[发明专利]一种模拟潮汐往复流河道低氧水体复氧过程的装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟潮汐往复流河道低氧水体复氧过程的装置及方法，包括上游流量控制装置、中间水槽装置、下游潮汐流量水位控制装置，所述上游流量控制装置包括低氧水配制水箱、上游水位控制水箱和矩形薄壁堰，水配制水箱通过连接管与上游水位控制水箱连接，上游水位控制水箱中设置有隔水挡板，所述中间水槽装置包括水槽槽体，水槽槽体中设置有流速测定装置，流速测定装置的左侧设置有消浪栅，所述下游潮汐流量水位控制装置包括下游潮汐水位控制水箱、回流水箱、变频水泵、补偿水箱、潮汐回流模拟水箱；本发明操作简单，采用实测数据或水动力模拟结果作为边界条件使模拟结果更加准确，人工劳动强度低，节约水资源。

技术领域

本发明涉及潮汐往复流河道模拟装置技术领域，具体为一种模拟潮汐往复流河道低氧水体复氧过程的装置及方法。

背景技术

溶解氧对海洋、河口的生态系统和生物地球化学循环有重大影响，对于维持健康的水生生态系统有着重要的意义。受海陆自然条件、水体稳定度、盐度梯度及温度梯度引起的水体分层等因素影响，低氧、缺氧现象在整个地质时期一直存在，如地质变化过程所形成的石油储量区及石油丰富地区，但随着人类干扰活动的增强，很多河口及近岸区域的溶解氧降低到历史最低值并且呈现恶化趋势。河流、海洋长时间低氧、缺氧时，水体生态系统中的浮游动植物会受到致命的危害，沉降的有机物发生厌氧分解，导致水质恶化和水生态系统丧失。研究潮汐往复流河口区低氧水体沿程复氧机理对探索低氧发生机制和改善低氧问题具有重要意义。

模拟潮汐往复流河口区低氧水体沿程复氧过程的关键在于模型能够反演天然河流的水动力情况，将天然河道形态制作成比尺模型，通过水位、流速与时间的缩尺复演天然河道的潮汐往复流现象，即为潮汐往复流模拟。当前绝大部分水环境模型缺少精细化的边界条件，且建模时采用的复氧系数或经验公式对于受潮汐往复流影响的河口水域误差较大，不适用于该水域低氧水体沿程复氧过程研究。若采用现场实测的方法则费时费力。通过更直观的物理模型，结合长序列野外同步监测资料或水动力模型模拟结果作为边界条件，模拟潮汐往复流河道不同流速、水深条件下低氧水体沿程复氧过程仍未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种模拟潮汐往复流河道低氧水体复氧过程的装置及方法，通过设置上下游边界条件，模拟上游不同下泄流量、下游不同潮汐流量、水位、盐度条件下潮汐河口往复流水流特征，进而研究潮汐往复流河道低氧水体沿程复氧过程，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模拟潮汐往复流河道低氧水体复氧过程的装置及方法，包括上游流量控制装置、中间水槽装置、下游潮汐流量水位控制装置，所述上游流量控制装置包括低氧水配制水箱、上游水位控制水箱和矩形薄壁堰，水配制水箱通过连接管与上游水位控制水箱连接，上游水位控制水箱中设置有隔水挡板，所述中间水槽装置包括水槽槽体，水槽槽体中设置有流速测定装置，流速测定装置的左侧设置有消浪栅，所述下游潮汐流量水位控制装置包括下游潮汐水位控制水箱、回流水箱、变频水泵、补偿水箱、潮汐回流模拟水箱，所述下游潮汐水位控制水箱通过连接管与潮汐回流模拟水箱连接，潮汐回流模拟水箱通过连接管与补偿水箱，回流水箱通过变频水泵与补偿水箱连接，回流水箱与下游潮汐水位控制水箱通过连接管连接，所述水槽槽体的上端通过矩形薄壁堰与上游水位控制水箱连接，连接处的矩形薄壁堰上设置有水流挡板，水槽槽体的下端与下游潮汐水位控制水箱连接，水槽槽体内设置有溶解氧测定装置Ⅱ。

进一步的，所述低氧水配制水箱、上游水位控制水箱、下游潮汐水位控制水箱、回流水箱、补偿水箱、潮汐回流模拟水箱上均设有水位刻度线，上游水位控制水箱和回流水箱的底部均设置有溢流管，溢流管上设置有阀门。

进一步的，所述下游潮汐水位控制水箱上设置有潮汐最低水位线和潮汐最高水位线，下游潮汐水位控制水箱的内壁上设置有消浪斜板。

进一步的，所述补偿水箱上连接连接有盐度测定装置和溶解氧测定装置Ⅲ。