[发明专利]一种模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置及其模拟工艺

说明书

技术领域

本发明属于水体生态环境技术领域，涉及往复流河道模拟装置，具体涉及一种模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置及其模拟工艺。

背景技术

河口是河流与海洋之间交汇区，也是与人类活动最有价值生态系统。随着我国人口的迅速增长和经济快速发展，河口地区水质、富营养化问题日益突出，以及某些河口地区河道底泥中重金属和有机物等污染物超标。近些年调水工程、水库工程和河道整治工程的实施，造成河流下泄流量减少，直接引起潮汐海水上溯距离加大，同时也引起底泥扰动带加大，严重影响河流水质；随着全球气候变暖，冰川融化，海平面上升，引起风暴潮强度加剧和频次增多，造成底泥向上覆水体释放更多各种污染物，对河口水质造成严重二次污染。根据国外研究表明，涨潮时溶解性有机物和颗粒物输送至潮滩地，并在潮滩地沉积；落潮时一些沉积的颗粒物再悬浮，并回到河道中，严重影响河流水质。改善河口水质的关键措施是要控制潮汐作用时河流中水体与表层底泥物质交换和能量的传输。

现有技术中室内模拟方法几乎主要都是模拟湖泊和单向流河流的底泥再悬浮，而对往复流对河道底泥再悬浮的研究较少。现有模拟装置主要有烧杯式、锥形瓶式、水槽式等。其中烧杯式、锥形瓶式不仅容积有限，而且处于封闭边界，无出入流条件；水槽式是用旋桨推进器、造波机等造成底泥上方水体扰动运动，从而产生底泥再悬浮，但是一般都是单向流，无法实现往复流的水动力条件。这些方法对上覆水所产生的动力扰动、左右震动、上下挤压或水体单向水平运动，不能很好有效反映往复流河道水动力条件下流场对底泥再悬浮影响的实际情况。目前的室内模拟方法均未实现基于水位精确控制下往复流河道原位底泥再悬浮的模拟。

中国专利申请 201410175672.6，提出了一种“模拟往复流作用下沉积物再悬浮的循环直水槽装置”，该技术方案主要由变频水泵、电磁阀和直水槽组成。虽然具有利用变频水泵和电磁阀的控制，来改变水流的流速、水深和流向，及采用控制柜直接控制水泵的频率和电磁阀开度调节水流的条件等优点。但还存在以下不足，一是泵站和电磁阀调节下产生的流场不能真实模拟河道潮汐的实际流场（尤其是河口地区），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；二是水槽采用垂直凹槽在试验中凹槽边缘底泥被冲刷后流场的发生改变，破坏了底泥层状结果，影响沉积物再悬浮的模拟结果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种模拟往复流河道原位底泥再悬浮的装置及其模拟工艺，既可以模拟上游不同下泄流量、下游不同强度潮汐水位条件下河口潮汐往复流水动力条件，又能够模拟平原区往复流河道往复流水动力条件，模拟原位底泥再悬浮的装置。