[实用新型]一种可调节坡度的矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及浅水湖泊和河流系统水体生态环境模拟技术领域，特别是利用可调节坡度的矩形水槽模拟各种坡度的河流和湖泊在不同水动力强度扰动下的底泥侵蚀和再悬浮特征，推移质和悬移质比例，以及底泥传输特征的装置。

背景技术

水动力作用下湖泊或河道沉积物容易发生侵蚀、再悬浮，该过程会引起表层沉积物营养盐的释放、生物数量的变化等。底泥表面侵蚀率定义为单位面积底床在单位时间内的底泥侵蚀量。河床切应力是粘性泥沙研究中的重要参数，它直接决定了底泥被侵蚀的深度，然而，确定河床切应力、控制外力条件是十分困难的。目前，模拟对底泥侵蚀的室内模拟主要有震荡法、波浪水槽法和环形水槽法。震荡法是在三角瓶中装入一定量沉积物和水样，以震荡频率模拟水动力大小。该方法简单易于控制条件且可多组平行，但是体积过小，不能很好的描述底泥侵蚀随风浪增强而递增的趋势。波浪水槽和环形水槽法是采用机械方法产生上覆水的定向流动使底泥发生悬浮。方法易于控制条件，但是实验底泥的原状性受到一定破坏，较浅的上覆水与湖泊实际情况差异较大。保持沉积物的原状性非常重要，它不仅关系到暴露于上覆水的界面及其结构的变化影响再悬浮的结果，并且对营养物质的释放量也产生至关重要的影响。在底泥侵蚀实验中，装置的选取及设计至关重要，对结果产生重要影响。故实验装置设计应尽量能够反映实际情况。

泥沙在床面（床面层或底层）共有四种状态，即静止、滚动、跳跃和悬浮。其中静止称为床沙，滚动与跳跃称为推移质，悬浮称为悬移质。通常在河流或湖泊上游被侵蚀的底泥会影响到下游水体的水环境特征。故研究侵蚀后底泥的推移质和悬移质的比例、推移特征是了解沉积物在水体或床面传输规律的重要问题。底泥被侵蚀后，会以推移质和悬移质的形式在水体或床面传输。以往研究局限于仅考虑悬移质部分或总侵蚀率。未能将两者分开考虑，从而对底泥起悬后的推移质和悬移质组成缺乏了解。 

由于底泥侵蚀的实验不易于在野外进行调查研究，这类实验通常在室内实验室进行模拟研究。各类河流和湖泊的底部地形大多高低起伏不定，具有一定坡度，而目前国内外各种室内实验水槽大体为水平布置，缺乏了这部分地形坡度模拟的真实性。不同坡度对底泥侵蚀的结果也存在重要影响，故实验装置设计应尽可能反映实际情况。 

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可调节坡度的矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，该装置克服了现有技术中外力不可控，坡度不可调和维持底泥原状结构难、缺乏对底泥起悬后推移质和悬移质组成的了解等问题。 

技术方案：本实用新型所述的一种可调节坡度的矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置，包括进水箱、扁长形水槽、出水箱、储水箱、柱状泥样管、推移质泥沙捕获装置和悬移质泥沙收集装置；所述扁长形水槽的下表面开有进泥孔和出泥孔，所述进泥孔与柱状泥样管的一端密封连接，所述出泥孔与推移质泥沙捕获装置密封连接，所述进水箱及出水箱内分别设有进水箱插槽与出水箱插槽，通过插入进水箱插板与出水箱插板，在所述进水箱及出水箱内分别设有第一溢流水箱和第二溢流水箱，所述储水箱内设有储水箱插槽，通过插入储水箱插板，在所述储水箱内设有悬移质泥沙收集箱，所述悬移质泥沙收集箱内设有悬移质泥沙收集装置，所述进水箱设置有侧面出水口，所述侧面出水口相对于进水箱底面的高度可调节，所述侧面出水口与所述扁长形水槽的进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述扁长形水槽的出水口与所述出水箱的侧面进水口通过可伸缩橡胶管密封连接，所述储水箱的储水箱出水口通过水泵及水管与所述进水箱的进水箱进水口连接，所述第一溢流水箱的第一溢流水箱出水口与所述储水箱的储水箱进水口连接，所述第二溢流水箱的第二溢流水箱出水口与所述悬移质泥沙收集箱的悬移质泥沙收集箱进水口连接。 

通过提升或调低侧面出水口的高度，带动可伸缩橡胶管呈现不同的伸缩状，使得所述扁长形水槽呈现一定的坡度；同时，可通过在所述进水箱和出水箱内配置不同高度的进水箱插板和出水箱插板控制扁长形水槽进水口与出水口的水位，同时利用水泵实现水循环流动，用推移质泥沙捕获装置和悬移质泥沙收集装置分别收集悬移质和推移质。 

进一步完善上述技术方案，所述进水箱的一侧面为升降插板结构，所述升降插板设置在进水箱的密封防水插槽中，保证在升降过程中进水箱不漏水，所述升降插板的长度大于进水箱的高度，所述升降插板上开有侧面出水口，通过提升或调低升降插板的高度，带动可伸缩橡胶管呈现不同的伸缩状，使得所述扁长形水槽呈现一定的坡度。 

进一步地，所述柱状泥样管内设置有泥柱，所述泥柱的底部通过活塞连接千斤顶，将泥样从下向上顶入扁长形水槽的进泥孔。