專利名稱：污染脅迫下水生生物特性的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)同步試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及湖泊、水庫、水塘、河流、溝渠等水體生態(tài)環(huán)境的模擬，特 別是對(duì)比研究靜水(如湖泊、水庫、水塘等)和動(dòng)水(如河流、溝渠等)中， 污染脅迫下水生生物特性的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)同步試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，靜、動(dòng)水中污染脅迫下水生生物特性的對(duì)比試驗(yàn)研究主要采用流 速梯度法和同步觀測法。流速梯度法是指在同一水槽系統(tǒng)中，通過對(duì)流速的 控制，形成從零流速(靜態(tài)條件)到不同量級(jí)流速(動(dòng)態(tài)條件)的流速梯度
(例如，流速為0、 0.1、 0.5、 1.0、 2.0、 5.0 )，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靜、動(dòng)水的
對(duì)比試驗(yàn)研究，但由于靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)未能同步，不同流速梯度下水體 污染物濃度顯然無法保持一致，因此給對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果的分析帶來較大影響。 同步觀測法是指利用靜態(tài)水槽模擬湖泊、水庫、水塘等靜水環(huán)境，利用動(dòng)態(tài) 水槽模擬河流、溝渠等動(dòng)水環(huán)境，將靜態(tài)水槽和動(dòng)態(tài)水槽置于相同的實(shí)驗(yàn)條 件下進(jìn)行同步觀測，但目前的試驗(yàn)裝置中靜態(tài)水槽和動(dòng)態(tài)水槽均相互獨(dú)立， 而動(dòng)水條件下污染物去除效率較高，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，動(dòng)態(tài)水槽中的污染物 濃度將變得低于靜態(tài)水槽，致使靜態(tài)水槽和動(dòng)態(tài)水槽中的污染物濃度無法保 持一致，給對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果的分析帶來較大影響?？梢?，目前的對(duì)比試驗(yàn)研究 均未能保持靜態(tài)條件和動(dòng)態(tài)條件下水體物理化學(xué)特性的同步一致性，因此無 法真實(shí)準(zhǔn)確地反映水動(dòng)力條件對(duì)污染脅迫下水生生物特性變化的影響機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述靜、動(dòng)水對(duì)比研究試驗(yàn)裝置所存在的缺 陷，提出一種污染脅迫下水生生物特性的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)同步試驗(yàn)系統(tǒng)，真實(shí)地 模擬和對(duì)比觀測靜水(如湖泊、水庫、水塘等)和動(dòng)水(如河流、溝渠等) 中，污染脅迫下水生生物特性變化規(guī)律，在保持靜態(tài)條件和動(dòng)態(tài)條件水體物 理化學(xué)特性同步一致性的條件下，揭示水動(dòng)力條件對(duì)污染脅迫下水生生物特 性變化的影響機(jī)理，且模擬裝置構(gòu)造簡單、性能穩(wěn)定、造價(jià)便宜、使用方便。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是其特征是包括靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)，靜水系 統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)通過集水箱連接，靜水系統(tǒng)中的高位水箱設(shè)置在靜態(tài)水槽的上 方，集水箱內(nèi)水體由水泵提升到高位水箱，高位水箱通過水管接入靜態(tài)水槽；
高位水箱上設(shè)置溢流堰，溢流水體經(jīng)水管流入集水箱；靜態(tài)水槽的進(jìn)水端沿 橫向設(shè)置布水?dāng)U散器，通過布水?dāng)U散器均勻穩(wěn)定布水保證靜水水槽內(nèi)水體的 靜態(tài)條件；靜態(tài)水槽的出水經(jīng)水管流入集水箱；靜水系統(tǒng)的進(jìn)水管和出水管 上分別設(shè)置閥門控制進(jìn)、出水量；動(dòng)水系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)水槽和集水箱之間以進(jìn) 水管和出水管相連形成動(dòng)水循環(huán)系統(tǒng)，在進(jìn)水管上設(shè)置水泵和閥門，動(dòng)態(tài)水 槽進(jìn)水端設(shè)置水流調(diào)節(jié)柵，出水端設(shè)置水位和水流調(diào)節(jié)尾門，形成可以調(diào)控 水位和水流的動(dòng)水系統(tǒng)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于(1)靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)通過集水箱連接， 靜、動(dòng)水系統(tǒng)的出水在集水箱中充分混合均勻后再進(jìn)行配水，保持了靜、動(dòng) 水系統(tǒng)中的水體物理化學(xué)特性的同步一致性。(2)通過高位水箱緩慢自流向 靜態(tài)水槽配水、并在進(jìn)水端沿橫向設(shè)置布水?dāng)U散器對(duì)靜態(tài)水槽進(jìn)行均勻穩(wěn)定 布水，保證了靜水水槽內(nèi)水體的靜態(tài)條件。(3)動(dòng)水系統(tǒng)的進(jìn)水端水流調(diào)節(jié) 柵和出水端水位與水流調(diào)控尾門有效地保證了動(dòng)水槽內(nèi)水體的動(dòng)態(tài)條件和
水流穩(wěn)定性。(4)試驗(yàn)系統(tǒng)裝置構(gòu)造簡單、功能穩(wěn)定、造價(jià)低廉且使用方便。


附圖l是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
圖中的1是集水箱、2是提升水管、3是提升水泵、4是高位水箱、5是 溢流堰、6是靜進(jìn)水管、7是進(jìn)水閥門、8是布水?dāng)U散器、9是靜態(tài)水槽、10 是靜出水管、ll是出水閥門、12是靜排水管、13是動(dòng)進(jìn)水管、14是動(dòng)水水 泵、15是動(dòng)水閥門、16是動(dòng)態(tài)水槽、17是調(diào)節(jié)柵、18是調(diào)節(jié)尾門、19是動(dòng) 出水管、20是動(dòng)排水管。
具體實(shí)施例方式
對(duì)照附圖l，靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)通過集水箱1連接，靜、動(dòng)水系統(tǒng)的 出水在集水箱1中充分混合均勻后再進(jìn)行配水，以保持靜、動(dòng)水系統(tǒng)中的水 體物理化學(xué)特性的同歩一致性。高位水箱4的設(shè)置高于靜態(tài)水槽9，提升水 泵2將集水箱1中的水經(jīng)提升水管2提升至高位水箱4，通過高位水箱4自 流經(jīng)由靜進(jìn)水管6對(duì)靜態(tài)水槽9進(jìn)行配水。高位水箱4上設(shè)置溢流堰5，水 位過高時(shí)水通過溢流堰5回流至集水箱1中。靜態(tài)水槽9的進(jìn)水端沿橫向設(shè) 置布水?dāng)U散器8均勻穩(wěn)定布水以保證靜態(tài)水槽9內(nèi)水體的靜態(tài)條件。靜態(tài)水 槽9的出水通過靜出水管流入集水箱1。靜水系統(tǒng)的靜進(jìn)水管6和靜出水管 10上分別設(shè)置進(jìn)水閥門7和出水閥門11以調(diào)節(jié)靜態(tài)水槽9的水位。試驗(yàn)結(jié) 束后水通過靜排水管12排出。
集水箱1和動(dòng)態(tài)水槽16之間以動(dòng)進(jìn)水管13和動(dòng)出水管19相連形成動(dòng) 水循環(huán)系統(tǒng)，在動(dòng)進(jìn)水管13上設(shè)置動(dòng)水水泵14和動(dòng)水閥門15，動(dòng)水水泵 14為水循環(huán)提供動(dòng)力，動(dòng)水閥門15用以控制動(dòng)水系統(tǒng)的開啟。動(dòng)態(tài)水槽16 進(jìn)水端設(shè)置水流調(diào)節(jié)柵17，出水端設(shè)置水位和水流調(diào)節(jié)尾門18，形成可以 調(diào)控水位和水流的動(dòng)水系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)束后水通過動(dòng)排水管20排出。
本裝置的操作方法如下
(1) 關(guān)閉靜排水管12、動(dòng)排水管20、進(jìn)水閥門7、出水閥門11和動(dòng)水 閥門15，將試驗(yàn)用水(含所研究污染物的試驗(yàn)設(shè)計(jì)濃度的污染水體)加入靜 態(tài)水槽9和動(dòng)態(tài)水槽16至15 20cm深，種植水生植物(如苦草、金魚藻、 菹草等)，在槽底平鋪卵石固定水生植物生長，繼續(xù)加試驗(yàn)用水至試驗(yàn)設(shè)計(jì) 水深，若研究水生動(dòng)物，則可根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康脑谒蟹硼B(yǎng)魚類、浮游動(dòng)物、底 棲動(dòng)物等。
(2) 打開進(jìn)水閥門7、出水閥門ll和動(dòng)水閥門15，打開提升水泵3、動(dòng) 水水泵14，系統(tǒng)開始運(yùn)行，形成"集水箱l一提升水管2 —提升水泵3 —高 位水箱4一靜進(jìn)水管6 —布水?dāng)U散器8—靜態(tài)水槽9一靜出水管10—集水箱1" 靜水循環(huán)系統(tǒng)和"集水箱l一動(dòng)進(jìn)水管13 —?jiǎng)铀?4一動(dòng)態(tài)水槽16 —調(diào) 節(jié)柵17 —調(diào)節(jié)尾門18 —?jiǎng)映鏊?9一集水箱1"動(dòng)水循環(huán)系統(tǒng)。
(3) 調(diào)節(jié)靜水系統(tǒng)中的進(jìn)水閥門7和出水闊門11使流進(jìn)靜態(tài)水槽9和流 出靜態(tài)水槽9的水量平衡，至靜態(tài)水槽9中的水位保持穩(wěn)定，靜水系統(tǒng)開始 穩(wěn)定運(yùn)行。
(4) 監(jiān)測動(dòng)態(tài)水槽16中的水體流速，調(diào)節(jié)動(dòng)水系統(tǒng)中的動(dòng)水閥門15， 使動(dòng)態(tài)水槽16中的水體流速達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)流速，動(dòng)水系統(tǒng)開始穩(wěn)定運(yùn)行。
(5) 待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)間間隔(如系統(tǒng)運(yùn)行 lh、 12h、 ld、 5d、 15d、 30d……)，分別在靜態(tài)水槽9和動(dòng)態(tài)水槽16中采 集水體樣品和生物樣品，用以實(shí)驗(yàn)室分析水質(zhì)指標(biāo)和生物指標(biāo)，對(duì)比分析研究靜水環(huán)境和動(dòng)水環(huán)境中，污染脅迫下水生生物特性的變化規(guī)律，探討水動(dòng) 力條件對(duì)其的影響機(jī)理。
(6) —個(gè)試驗(yàn)周期結(jié)束后，關(guān)閉提升水泵3和動(dòng)水水泵14，打開靜排水 管12和動(dòng)排水管20將靜態(tài)水槽9和動(dòng)態(tài)水槽16中的水排盡。
權(quán)利要求
1、污染脅迫下水生生物特性的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)同步試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是包括靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)，靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)通過集水箱連接，靜水系統(tǒng)中的高位水箱設(shè)置在靜態(tài)水槽的上方，集水箱內(nèi)水體由水泵提升到高位水箱，高位水箱通過水管接入靜態(tài)水槽；高位水箱上設(shè)置溢流堰，溢流水體經(jīng)水管流入集水箱；靜態(tài)水槽的進(jìn)水端沿橫向設(shè)置布水?dāng)U散器，保證靜態(tài)水槽中水體的靜態(tài)穩(wěn)定條件；靜態(tài)水槽的出水經(jīng)水管流入集水箱；靜水系統(tǒng)的進(jìn)水管和出水管上分別設(shè)置閥門控制進(jìn)、出水量；動(dòng)水系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)水槽和集水箱之間以進(jìn)水管和出水管相連形成動(dòng)水循環(huán)系統(tǒng)，在進(jìn)水管上設(shè)置水泵和閥門，動(dòng)態(tài)水槽進(jìn)水端設(shè)置水流調(diào)節(jié)柵，出水端設(shè)置水位和水流調(diào)節(jié)尾門，形成可以調(diào)控水位和水流的動(dòng)水系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染脅迫下水生生物特性的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)同步 試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)的出水在集水箱中充分混合均勻后 再進(jìn)行配水，以保持靜、動(dòng)水系統(tǒng)中的水體物理化學(xué)特性的同步一致性。
全文摘要
本發(fā)明是污染脅迫下水生生物特性的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)同步試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是包括靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)，靜水系統(tǒng)和動(dòng)水系統(tǒng)通過集水箱連接。優(yōu)點(diǎn)靜、動(dòng)水系統(tǒng)的出水在集水箱中得到充分混合均勻后再進(jìn)行配水，有效地保持了靜、動(dòng)水系統(tǒng)中的水體物理化學(xué)特性的同步一致性；通過高位水箱緩慢自流向靜態(tài)水槽配水、并在進(jìn)水端沿橫向設(shè)置布水?dāng)U散器對(duì)靜態(tài)水槽進(jìn)行均勻穩(wěn)定布水，保證了靜水水槽內(nèi)水體的靜態(tài)條件；動(dòng)水系統(tǒng)的進(jìn)水端水流調(diào)節(jié)柵和出水端水位與水流調(diào)控尾門有效地保證了動(dòng)水槽內(nèi)水體的動(dòng)態(tài)條件和水流穩(wěn)定性；試驗(yàn)系統(tǒng)裝置構(gòu)造簡單、功能穩(wěn)定、造價(jià)低廉且使用方便。
文檔編號(hào)G01N33/00GK101201342SQ20071019164
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者俊 侯, 李平夫, 超 王, 王沛芳, 王艷穎 申請(qǐng)人:河海大學(xué)