽狀態(tài)、流量大小等。針對每條河流自身的特征，研發(fā)或者選擇相關(guān)技術(shù)， 是有必要的。而這些研發(fā)或選擇通常需要在前人研究的基礎(chǔ)之上通過實(shí)地考察和模擬研究才能得以開展。直接的河流治理工程項(xiàng)目投入非常大，為了避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)損失，在全面的工程項(xiàng)目之前進(jìn)行小試研究是具有其重要性和必要性的。在小試研究的過程中，所模擬的河流環(huán)境(如流量、營養(yǎng)鹽含量)要盡量能夠合乎其實(shí)際特征。這些工作尚有待相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者們加以開展。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的河流治理中需要考慮的實(shí)際問題，本實(shí)用新型的目的在于提供了一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，該目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)—種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，包括在水位自動控制器開關(guān)、水位自動控制器上浮球和水位自動控制器下浮球控制下的水泵，高位蓄水池，多個(gè)獨(dú)立的模擬河道以及管路系統(tǒng)；所述的水泵將經(jīng)過過濾頭過濾后的水抽吸推送至高位蓄水池，高位蓄水池向模擬河道供水。過濾頭可以去除河流水體中的大型渣滓，防止管道堵塞或者損毀水泵。所述的高位蓄水池自下而上以夯實(shí)土層、鋼筋混凝土層、磚砌基座為基座，四周修建磚砌水泥池壁。所述的高位蓄水池的內(nèi)規(guī)格為長3m、寬3m、高2m ；所述的鋼筋混凝土層厚度為0. 05m、磚砌基座厚度為0. lm，磚砌水泥池壁的厚度不低于0. lm。所述的模擬河道為夯實(shí)的土質(zhì)斜坡池壁，包含進(jìn)水口均勻布水槽和出水口均勻布水槽，模擬河道的底部鋪設(shè)有河道沉積物。模擬河道18的規(guī)格為上底長5m、寬4m，下底長3m、寬 2m,深 Im ； 所述的進(jìn)水口均勻布水槽和出水口均勻布水槽的內(nèi)規(guī)格均為長4m、寬0. lm、高 0. lm，進(jìn)水口均勻布水槽高于出水口均勻布水槽0. lm。模擬河道底部鋪設(shè)的河道沉積物可以為擬研究的任何水體沉積物，例如擬研究的河道沉積物、擬研究的湖泊沉積物等，鋪設(shè)厚度為 0. 1-0. 2m。所述的管路系統(tǒng)包括連通過濾頭、水泵和高位蓄水池的進(jìn)水管路，與模擬河道的進(jìn)水口均勻布水槽相通的布水管路，與模擬河道的出水口均勻布水槽相通的出水管路以及各管路交匯相接處的連通器。所述的進(jìn)水管路的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，其管外徑為63-110mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的布水管路的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，其管外徑為50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的出水管路的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，其管外徑為50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm。所述的水泵為自吸式電力水泵，其功率不低于1. 5kw，揚(yáng)程不低于20m。所述的高位蓄水池設(shè)置于地平線之上，模擬河道設(shè)置于地平線之下。本實(shí)用新型的模擬河道數(shù)目可以根據(jù)用地以及擬開展的模擬研究規(guī)模情況靈活設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于1、本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得相關(guān)技術(shù)研發(fā)工作便于對比開展。不同的模擬池可以通過調(diào)節(jié)水閘采用不同的流量以及采取不同的工程治理措施從而進(jìn)行對比研究。2、本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得系統(tǒng)自動控制，減少了人力投入。調(diào)節(jié)好各水閘后，通過水位自動控制器控制水泵的開啟，保證系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行且節(jié)省人力。3、本實(shí)用新型裝置構(gòu)建于待治理的河流旁邊，針對性強(qiáng)，水泵取水方便，模擬更真實(shí)，結(jié)果的放大性更好。4、本實(shí)用新型裝置還可用于模擬湖泊等相對靜止的水體。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明如下1-過濾頭、2-水泵、3-水位自動控制器開關(guān)、4-水位自動控制器上浮球、5-導(dǎo)線、6-磚砌基座、7-鋼筋混凝土層、8-夯實(shí)土層、9-磚砌水泥池壁、10-水閘、11-河道沉積物、12-進(jìn)水口均勻布水槽、13-出水口均勻布水槽、14-進(jìn)水管路、15-布水管路、16-出水管路、17-高位蓄水池、18-模擬河道、19-地平線、20-連通器、21-水位自動控制器下浮球。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)介紹本實(shí)用新型裝置的組成結(jié)構(gòu)以及工作過程。本實(shí)用新型的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置建在待治理的河道、湖泊岸邊， 針對當(dāng)?shù)氐暮恿鞯膶?shí)際狀況，有效運(yùn)用于大規(guī)模河道工程或是湖泊工程的前期小試以及相關(guān)技術(shù)開發(fā)研究，能為污染水體修復(fù)工程的參數(shù)優(yōu)化與穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的技術(shù)支持。實(shí)施例1 一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，如圖1所示，包括在水位自動控制器開關(guān)3、水位自動控制器上浮球4和水位自動控制器下浮球21控制下的水泵2，高位蓄水池17，多個(gè)獨(dú)立的模擬河道18以及管路系統(tǒng)；水泵2可將經(jīng)過過濾頭1過濾后的水抽吸推送至高位蓄水池17，高位蓄水池17可向模擬河道18供水。過濾頭1的主要作用是去除河流水體中的大型渣滓、防止其堵塞管道或者損毀水泵。水泵2為自吸式電力水泵，功率不低于1.5kw， 揚(yáng)程不低于20m。所述高位蓄水池17設(shè)置于地平線19之上，自下而上以夯實(shí)土層8、鋼筋混凝土層7、磚砌基座6為基座，四周修建磚砌水泥池壁9。高位蓄水池17的內(nèi)規(guī)格為長 3m、寬3m、高2m ；鋼筋混凝土層7的厚度為0. 05m、磚砌基座6的厚度為0. lm，磚砌水泥池壁 9的厚度不低于0. lm。所述的模擬河道18為夯實(shí)的土質(zhì)斜坡池壁，模擬河道18設(shè)置于地平線19之下，包含進(jìn)水口均勻布水槽12和出水口均勻布水槽13，模擬河道18的底部鋪設(shè)有河道沉積物11。河道沉積物11可以為擬研究的任何水體沉積物，例如擬研究的河道沉積物、擬研究的湖泊沉積物等，鋪設(shè)厚度為0. 1-0. 2m。模擬河道18的上底長5m、寬4m，下底長3m、寬2m，深I(lǐng)m ；進(jìn)水口均勻布水槽12和出水口均勻布水槽13的內(nèi)規(guī)格均 為長4m、寬 0. lm、高0. Im ；進(jìn)水口均勻布水槽12高于出水口均勻布水槽130. Im0所述的管路系統(tǒng)包括與過濾頭1、水泵2、高位蓄水池17相通的進(jìn)水管路14 ；與各模擬河道18的進(jìn)水口均勻布水槽12相通的布水管路15 ；與模擬河道18的出水口均勻布水槽13相通的出水管路16 ；各管路交匯相接處的連通器20。進(jìn)水管路14的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，管外徑63mm-110mm，管壁厚度2. 5-3mm ；布水管路15的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，管外徑50mm-90mm，管壁厚度2. 5_3mm ；出水管路16的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，管外徑50mm-90mm，管壁厚度2. 5_3mm。本實(shí)用新型裝置的工作過程如下河流水體(試驗(yàn)用水)經(jīng)過濾頭1過濾后，經(jīng)由水泵2抽吸和推送灌注入高位蓄水池17。水位到達(dá)水位自動控制器上浮球4時(shí)，水位自動控制器開關(guān)3斷開，水泵2停止工作；水位下降至水位自動控制器下浮球21時(shí)，水位自動控制器開關(guān)3閉合，水泵2開始工作。高位蓄水池17將試驗(yàn)用水經(jīng)布水管路15以及在水間10的控制下布水給各進(jìn)水口均勻布水槽12，流向模擬河道18，最后溢出各出水口均勻布水槽13，經(jīng)由出水管路16排出系統(tǒng)。試驗(yàn)過程中要保證水泵2在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下單位時(shí)間內(nèi)向高位蓄水池17輸送的水量大于高位蓄水池17向各模擬河道18的總布水量。實(shí)際案例2009于太涌運(yùn)河涌湖入河口段建立了一本實(shí)用新型的模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，包括天然河道試驗(yàn)系統(tǒng)裝置的所有結(jié)構(gòu)，其中共設(shè)立模擬河道6條。該系統(tǒng)用于“人工漂浮濕地對入湖河流原位凈化模擬研究”以及“沉水植物對河道沉積物改善作用模擬研究”，作為太涌運(yùn)河污染物生物攔截與強(qiáng)化凈化示范工程的技術(shù)支撐。河道沉積物在本案例中采自涌湖河口湖蕩區(qū)域。實(shí)施中共模擬了太涌運(yùn)河春夏秋冬四個(gè)季節(jié)、水體交換時(shí)間 14. 8h、29. 6h、59. 2h情況下人工漂浮濕地對太涌運(yùn)河水質(zhì)凈化、沉水植物苦草以及馬來眼子菜對沉積物改善作用的研究。研究中設(shè)立了空白模擬河道以及相應(yīng)措施處理河道，對比研究效果良好。所取得的成果均在相應(yīng)的示范工程中得到了運(yùn)用。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于包括在水位自動控制器開關(guān)、水位自動控制器上浮球和水位自動控制器下浮球控制下的水泵，高位蓄水池，多個(gè)獨(dú)立的模擬河道以及管路系統(tǒng)；所述的水泵將經(jīng)過過濾頭過濾后的水抽吸推送至高位蓄水池，高位蓄水池向模擬河道供水；所述的高位蓄水池自下而上以夯實(shí)土層、鋼筋混凝土層、磚砌基座為基座，四周修建磚砌水泥池壁；所述的模擬河道包括進(jìn)水口均勻布水槽和出 水口均勻布水槽，模擬河道的底部鋪設(shè)有河道沉積物；所述的管路系統(tǒng)包括連通過濾頭、水泵和高位蓄水池的進(jìn)水管路，與模擬河道的進(jìn)水口均勻布水槽相通的布水管路，與模擬河道的出水口均勻布水槽相通的出水管路以及各管路交匯相接處的連通器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的高位蓄水池設(shè)置于地平線之上；所述的模擬河道設(shè)置于地平線之下；所述的進(jìn)水口均勻布水槽高于出水口均勻布水槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的模擬河道為夯實(shí)的土質(zhì)斜坡池壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的河道沉積物為擬研究的任何水體沉積物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的水泵為自吸式電力水泵，其功率不低于1. 5kw，揚(yáng)程不低于20m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的高位蓄水池的內(nèi)規(guī)格為長3m、寬3m、高2m ；所述的鋼筋混凝土層厚度為0. 05m、磚砌基座厚度為0. lm，磚砌水泥池壁的厚度不低于 0. lm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4中任一所述的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的模擬河道的規(guī)格為上底長5m、寬4m，下底長3m、寬2m，深I(lǐng)m ；所述的進(jìn)水口均勻布水槽和出水口均勻布水槽的內(nèi)規(guī)格均為長4m、寬0. lm、高0. Im ；所述的進(jìn)水口均勻布水槽高于出水口均勻布水槽0. Im ；所述的河道沉積物鋪設(shè)厚度為0. 1-0. 2m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的進(jìn)水管路的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，其管外徑為63-110mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的布水管路的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，其管外徑為50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm ；所述的出水管路的材質(zhì)為硬質(zhì)PVC，其管外徑為50-90mm，管壁厚度2. 5_3mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種模擬天然河道的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置，本實(shí)用新型的天然河道模擬裝置主要包括水泵、水位自動控制器、高位蓄水池、模擬河道等單元。該模擬系統(tǒng)裝置可以運(yùn)用于工程模擬和研發(fā)。特點(diǎn)是直接從原位取水，能夠有效地人工控制流量，便于進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)研究、采樣和監(jiān)測分析。該模擬系統(tǒng)能針對當(dāng)?shù)氐暮恿鞯膶?shí)際狀況，有效運(yùn)用于大規(guī)模河道工程或是湖泊工程的前期小試以及相關(guān)技術(shù)的開發(fā)研究，研究結(jié)果具有較好的放大性，能為污染水體修復(fù)工程的參數(shù)優(yōu)化與穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的技術(shù)支持。
文檔編號E02B1/02GK202039320SQ20112011214
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者劉劍彤, 敖鴻毅, 景連東 申請人:中國科學(xué)院水生生物研究所