水庫水環境模擬裝置的發明與應用

毛予捷 肖翔群

摘? 要：本文介紹發明涉及一種水庫水環境模擬裝置，能夠有效實時地對水庫水環境進行模擬，提供實驗所需要的水環境，保證實驗數據準確;方案是，包括瓶體和氮氣瓶，氮氣瓶的一端接有進氣管，進氣管的另一端連接氣體中轉箱，氣體中轉箱上有多個出氣口，氣體中轉箱上經其出氣口連有多個出氣軟管，出氣軟管的另一端穿過瓶體連接在氣體中轉箱的出氣口上，置于瓶體內部的出氣軟管上有多個出氣孔，進氣管上裝有第一氣體流量調節閥和第一壓力表，瓶體上端套裝有密封蓋，密封蓋上有與瓶體相通的排氣管，排氣管上裝有第二氣體流量調節閥，瓶體下端裝有與其內腔相通的水龍頭，瓶體側緣面上部分上經空氣管連通有壓縮氮氣瓶，空氣管上裝有第三氣體流量調節閥和第二壓力表。

關鍵詞：水庫水環境? 模擬裝置? 氮氣瓶? 壓力表? 發明

中圖分類號：X52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（c）-0110-04

Abstract： This invention is related to a reservoir water environment simulation device which can simulate the reservoir water environment in real time and in an effective way to provide the water environment required for experiments and to ensure the accuracy of the experimental data. The proposed technical solution includes an outer shell and a nitrogen cylinder， with one end of the nitrogen cylinder connected to an inlet air hose， and the other end of the inlet air hose is connected to a gas transfer box which has multiple air outlets connected with soft outlet hoses. The other end of these soft outlet air hoses goes through the outer shell and connects to the air outlets on the gas transfer box. The soft outlet hoses inside the shell have multiple air outlets. The first gas flow regulating valve and the first pressure gage are installed on the inlet air hose. The top end of the outer shell is sealed with an air-tight cover， which is connected to the outer shell through an outlet air hose. On this outlet air hose is installed the second gas flow regulating value. The bottom end of the outer shell has a faucet to connect to the inner chamber of the shell. The upper part of the outer shell on the side is connected to the compressed nitrogen cylinder via an air hose， and the third gas flow regulating valve and the second pressure gauge are installed on this air hose.

Key Words： Reservoir water environment; Simulation device; Nitrogen cylinder; Pressure gauge; Invention

隨著水資源開發利用強度和速度的加大，人們生態環境意識日益的增強，國內外對水環境問題逐漸重視，目前國內在環境保護及項目環境評價相關工作中均將水環境作為重點;作為水環境評價指標的水質要素是衡量水域破壞程度和飲用水是否健康的重要指標，準確的水質指標能為環保提供可靠的依據，其中水樣采集是一項重要的環節;它不是簡單地進行水樣收集，因為供分析的水樣要有代表性，能準確反映水質參數的濃度和指標。

由于生化需氧量（BOD）、氮、磷等諸多水質要素無法通過在線監測獲得，傳統的水庫水環境模擬需要到水庫取所需深度的水樣，然后將其帶回實驗室進行水環境模擬實驗，但是在儲存水樣的過程中容易引起水溶氧量發生變化，導致實驗數據不準確，不能很好地對水環境進行模擬實驗，因此發明一種能夠有效地模擬水環境的裝置是一個急需解決的問題。

1? 發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種水庫水環境模擬裝置，能夠有效實時地對水庫水環境進行模擬，提供實驗所需要的水環境，保證實驗數據準確。

其解決方案是，包括瓶體和氮氣瓶，氮氣瓶的一端連接有進氣管，進氣管的另一端連接氣體中轉箱，氣體中轉箱上有多個出氣口，氣體中轉箱上經其出氣口連接有多個出氣軟管，出氣軟管的另一端穿過瓶體連接在氣體中轉箱的出氣口上，置于瓶體內部的出氣軟管上有多個出氣孔，進氣管上裝有第一氣體流量調節閥和第一壓力表，瓶體上端套裝有密封蓋，密封蓋上有與瓶體相通的排氣管，排氣管上裝有第二氣體流量調節閥，瓶體下端裝有與其內腔相通的水龍頭，瓶體側緣面上部分上經空氣管連通有壓縮氮氣瓶，空氣管上裝有第三氣體流量調節閥和第二壓力表。

為達到更好地效果，所述的密封蓋中心位置轉動設有下端置于瓶體下半部的攪拌軸，攪拌軸的下端有攪拌葉。

為對瓶體內的水達到更好的保溫效果，所述的瓶體由外瓶體和與外瓶體間隔密封設置的內瓶體構成。

為保證瓶體內的水保持恒溫狀態，所述的瓶體上部和下部分別經循環管道連接熱水循環泵的出水口和進水口。

為保證充氮氣均勻，所述的進氣管的另一端連接置于瓶體內底端的多孔噴頭。

所述氮氣瓶為氦氣瓶。

所述瓶體為玻璃瓶。

所述瓶體為鋼化瓶。

所述出氣軟管上的出氣孔孔徑為0.001～0.6um。

所述出氣軟管上的出氣孔孔徑為0.001～0.02um。

本發明結構新穎獨特，能夠有效地模擬深水水庫的水溶氧量，有利于研究在不同水層水環境下污染物變化，幫助了實驗數據的準確性。

2? 附圖說明

（見圖1、2）圖中標號：1、瓶體，2、進氣管，3、氮氣瓶，4、第一氣體流量調節閥，5、密封蓋，6、排氣管，7、第二氣體流量調節閥8、水龍頭，9、攪拌軸，10攪拌葉，11、熱水循環泵，12、多孔噴頭，13、氣體中轉箱，14、出氣軟管，15、壓縮氮氣瓶，16、第三氣體流量調節閥，17、第二壓力表，18、第一壓力表。

3? 實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。

實施例1，由圖1所示，本發明包括瓶體1和氮氣瓶3，氮氣瓶3的一端連接有進氣管2，進氣管2的另一端連接氣體中轉箱13，氣體中轉箱13上有多個出氣口，氣體中轉箱13經其出氣口連接有多個出氣軟管14，出氣軟管14的另一端穿過瓶體1連接在氣體中轉箱13的出氣口上，置于瓶體1內部的出氣軟管14上有多個出氣孔，所述的出氣孔的孔徑為0.001～0.6um，優選的可以為0.001～0.02um，小孔徑有利于將氮氣打散，使充氮均勻，進氣管2上裝有第一氣體流量調節閥4和第一壓力表18，瓶體1上端套裝有密封蓋5，密封蓋5上有與瓶體1相通的排氣管6，排氣管6上裝有第二氣體流量調節閥7，瓶體1下端裝有與其內腔相通的水龍頭8，瓶體1側緣面上部分上經空氣管連通有壓縮氮氣瓶15，空氣管上裝有第三氣體流量調節閥16和第二壓力表17，將瓶體1內通入適量的自來水或者水庫水，將瓶體1放入恒溫環境下，然后打開第一氣體流量調節閥4和第二氣體流量調節閥7，對其進行充氮，同時打開第三氣體流量調節閥16，向瓶體1內液面上的空腔充入空氣，對瓶體1內的水形成負壓，模擬深水壓力，在充氮的過程中保持瓶體1晃動，這樣可以保證充氮均勻，氮氣將水中的氧氣帶出，人們可以隨時從水龍頭8處取出水進行檢驗，當水中溶氧量達到要求時，取出進行一系列模擬實驗。

實施例2，由圖2所示，本發明包括瓶體1和氮氣瓶3，氮氣瓶的一端連接有進氣管2，進氣管2的另一端連接置于瓶體1內底端的多孔噴頭12，所述的多孔噴頭12的孔徑為0.001～0.6um，優選的可以為0.001～0.02um，小孔徑有利于將氮氣打散，使充氮均勻，進氣管2上裝有第一體流量調節閥4和第一壓力表18，瓶體1上端套裝有密封蓋5，密封蓋5上有與瓶體1相通的，氣管6，排氣管6上裝有第二氣體流量調節閥7，瓶體1下端裝有與其內腔相通的水龍頭8，瓶體1側緣面上部分上經空氣管連通有壓縮氮氣瓶15，空氣管上裝有第三氣體流量調節閥16和第二壓力表17，所述的密封蓋5中心位置轉動設有下端置于瓶體1下半部的攪拌軸9，攪拌軸9的下端有攪拌葉10，所述的瓶體1由外瓶體和與外瓶體間隔密封設置的內瓶體成，所述的瓶體1上部和下部分別經循環管道連接熱水循環泵11的出水口和進水口，其可以直接放.置到室內進行使用，攪拌葉10可以使充氮更加均勻，熱水循環泵11可以保證其瓶體1內水的恒溫，多個充氣軟管14置于瓶體內部的部分上有多個出氣孔，使充氮氣更加均勻，其余步驟同實施例1。

4? 成果的先進性與創新性

實驗室模擬水庫水體溶解氧含量隨污染程度而變化的水庫水環境是困難的，市面上也沒有這樣的水庫水環境模擬裝置出售。為此，本項目發明了一項——水庫水環境模擬裝置。該研究為首創。目前，水庫水環境模擬裝置已獲國家知識產權局發明專利，專利號為：ZL 2014 10124767.5。發明涉及用于江河、湖泊等深水水域以及水庫的深水的水環境模擬，特別是一種水庫水環境模擬裝置。

5? 應用效果

水庫水環境模擬裝置已應用在“小浪底污染物分布規律及出庫水質預測”項目中，使得模擬水庫深層水三氮轉化模擬工作得以順利進行，應用效果良好。模擬實驗結果見圖3～圖5。

6? 結語

水庫水環境模擬裝置涉及用于江河、湖泊等深水水域以及水庫的深水的水環境模擬，是一種水庫水環境模擬裝置。能夠有效實時的對水庫水環境進行模擬，提供實驗室所需要的水環境，保證實驗數據準確。

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