[0031] 以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述:
[0032] 实施例1:
[0033] 如图1‑7所示,一种模拟潮汐环境污染物迁移的装置,包括框架1、模拟装置2和控制装置3,框架1包括方形支撑机构11,支撑机构11由上中下三层互相平行的底板及相邻底板间的连接立柱或连接板组成,其下方连接有调平用的地脚调平机构12且其上层底板下表面连接有调节光照的照明设备13;模拟装置2包括水泵22,水泵22位于支撑机构11下层底板上,用于将蓄水池21内的水通过管路23输送至模拟箱24;模拟箱24包括放置于模拟箱调节机构25上的箱体241,箱体241为具有上开口且沿长宽高方向注有刻度的方形容器,其上方连接有移动式电阻率探头调节机构243;模拟箱调节机构25,位于支撑机构11中层底板上,采用凸轮机构和正弦机构组合实现模拟箱24的横向和倾斜方向联动。
[0034] 本发明采用上下分层的框架1作为支撑主体,适应不同地面、结构安全可靠、占地面积小、便于人工操作。模拟装置2利用水泵及水重力作用实现模拟箱24内水的涨落,完成对污染土的冲刷并对冲刷完成后的海水进行循环,可进行光照、水温、盐度多影响因素的控制完成不同条件下的潮汐涨落、淡水流入及海岸河口在接纳上游淡水时的污染物迁移扩散模拟,模拟不同水动力及静态环境下污染物在土‑水系统中的释放过程,可完成不同条件、不同深度的土‑水实时取样检测。模拟箱调节机构25采用凸轮机构和正弦机构组合实现模拟箱24的横向和倾斜方向联动模拟潮滩涨落,能够模拟潮汐受风浪影响及自身冲击力的复杂运动,且在受水流冲击过程中模拟箱24处水平位置,其内的污染土244接触到的水层压力及污染物析出过程不同,更接近真实环境,有利于准确监测污染土244中的污染物溶出‑沉积。该装置一体化程度高,更接近真实模拟环境有助于获得准确实验数据,适用多种模拟环境、操作便捷、实验损耗低,满足科研试验的需求。
[0035] 箱体241的一侧壁连接有进水口一241a,进水口一241a所在面或其相邻侧面有取水口一241b和传感器241d;传感器241d用于检测水的温度或盐度;进水口一241a对侧外壁连接有与其上表面平行且截面形状为楔形的冲刷机构241c,冲刷机构241c与连接面等长且锥面朝下,水流可沿其与箱体241连接侧溢入箱体241内形成瀑布流;箱体241内壁贴附有与进水口一241a连通的融盐池242;箱体241远离进水口一241a侧放置有斜坡式分布的污染土244,斜面朝向进水口一241a。
[0036] 箱体241含有进水口一241a、取水口一241b和传感器241d,可进行进排水及水温或盐度检测;其外壁连接的楔形冲刷机构241c内的水流可沿箱体241连接侧溢入箱体241内,形成流量可调的瀑布流模拟水流大小,使箱体241内分布的污染土244受均匀水流冲击力,采用溢出方式有助于避免冲击污染土244形成凹槽影响水流流向和污染物释放;箱体241内置与进水口一241a连通的螺旋管状融盐池242,可直接利用进水水流冲击融溶盐模拟海水,无动力、结构简单、融溶效率高。
[0037] 融盐池242为上方连接有料斗的无动力螺旋管状结构。料斗内的盐可在进水水流冲击下螺旋加速融溶模拟海水,无动力、结构简单、融溶效率高。
[0038] 管路23包括一端连接水泵22出水口的“T”形管一231;管一231与水泵22连接支管设有控制水流量的流量计232;管一231另两个支管分别与进水口一241a通过管二234连接和与冲刷机构241c的锥面通过管三235连接,并由阀门233切换两支管水流通断;管二234和管三235均为可弯曲的软管;管二234与进水口一241a间还连接有调节水温的加热器236。
[0039] 管路23采用多路分支和流量计232控制水流量和水流通断完成海水、淡水流入及海岸河口在接纳上游淡水时的污染物迁移模拟,模拟不同水动力及静态环境下污染物在土‑水系统中的释放过程。管二234和管三235均为可弯曲的软管用于适应模拟箱24的横向和倾斜方向运动;管二234与进水口一241a间连接的加热器236用于调节水温测试不同温度下污染物释放量。
[0040] 模拟装置2还包括位于支撑机构11中层底板下表面的用于过滤及排水的过滤机构26,过滤机构26包括内置的控制水流通断的单向阀261和与箱体241底面连通的管四262;管四262为可弯曲的软管。
[0041] 过滤器可避免污染土244在冲刷作用下分散进入蓄水箱,避免流失,易清理;单向阀261用于控制水流通断,当打开时利用水重力自动排出至蓄水池21内循环利用,可弯曲管四262可适应模拟箱24的横向和倾斜方向运动。
[0042] 电阻率探头调节机构243包括“匚”形安装板一243a;安装板一243a两对侧间垂直安装有多向调节机构243b且安装板一243a的两对侧板均通过紧定螺钉调节顶紧箱体241两对侧外壁进行固定;多向调节机构243b为由呈十字连接的丝杠螺母机构,两丝杠分别通过同轴连接的手柄调节,其垂直于箱体241底面的丝杠下侧通过矩形安装板二243c连接有一个与其轴线平行的探头243d;探头243d为电阻率探头。
[0043] 电阻率探头调节机构243上的探头243d可沿箱体241长、宽、高方向的调节刻度进行调节后固定电阻率探头在箱体241上进行不同位置的土质检测,便于探头243d定位,保持模拟箱调节机构25运动时探头243d相对箱体241静止。
[0044] 探头243d可沿箱体241长、宽、高方向进行调节。
[0045] 模拟箱调节机构25包括带与箱体241底面及侧壁贴合限位凹槽的矩形承载板251;承载板251底面居中位置靠近进水口一241a侧连接有铰接座251b,远离进水口一241a侧连接有“L”形限位板251c;承载板251底面还包括用于管四262穿过的通孔251a;模拟箱调节机构25还包括凸轮机构255、安装座三256和横向移动机构254;横向移动机构254为导轨滑块机构,其滑块固定于支撑机构11中层底板上,其导轨上表面垂直安装有安装座一252和安装座二253;安装座一252与铰接座251b铰接;安装座三256垂直固定于支撑机构11中层底板上,其自由端连接由电机驱动的凸轮机构255。
[0046] 箱体241底面坐落于承载板251凹槽内进行限位,模拟箱调节机构25采用凸轮机构和正弦机构组合实现模拟箱24的横向和倾斜方向联动模拟潮滩涨落,能够模拟潮汐受风浪影响及自身冲击力的复杂运动且在受水流冲击过程中模拟箱24处水平位置污染土244接触到的水层压力及污染物析出过程不同,更接近真实环境,有利于准确监测污染土244中的污染物释放。
[0047] 凸轮机构255与安装座三256偏心连接且转动轴垂直于横向移动机构254;凸轮机构255为对称结构的三角凸轮,其曲线轮廓与限位板251c和承载板251底面同时接触,凸轮机构255远离安装座三256的端面还偏心连接有与安装座二253滑动连接的销轴,该销轴与凸轮机构255的转动轴不重合;凸轮机构255作为主动轮可带动承载板251处水平下极限位。
[0048] 由凸轮机构255带动位于承载板251上的箱体241实现倾斜运动模拟潮涨落且同时横向移动机构254带动位于承载板251上的箱体241横向运动震荡模拟风浪,实现复杂环境模拟。当模拟涨潮或退潮时凸轮机构255可带动承载板251由倾斜位置下降至水平下极限位或由水平下极限位上升至倾斜位置冲刷污染土244,使污染土244内的污染物析出,更接近真实环境,有利于准确监测污染土244中的污染物释放。同时在震荡过程中水位不会过高荡出箱体241,影响环境及设备性能。
[0049] 控制装置3包括由缆线连接的控制器31和操作台32,控制器31为位于支撑机构11下层底板上且由L型板状壳体14围挡防水的工控机,操作台32为电脑设备。控制器31位于支撑机构11下层底板上且由L型板状壳体14围挡防水,不易发生故障、维修方便、使用寿命高。
[0050] 实施例2:
[0051] 本发明的一种模拟潮汐环境污染物迁移的装置实际使用时,调节好指定的光照和水温后,向蓄水池21内注水,由水泵22将蓄水池21内的水通过管路23输送至模拟箱24中。
[0052] 当进行潮汐模拟时,调整模拟箱调节机构25倾斜,根据水流量和盐度要求向融盐池242的料斗内放置所需质量的盐,阀门233切换使进水口一241a通水,冲刷机构241c断水,融盐池242内的盐在水流冲击下沿螺旋管状快速融溶,达到规定水流量时关闭阀门233,调整凸轮机构255带动模拟箱24由倾斜位置下降至水平下极限位完成涨潮并由水平下极限位上升至倾斜位置完成退潮进行污染土244往复冲刷,使污染土244内的污染物析出并同时在模拟箱调节机构25作用下扩散;取水样或采集电阻率探头数据进行检测记录,完成后打开过滤机构26进行排水至蓄水池21,由蓄水池21直接排出或循环利用重复上述操作。
[0053] 当进行淡水静态模拟时,调整模拟箱调节机构25水平,阀门233切换使进水口一241a断水,冲刷机构241c通水,水流可沿其与箱体241连接侧溢入箱体241内形成瀑布流冲刷污染土244后在重力作用下沿污染土244下流,达到规定水流量时关闭阀门233,取水样或采集电阻率探头数据进行检测记录,完成后打开过滤机构26进行排水至蓄水池21,由蓄水池21直接排出或循环利用重复上述操作。
[0054] 当进行海岸河口接纳上游淡水静态模拟时,调整模拟箱调节机构25水平,根据水流量和盐度要求向融盐池242的料斗内放置所需质量的盐,阀门233先切换使进水口一241a通水,融盐池242内的盐在水流冲击下沿螺旋管状快速融溶后,达到规定水流量时再切换阀门233使冲刷机构241c通水,冲刷机构241c的水流可沿其与箱体241连接侧溢入箱体241内形成瀑布流冲刷污染土244后在重力作用下沿污染土244下流与下方的海水汇合,达到规定水流量时关闭阀门233,取水样或采集电阻率探头数据进行检测记录,完成后打开过滤机构26进行排水至蓄水池21,由蓄水池21排出。
[0055] 当进行海岸河口接纳上游淡水并进行潮汐或浪涌模拟时,调整模拟箱调节机构25倾斜,根据水流量和盐度要求向融盐池242的料斗内放置所需质量的盐,阀门233切换使进水口一241a和冲刷机构241c通水,融盐池242内的盐在水流冲击下沿螺旋管状快速融溶,冲刷机构241c的水流可沿其与箱体241连接侧溢入箱体241内形成瀑布流冲刷污染土244后在重力作用下沿污染土244下流,同时调整凸轮机构255带动模拟箱24由倾斜位置下降至水平下极限位完成涨潮并由水平下极限位上升至倾斜位置完成退潮进行污染土244往复冲刷,使污染土244内的污染物析出并同时在模拟箱调节机构25作用下扩散,达到规定水流量时关闭阀门233,取水样或采集电阻率探头数据进行检测记录,完成后打开过滤机构26进行排水至蓄水池21,由蓄水池21排出。
[0056] 本发明中需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,故在此不再详细赘述。
[0057] 以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型。因此,所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。