[发明专利]水利工程影响下的水华生消多功能实验研究系统及运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利工程影响下的水华生消多功能实验研究系统，属于水利水电工程及水环境实验技术领域。 

背景技术

水华是全球地表水的普遍问题，我国有超过一半的湖泊与水库存在水华问题。水体中藻类过量繁殖聚集形成水华，会造成社会、经济、生态、生产、生活等多方面不利影响；例如，在2007年5～6月间，太湖暴发的大范围蓝藻水华引起了周边城市大面积饮用水供给困难，治理成本难以估计。另一方面，我国各大流域已建、在建有大量的水利工程，人类活动对江河湖泊水质的胁迫性显著增加。因此，我国地表水水华治理工作需要尤其关注水利工程影响下的水华生消变化及调控原理、方法与技术，明确水利工程调度运行对水华生长与消亡（水华生消）的影响途径与程度，以形成有利于抑制水华的水利工程优化运行调度方法。 

已有监测研究表明，水华生消与水动力特性存着在密切关系；但由于复杂水体中水华爆发并无明显迹象，在水利工程施加的各种动力扰动作用下，对其开展原型观测十分困难。较为合理的研究手段是：在大量针对性室内水华生消模拟实验的基础上，通过深入研究分析水利工程影响下复杂水动力环境变化对藻类生长与消亡特征的影响机制，为建立水华预警方法以及形成有效治理技术提供数据与原理支持。 

现有模拟地表水水华生消过程的技术手段普遍存在着一些缺陷与局限： 

（1）一类技术是采用小型容器，如试管、烧杯和反应柱等，培养与观察不同环境条件下的藻类生理变化过程；这类方法简单易行，但侧重于分析光温等因素对藻类生长的影响，不涉及水动力变化对水华生消的影响；虽有专利201310001856.6提出了研究紊流脉动强度对藻类生长及优势藻类演替影响的方法，但限于在水箱内放置振动格栅研究，并非针对大尺度水平对流的作用； 

（2）另有方法在上述技术基础上增加了模拟水体水平流动的功能，可用于模拟不同流速、不同水质条件对藻类生长规律的影响，但该类方法需采用水泵或水车等传统抽水设备驱动水体单向或循环流动，会使水槽内的流速分布不均匀， 也会影响藻类培养水动力环境的连续性，更会对水中藻类细胞产生较大损伤，从而使实验结果受到较大的影响，是一种藻类有损实验方法； 

（3）现有技术只能模拟出一定理想流速条件下藻类生长环境，距实际情况有较大差异，不能反映出现实中常见的水利工程对水动力条件、及其对水华生消过程所施加的或扰动、或诱发、或增强、或抑制等多重作用，不能体现出我国地表水水华问题很大程度上是受到水利工程影响这一现实情况，难以为水利工程优化调度抑制水华的技术研发提供支持。 

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种水利工程影响下的水华生消多功能实验研究系统，能够实现平滑连续水流环境下的藻类无损生长环境，也能够真实体现上下游水利工程的影响作用，实现定量研究水利工程影响下复杂水动力条件变化、动水条件下藻类生长变化、上下游单个或梯级水利工程优化调度抑制水华效果分析与预测等多种功能。 

技术方案：本发明所述的水利工程影响下的水华生消多功能实验研究系统，包括预处理系统、动水循环实验台、动水调控系统和监测分析系统，其中： 

所述预处理系统用于为动水循环实验台提供不同背景浓度的含藻实验用水，包括含藻水培养单元、底质水存储单元、实验用水配合单元和输水单元；所述含藻水培养单元为藻类培养器，由透明培养罐、磁性搅动器、照明单元、充气泵和培养控制器组成，通过输水单元向实验用水配合单元提供叶绿素浓度为c的含藻水，c不低于0.3mg/L；所述底质水存储单元为储水罐，与含藻水培养单元并联，通过输水单元向实验用水配合单元提供不含藻类的底质水，所述底质水为洁净水或含有一定氮浓度和一定磷浓度的水体；所述实验用水配合单元为封闭水箱，前侧有两个进水口，分别通过输水单元与含藻水培养单元和底质水存储单元相连，后侧有一个出水口，通过输水单元与动水循环实验台相连；