[发明专利]测量水体中植被对过饱和总溶解气体吸附速率的实验方法

说明书

本发明公开了一种测量水体中植被对过饱和总溶解气体吸附速率的实验方法装置和计算方法，属于水利工程溶解气体过饱和技术领域。该实验方法通过在一系列实验水箱内植入植被充当水体中植被进行实验；即通过在实验水箱内植入植被的实验组和未植入植被的空白对照组进行实验，经对过饱和TDG释放过程进行拟合计算出植被对过饱和TDG吸附速率；从而有助于提高高坝泄水下游过饱和总溶解气体输移释放预测精度，并丰富减缓过饱和TDG不利影响研究内容。本发明可用不同材质充当水体中植被，得出水体中植被对过饱和TDG不同的吸附速率；且实验装置简单，操作方便，所用仪器设备少。

技术领域

本发明涉及一种过饱和总溶解气体技术，特别涉及一种测量水体中植被对过饱和总溶解气体吸附速率的实验方法及其实验装置，属于水利工程溶解气体过饱和技术领域。

背景技术

作为可再生的清洁能源，水电在能源结构中占据着重要的地位。近年来，越来越多高坝的建成运行，为我国带来了巨大的经济效应和社会效益，但同时也伴随着一些环境问题，其中之一就是高坝泄水时，大量气体被水舌卷入水垫塘内，并在水垫塘深处的高压环境下溶解入水体中，使水体中总溶解气体(Total dissolved gas，TDG)过饱和。总溶解气体(TDG)过饱和的水体流入下游河道后，水中的过饱和总溶解气体不仅很难在短时间内完全释放回大气中，而且还会随流输移扩散到下游相当远的距离，导致下游河道中的鱼类患“气泡病”(Gas Bubble Disease，简称GBD)甚至死亡。另外，由于部分鱼类增殖站的水源均来自高坝泄水，所以过饱和TDG也会对这些养殖鱼类产生不利影响。

高坝泄水期间，下游河道流量加大，水位抬升，将淹没大量滩地和岸边植被带；被淹没区域的水流特性受淹没植被影响显著，植被作用下的河道水流特征十分复杂；不仅如此，在植被作用下，水流中的过饱和TDG的输移释放过程也将发生复杂的变化。过饱和TDG的输移释放与紊动动能，水深等密切相关。水流流经植被时，植株对水流存在阻挡作用，不仅使河道水深增加，还改变了水体的水力特性和水流结构。此外，实验研究表明，在TDG过饱和水体中，固体壁面会对水中的过饱和TDG产生吸附效应，当含有TDG过饱和水体淹没植被时，植被的大量枝叶为气泡的析出提供了大量的壁面边界，在一定程度上促进了过饱和气体的析出。

近年来关于溢洪道下游河段TDG释放过程的预测，大都忽略了植被的影响，从而影响了预测精度。而关于水体中植被对过饱和TDG释放过程的影响研究，在此之前的研究仅在一定程度上探讨发现在水体中加入活性炭或有机玻璃立柱等阻水介质能有效的促进水体中过饱和TDG的释放，没有提出水体中植被对过饱和TDG的吸附速率与植被壁面面积之间的定量关系，在应用上有一定的局限性。因此，为了探究水体中植被对过饱和TDG吸附作用的定量关系，本课题组经研究实验提出了一种测量水体中植被对过饱和TDG吸附速率的实验方法，及其实现该方法的实验装置；即选用仿真植株和有机玻璃片充当水体中植被，开展植被对过饱和TDG释放影响的实验，得到了水体中植被对过饱和TDG吸附速率的计算公式以及植被对过饱和TDG吸附作用的定量关系，这也正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术所存在的缺陷和不足，提出一种测量水体中植被对过饱和总溶解气体(TDG)吸附速率的实验方法及其实验装置以及计算方法。该实验方法通过在一系列实验水箱内植入植被充当水体中植被进行实验；并对过饱和TDG释放过程进行拟合计算出植被对过饱和总溶解气体的吸附速率；从而有助于提高高坝泄水下游过饱和总溶解气体输移释放预测精度，并丰富减缓过饱和TDG不利影响的研究内容。

为实现本发明的上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本发明提出的一种测量水体中植被对过饱和总溶解气体(TDG)吸附速率的实验方法，通过在实验水箱内植入植被的实验组和未植入植被的空白对照组进行实验；经对过饱和TDG释放过程进行拟合计算出植被对过饱和TDG的吸附速率，所述植被为仿真植株或有机玻璃片，具体包括以下操作步骤：