[实用新型]一种模拟浅水湖泊复杂环流条件下原位底泥再悬浮的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水体生态环境技术领域，特别是涉及一种模拟浅水湖泊复杂环流条件下原位底泥再悬浮的装置。

背景技术

我国幅员辽阔、湖泊众多，因对湖泊资源的不合理利用或过度排放污废水等都会破坏湖泊的生态环境，近几年来长江中下游地区浅水湖泊的水质及富营养化问题日益突出。研究认为，在浅水湖泊中风生流产生的水动力条件对表层底泥的再悬浮有重要影响，特别是在不同强度，不同持续时间的风场作用下，大部分浅水湖区不仅会在水平方向上发生环流，而且在垂直方向上由于水体的流失也会发生垂向的补偿环流，该双重复杂环流结构在太湖、巢湖等典型浅水湖泊中都被得到验证。改善湖泊水质的关键措施是要控制湖泊中水体与表层底泥物质交换和能量的传输。

公知的浅水湖泊表层底泥再悬浮的方法大多为室内模拟，主要有锥形瓶式、直管式和水槽式三种。锥形瓶式使用振荡器将置于瓶中的底泥与上覆水一起震荡；直管式用活塞上下运动或旋桨旋转造成上覆水体扰动；水槽式是用旋桨推进器、造波机等造成底泥上方水体运动，从而产生底泥再悬浮。这些方法对上覆水所产生的动力扰动、左右震动、上下挤压或水体整体水平运动，都未能真实反映出浅水湖泊风生流作用下产生的垂向环流结构。因此，有的学者提出了模拟表层底泥在垂向环流作用下再悬浮的方法，该方法虽然考虑了风应力作用下水体的垂向环流对表层底泥再悬浮的影响，但未能考虑水体水平方向流场的作用，无法真实反映浅水湖泊由风应力引起的复杂环流条件下表层底泥再悬浮过程。

中国专利申请 20041014329.X，提出了一种“一种室内模拟水下沉积物再悬浮状态的方法及装置”，该技术方案主要由Y型连接管和旋桨器组成。虽然具有可斜向施加强度大小可变的水下动力，使水柱中悬浮物颗粒成垂直分布状态的优点，但还存在以下不足，一是旋桨器斜向施加的水下动力产生的流场不能真实模拟浅水湖泊实际风生流场，因流场状态不同而不能很好的模拟复杂流场情况下的底泥再悬浮过程；二是旋桨器施加的水下动力，其对沉积物扰动的紊流特征与野外实际复杂流场对沉积物扰动的紊流特征不同，紊流扰动特征的不同导致沉积物再悬浮过程的不同，从而直接影响沉积物再悬浮的模拟结果。

中国专利申请 201210366663.6，提出了一种“用于模拟浅水湖泊风生垂向环流作用下沉积物再悬浮的装置和方法”，该技术方案主要由矩形水槽、水流推进动力系统及流速测量装置组成。虽然具有在矩形水槽中用传送带滚动带动表层水体流动形成浅水湖泊中存在的风生垂向环流的优点，但还存在以下不足，一是该装置水流推进动力系统只能产生垂向环流，无法模拟形成长江中下游地区浅水湖泊尤其是太湖等普遍存在的水平环流；二是由传送带带动表面水体运动，水体遇水槽边壁后下潜至底泥表面以相反方向运动从而形成垂向环流，此垂向环流受水槽边壁影响较大，因而与实际浅水湖泊风生流中由于水体流失而形成的垂向补偿环流结构不同；三是由传送带带动上覆水形成的垂向环流与野外实际的复杂流场不同，不能很好的模拟复合作用下复杂流场情况下的底泥再悬浮过程；四是该装置底泥装卸过程需先拆除水流推进动力系统及流速测量装置，装卸极不方便，在装卸过程中对底泥原状结构破坏较大。

中国专利申请 201310184563.6，提出了“一种软布封底式浅水域原状表层沉积物采样器”，该采样器主要由采样套筒、采样机构和采样内胆组成。虽然具有采样面积大、采样成功率高和不破坏表层沉积物物理结构及层序结构等优点，但是该采样器仅能够采集浅水域原状表层沉积物，不能利用采集的表层沉积物开展进一步的模拟再悬浮试验研究。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种模拟浅水湖泊复杂环流条件下原位底泥再悬浮的装置，本实用新型能够模拟不同强度风场形成的水平环流和垂向补偿环流叠加作用下的复杂环流结构，进行不同深度水体样品的采集和不同深度流速的测定。