CN207280831U - 一种模拟水体扰动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟水体扰动装置，所述扰动装置包括集水箱、输水装置、搅动装置、流速测定装置、出水收集装置和控制器，在集水箱的底部设有用于存放底泥的集土箱，集土箱与输水装置相连通，集水箱内设有搅动装置，在集水箱的内侧壁设有流速测定装置，集水箱的内侧壁设有出水收集装置。本实用新型结构轻巧，制作简便，操作简单，使用方便的特点，可以高防真模拟水体扰动情况并进行测量。

Description

一种模拟水体扰动装置

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种模拟水体扰动装置。

背景技术

经济快速发展，人们片面追求经济利益的同时，忽视了对地下水资源的保护。如今，地下水作为饮用水水源已不能满足用户对用水的需求；而且地下水质恶化给正常的水处理工艺带来巨***烦，增加了城市供水风险因素，很容易使得供水水质超标。众所周知，城市供水关乎到人民群众的根本利益，对生产生活产生重大影响。于是，很多城市开始把目光转向水库水。水库水作为饮用水水源，水质通常较好。但是，容易遭受环境因素的影响和极端天气的侵袭，比如台风。一般台风来时，通常伴随着强风和强降雨，这使得水库水位和库容顷刻间发生巨大的变化，同时强风和强降雨使得水库底泥扰动剧烈，分散在水底的污染物伴随着剧烈的扰动分散到水体表面，使得水质恶化。受影响的水质指标主要包括浑浊度、肉眼可见物、色度等物理指标，其中以浊度上升为主要表现。其次，水厂进水耗氧量、氨氮、铁和锰、等化学指标以及大肠杆菌等微生物指标都出现不同程度的升高。

水质恶化给自来水生产处理工艺带来挑战。如果水质变化与的水厂应对缺乏一致性，难以保证出厂水水质达标。台风引起的底泥扰动使进厂水恶化，不可避免的引起连锁效应。水处理过程会增加净水剂、消毒剂的使用；水位上升，水厂设施受到被淹没的危险；道路交通受阻，药剂无法按时供应。因此，台风来临之前预测水库水质的波动趋势，对于水厂的正常生产是十分必要的。为了定性研究极端天气下，底泥扰动对水库及其水质产生的影响，特实用新型此装置。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种模拟水体扰动装置，通过模拟水库中水体扰动，测量水质状况，解决了传统模拟装置结构复杂，操作困难的问题，具有参数容易确定，结构轻巧，制作简便，操作简单，使用方便的特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种模拟水体扰动装置包括集水箱、输水装置、搅动装置、流速测定装置、出水收集装置和控制器，集水箱形状为长方体结构,在集水箱的底部设有用于存放底泥的集土箱，集土箱与输水装置相连通，集水箱内设有搅动装置，在集水箱的内侧壁设有流速测定装置，集水箱的内侧壁设有出水收集装置。

作为一种优选的实施方式，所述集土箱内设有调整坡度的挡板，集土箱内侧壁设有挡板卡位，挡板卡在挡板卡位上，在挡板的表层设有碎石承托层，集土箱侧壁顶端设有进水口。流速测定装置包括水流速传感器和滑轨，滑轨垂直于地面安装在集水箱的内侧壁，水流速传感器滑动安装在滑轨上，水流速传感器通过电连接的方式与控制器连接，滑轨上设有确定高度的刻度线。搅动装置包括搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶片，搅拌电机安装在集水箱顶部的中心位置，搅拌杆垂直设于地面，搅拌杆一端与搅拌电机的转轴连接，搅拌杆的另一端安装有搅拌叶片，搅拌电机通过电连接的方式与控制器连接。搅拌杆为伸缩杆。集水箱的材料为透明塑料。出水收集装置包括第一出水孔、第二出水孔和第三出水孔，第一出水孔、第二出水孔和第三出水孔沿集水箱侧壁依次垂直设置。

本实用新型有益效果是:本实用新型构造简单，易于操作，模拟出来的效果与实际水体水质变化拟合度好。可以***降雨量，从而为水厂水质应急提供数据参考，防止应对滞后出水超标风险的发生。本装置使用方法简单，不需要专业技术指导，灵活轻巧，价格低廉。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的模拟水体扰动装置具体实施方式的结构图；

图2是本实用新型的集土箱具体实施方式的结构图；

图3是本实用新型的集土箱加装挡板具体实施方式的结构图；

图4是本实用新型的集土箱具体实施方式的侧视图。

其中，1、集水箱，2、搅拌电机，3、搅拌杆，4、搅拌叶片，5、集土箱，6、出水收集装置，7、输水装置，8、进水口，9、挡板卡位，10、挡板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1-4所示，一种模拟水体扰动装置，其特征在于，所述扰动装置包括集水箱、输水装置、搅动装置、流速测定装置、出水收集装置和控制器，集水箱形状为库体按照某种比例等比例缩小的长方体，为便于制作，集水箱亦可设置成正方体结构。在集水箱的底部设有用于存放底泥的集土箱，所述集土箱内设有调整坡度的挡板，挡板有两块，两块挡板交差转动连接在一起，集土箱内侧壁设有挡板卡位，挡板两端分别卡在对应的挡板卡位上，通过卡不同高度的卡位调节挡板的倾斜角度，在挡板的表层设有碎石承托层，用于模拟坝体表面，集土箱侧壁顶端设有进水口用于模拟水流流入，集土箱上的进水口与输水装置相连通，集水箱内设有搅动装置，在集水箱的内侧壁设有流速测定装置，流速测定装置包括水流速传感器和滑轨，滑轨垂直于地面安装在集水箱的内侧壁，水流速传感器滑动安装在滑轨上，水流速传感器通过电连接的方式与控制器连接，滑轨上设有确定高度的刻度线用于调节水流速传感器在集水箱内的精确高度，集水箱的内侧壁设有出水收集装置，出水收集装置包括第一出水孔、第二出水孔和第三出水孔，第一出水孔、第二出水孔和第三出水孔沿集水箱侧壁依次垂直设置，通过不同高度的出水孔可以取出不同水层的样本。输水装置为水泵，水泵的进水端与水厂原水进水管道相连，出水部位通过集土箱缓慢往水箱输入水源水，调节上腹水层，使其恰好淹没流速计，搅动装置放在集水箱中间，搅动装置包括搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶片，搅拌电机安装在集水箱顶部的中心位置，搅拌杆垂直设于地面，搅拌杆一端与搅拌电机的转轴连接，搅拌杆的另一端安装有搅拌叶片，搅拌杆为可以调节长度的伸缩杆，搅拌电机通过电连接的方式与控制器连接，均匀扰动上腹水体。出水收集处设置三个不同高度的出水孔。

一种模拟水体扰动装置的进一步优化方案，集土箱铺设不同坡度的碎石承托层，承托层坡度与水库坡度保持一致。

一种模拟水体扰动装置的进一步优化方案，底泥的厚度不宜过薄，应在50-60cm之间。

一种模拟水体扰动装置的进一步优化方案，集土箱中水泵进水流速不宜过大，以集土箱中土壤表层处于轻微悬浮状态为准，进水淹没流速计后，关闭水泵，静置一天左右。

一种模拟水体扰动装置的进一步优化方案，搅拌装置扰动频率先慢后快，根据流速计显示流速，逐步的调节搅拌强度。作为本实用新型所述的一种模拟水体扰动装置的使用方法进一步优化方案，所述水位、库容变化、坡度等，依据降雨来时实时雨情现场调控。

基于上述的一种模拟水体扰动装置的使用方法，包括以下步骤：

A运行之前，台风过境库容变化ΔH,流域汇水面积A,降雨强度I,底泥坡度S为40度，底泥土层厚度50cm-60cm，底泥太薄，上覆水扰动会使底泥整体处于悬浮状态，从而无法准确模拟底泥扰动引起的水质变化；底泥厚度太厚，整体移入集土箱泥量太大，操作复杂，扰动装置加水至表层水面恰好淹没水流速传感器。代入公式V＝a*Sb*Ac*Id，推算出流速，I为降雨强度，其中对I的确定选择某一时间段内强度最大的点，而不采用台风强降雨的全部降雨时段。A代表流域汇水面积，a为汇流系数，b为地形与流速的关系指数，c为净雨与流速的关系指数，对于d为待定参数，依据实例测定。

B打开进水泵，使原水缓慢进入扰动装置，注意观察底泥浮动情况，适当调节进水流量。

C静置一天之后，打开搅动装置扰动上腹水体，使水体扰动产生的流速与库体流速一致。

D开始测试，根据设置的不同时间间隔取，取不同高出出水孔扰动液，预测水库水质变化状况。

工作原理：以某水库为例，台风没有过境之前，水库水位56m，库容6000万方，流域汇水面积10m2，台风过境30min，半小时过程降雨量55mm,水库水位增加到58m，库容9000万方，底泥坡度S为40度，底泥土层厚度50cm，扰动装置加水至整个容积的表层水面恰好淹没水流速传感器，其中a取0.8，b取0.5，c取0.8，求该装置的各项参数。

降雨强度I＝50mm/h

d＝ΔH/H＝0.33

V＝a*Sb*Ac*Id＝0.45m/s。

打开进水泵，使原水缓慢进入扰动装置，注意观察底泥浮动情况，适当调节进水流量。静置一天之后，打开磁力搅拌器扰动上腹水体，使水体扰动产生的流速与库体流速一致。开始测试，根据设置的不同时间间隔取，取不同高出出水孔扰动液，预测水库水质变化状况。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种模拟水体扰动装置，其特征在于，所述扰动装置包括集水箱、输水装置、搅动装置、流速测定装置、出水收集装置和控制器，集水箱形状为长方体结构,在集水箱的底部设有用于存放底泥的集土箱，集土箱与输水装置相连通，集水箱内设有搅动装置，在集水箱的内侧壁设有流速测定装置，集水箱的内侧壁设有出水收集装置。

2.根据权利要求1所述的模拟水体扰动装置，其特征在于，所述集土箱内设有调整坡度的挡板，集土箱内侧壁设有挡板卡位，挡板卡在挡板卡位上，在挡板的表层设有碎石承托层，集土箱侧壁顶端设有进水口。

3.根据权利要求1所述的模拟水体扰动装置，其特征在于，所述流速测定装置包括水流速传感器和滑轨，滑轨垂直于地面安装在集水箱的内侧壁，水流速传感器滑动安装在滑轨上，水流速传感器通过电连接的方式与控制器连接，滑轨上设有确定高度的刻度线。

4.根据权利要求1所述的模拟水体扰动装置，其特征在于，所述搅动装置包括搅拌电机、搅拌杆和搅拌叶片，搅拌电机安装在集水箱顶部的中心位置，搅拌杆垂直设于地面，搅拌杆一端与搅拌电机的转轴连接，搅拌杆的另一端安装有搅拌叶片，搅拌电机通过电连接的方式与控制器连接。

5.根据权利要求4所述的模拟水体扰动装置，其特征在于，所述搅拌杆为伸缩杆。

6.根据权利要求1所述的模拟水体扰动装置，其特征在于，所述集水箱的材料为透明塑料。

7.根据权利要求1所述的模拟水体扰动装置，其特征在于，所述出水收集装置包括第一出水孔、第二出水孔和第三出水孔，第一出水孔、第二出水孔和第三出水孔沿集水箱侧壁依次垂直设置。