[发明专利]一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置

权利要求书

1.一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，包括：

泡沫浮筒；

所述泡沫浮筒上安装有空心筒，所述空心筒内部装配有注气装置，所述注气装置将空气压入导气软管的一端；

所述导气软管的另一端与配重固定连接，所述配重上固定有上覆水注气喷头，所述配重下端固定有沉积物注气管，所述导气软管的另一端分别与上覆水注气喷头和沉积物注气管相连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述导气软管套设在释放缆内，所述释放缆盘绕在盘缆机构上，所述盘缆机构固定在配重的上端。

3.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述配重上还固定有杠杆机构，杠杆机构上通过绳连接有重块。

4.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述空心筒的上端安装有导气直管，所述导气直管与所述空心筒相连通，所述导气直管的上端加有防水帽，内部装填有干燥剂。

5.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述上覆水注气喷头连接在配重外围。

6.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述上覆水注气喷头表面布满小孔。

7.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征还在于，所述泡沫浮筒围绕所述空心筒的圆周方向均匀布置。

8.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述空心筒内固定有硅钢片。

9.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述上覆水注气喷头直径的确定方法如下：

计算出表层上升流的流量Q_w；

根据气幕式上升流理论，将竖直方向羽流速度v表示：

式中v_m为竖直方向羽流轴心速度，r为径向坐标，b为羽流的名义半宽宽度；

则羽流流量Q可表示为：

气泡羽流卷吸周围水体的卷吸率与气泡羽流的轴心速度v_m和名义半宽b成正比，可表示为：

式中z为竖直深度坐标，α为卷吸系数，和气泡与周围水体间的滑移速度v_s有经验公式：

引入虚拟喷头位置Δz，可由z＝0处喷头直径d₀求得，

将v_m和b表示为：

b＝1.2α(z+Δz) (6)

式中1/λ²是湍流Schmidt数，ρ_a是空气在大气压下的标准密度，ρ_w是周围水体的密度，Q_a0是标准大气压下的气体体积流量；

结合式(2)(6)(7)以及海水体积流量Q_w确定上覆水注气喷头的直径d₀。

10.根据权利要求1所述的一种基于气幕式人工上升流的沉积物营养盐提升装置，其特征在于，所述注气装置的最小压力阈值P可由式求得：

P＝ρ_wgH+P₀+h_L1+h_L2 (8)

式中P₀为标准大气压，h_L1为总沿程压力损耗，h_L2为喷头注气处的局部压力损耗。