[发明专利]一种模拟河岸起伏条件的侧向潜流交换实验装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种模拟河岸起伏条件的侧向潜流交换实验装置及使用方法，包括水槽、升降台，元素分析仪、显示仪器、表面活性探针、水箱一、水箱二，水泵一、水泵二、水槽进水导管一、水槽进水导管二、出水导管、流量计一、流量计二、阀门一、阀门二、弃水箱和Y型水管；本发明模拟了高低起伏的河岸条件，可以更加清晰地反映实际的河流的潜流交换过程，具有普遍性；适用于室内试验，对比传统的野外实验，此装置更加简单且高效，并且可以解决野外实验带来的元素污染以及水体富营养化等环境问题；可连续测得高精度数据，试验速度快，仪器灵敏，效果直观；排除了垂向潜流交换的干扰，因此在研究河流潜流交换领域有着十分光明的前景。

技术领域

本发明涉及一种侧向潜流交换装置，具体的说是涉及一种在室内模拟起伏河岸的侧向潜流交换测量装置及使用方法。

背景技术

潜流带，作为河水—地下水系统的过渡地带，潜流带在水文调节、环境缓冲、生态保护等方面具有极其重要的功能。近年来潜流带生物地球化学行为研究最多的元素是C、N，这2种元素是工业、农业生产活动进入河流生态系统进而污染水生环境最常见的元素，对潜流带研究也主要集中于这2种元素及其有机、无机化合物在潜流交换过程中的来源、富集、分布、形态等生物地球化学行为。

目前有两种常用的测量侧向潜流交换方法:地下测量法和示踪法。前者是研究潜流带特性的最直接方法，通常是沿河流方向在河床或河岸布置一系列的压力计、渗透计，但是由于布置原因，存在着一定的局限；示踪法选用一定的化学试剂，研究潜流交换速率、交换量大小等。常用的示踪剂有盐、若丹明等惰性试剂，但此方法多是对河流侧向潜流交换过程的半定量分析，由于溶质本身的性质，难以长时间准确的观测潜流交换的过程，导致了实验误差较大，而且示踪仪的使用较为复杂，造价也相对高昂。而侧向潜流交换的室内实验相对较少，条件也相对简陋，大多是平直的河岸，对于实际情况下的高低起伏的河岸不能起到很好的模拟作用。

因此亟需开发一种室内使用的可以简单准确测量侧向潜流交换中的物质含量、并且可以模拟河岸起伏的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以模拟在实际河岸高低起伏的情况下能够准确测量侧向潜流交换的装置以及方案，解决了现有技术中潜流交换试验的不准确性、难以长时间稳定观测的问题。该装置制作方式及操作简单，可以连续测得高精度数据、操作简单并且寿命期长。

为实现上述目的，本装置采用的技术方案为：

一种模拟河岸起伏条件的侧向潜流交换实验装置，包括水槽、升降台，元素分析仪、显示仪器、表面活性探针、水箱一、水箱二，水泵一、水泵二、水槽进水导管一、水槽进水导管二、出水导管、流量计一、流量计二、阀门一、阀门二、弃水箱和Y型水管；所述水泵一设置在水箱一中，水泵二设置在水箱二中，所述水泵一通过进水导管一与Y型水管相连，所述水泵二通过进水导管二与Y型水管相连，所述Y型水管与水槽进水口相连，所述出水导管与水槽出水口相连，所述元素分析仪安装在水槽侧面的工作台上，所述表面活性探针连接在元素分析仪上，所述元素分析仪通过数据线与显示仪器相连；

水槽底部加工有三个直径不同的半圆拱形坡面；以模拟自然河道的高低起伏；水槽制作材料为有机玻璃，圆拱形坡面高度不宜过高，以排除垂向潜流交换的影响。

靠近水槽进水口的底部设置升降台，形成水槽的上游，Y型水管内径小于出水导管内径，进水口高度高于出水口高度，以免水的沉积。

可通过调节所述升降台的高度改变坡降。

安置于水槽外侧工作台的元素分析仪自带表面活性探针，可以由表面活性探针检测水中目标元素的含量；可以显示元素含量变化曲线的显示仪器可通过数据线与元素分析仪相连，以实时显示实验过程中各元素的含量。

优选地，水槽内底面铺设有一层石英砂层，石英砂层下部铺设一层粘土层。粘土层可以防止石英砂被水冲走。

进一步地，水箱一中的清水加入有机碳化合物，水箱二中加入清水。