：本發(fā)明涉及一種模擬泥沙對污染物遷移擴散過程的水工模型，特別涉及利用一種循環(huán)水槽動態(tài)模擬泥沙對污染物遷移擴散過程的設備，其IPC國際專利分類號E02B1/02，屬于水利領域。

背景技術：
：關于泥沙對污染物吸附解吸機理的研究，已積累了很多成果。以往進行該項研究，一般是通過室內(nèi)靜態(tài)試驗，將試驗條件控制在影響因素很單一的情況下獲得的；也有在動態(tài)試驗條件下模擬泥沙對污染物遷移擴散過程進行科學研究的，通常用水泵作為動力裝置，水泵的葉輪及葉輪腔內(nèi)壁需涂布耐磨蝕材料，并且挾沙水流在水泵內(nèi)的流速遠大于試驗流速，接觸水流的動力裝置金屬材料、防腐抗磨材料大多會對污染物吸附產(chǎn)生影響，另外動力泵處復雜的水流條件也對污染物遷移、吸附有一定影響，這些干擾，往往導致試驗結果失真，其結果用于河流污染物遷移轉(zhuǎn)化模型是不可靠的。為了模擬天然河流中泥沙對污染物的遷移擴散過程，需要采用動力裝置干擾小，更切合實際的動態(tài)模擬試驗裝置，以保證試驗的準確性。

技術實現(xiàn)要素：
：本發(fā)明的目的在于針對靜態(tài)試驗中泥沙對污染物遷移轉(zhuǎn)化的過程難以達到動態(tài)模擬或者動態(tài)試驗中動力裝置的干擾這一問題，設計了一種符合天然情況、原理簡單的動態(tài)模擬試驗水槽裝備，旨在確保研究泥沙對污染物在水中遷移轉(zhuǎn)化的影響成果的可靠性，力圖更準確的了解擴散過程和吸附、解吸反應機理及其相互作用。本發(fā)明的技術方案：一種動態(tài)模擬泥沙對污染物的遷移擴散過程的水工模型，由循環(huán)水槽、動力裝置和取樣裝置三部分組成，所述循環(huán)水槽由有機玻璃制成，水槽寬度為0.15m，總周長為10m，其中兩個直線段長3.5m，彎曲段內(nèi)徑0.41m，外徑0.56m；在循環(huán)水槽一邊的直線段設置所述的動力裝置，在另一邊的直線段設置所述的取樣裝置；所述動力裝置1由變速電機、傳動皮帶、水輪組成；變速電機置于水平地面上，變速電機下方設置隔振墊；變速電機通過傳動皮帶與水輪的中心軸上安裝的皮帶輪相連；水輪的轉(zhuǎn)動半徑R與循環(huán)水槽的水深h的關系應當滿足6h≥R≥4h，葉片的長度L與循環(huán)水槽的水深h的關系應當滿足L＝h～2h，葉片偏向逆水流方向，并且與水輪徑向的夾角θ約為10°；葉片在處于循環(huán)水槽最底部時，葉片的邊緣與循環(huán)水槽底部及循環(huán)水槽側(cè)壁的間隙為2～3mm；水輪出口布設有活動壓板及穩(wěn)流板，活動壓板高度h0與循環(huán)水槽的水深h的關系應當滿足h0≈0.9h～h，穩(wěn)流板上布設梅花型分布的圓孔，圓孔直徑8～10mm，孔間距10～15mm；所述取樣裝置由固定裝置和取樣管組成，固定裝置固定在循環(huán)水槽上，固定裝置上平行設三根所述取樣管，取樣管均為內(nèi)徑4mm的有機玻璃管，該固定裝置上設有縱向調(diào)整螺栓和橫向調(diào)整絲杠，用來進行縱向和橫向距離調(diào)整；取樣管的進水口設置在同一個高度上，其進口的高度根據(jù)具體水深通過縱向調(diào)整螺栓來實現(xiàn)，不同斷面的采樣測點通過橫向調(diào)整絲杠來實現(xiàn)；每根取樣管上端出口均連接一根獨立的導管，該導管為內(nèi)徑為4mm的軟管，每根軟管均延伸到循環(huán)水槽外，每根軟管末端設有一個夾子。本發(fā)明的水工模型，對現(xiàn)有技術的改進，即發(fā)明的發(fā)明點，體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)在設置水力學模型時，模型各種參數(shù)的設定，對模型精確模擬真實的模擬對象，具有至關重要的作用，本發(fā)明的利用前期大量不同方案的對比實驗研究，精確確定了水輪轉(zhuǎn)動半徑R、葉片長度L與水深h的對應關系，以及葉片數(shù)目、葉片與水輪的徑向夾角θ的數(shù)值、葉片邊緣與水槽側(cè)壁及水槽底部的間隙大小，保證了水流狀態(tài)與天然河流相似性。(2)在水輪出口處的水槽上布設活動壓板及穩(wěn)流板，保證了水輪出口處的水流更加平穩(wěn)。(3)變速電機通過皮帶帶動中心軸轉(zhuǎn)動，中心軸轉(zhuǎn)動帶動水輪轉(zhuǎn)動，水輪轉(zhuǎn)動撥動水流流動產(chǎn)生一定流速，改變電機轉(zhuǎn)速即可控制水流流速，必要時可適當調(diào)整水槽底部坡降，既能保證試驗可以動態(tài)模擬不同條件下天然河流的實際情況，又能保證試驗過程不受試驗動力裝備的干擾；(4)試驗取樣管平行設三根，既能夠保證取樣時間一致性，又能夠保證試驗的準確性，降低誤差；(5)固定裝置上設有縱向調(diào)整螺栓和橫向調(diào)整絲杠，縱向調(diào)整螺栓能夠上下進行微調(diào)，橫向調(diào)整絲杠能夠進行較大的橫向距離調(diào)整，使本發(fā)明的試驗設備能夠在各個不同的斷面上取樣；(6)結構簡單，易于操作。本發(fā)明能夠動態(tài)模擬天然河流中污染物遷移轉(zhuǎn)化的過程，增進對擴散過程和吸附、解吸反應機理及其相互作用的了解，因此意義巨大。附圖說明：圖1、本發(fā)明的循環(huán)水槽的平面布置圖圖2、本發(fā)明動力裝置的剖面示意圖圖3、本發(fā)明動力裝置的正面示意圖圖4、本發(fā)明取樣裝置的正面示意圖圖中，①為動力裝置、②為取樣裝置、③為變速電機、④為隔振墊、⑤為傳動皮帶、⑥為中心軸、⑦為水輪、⑧為葉片、⑨為活動壓板、⑩為穩(wěn)流板、為固定裝置、為取樣管、為夾子。具體實施方式：下面結合附圖1-4，對本發(fā)明做詳細說明。圖1為試驗循環(huán)水槽的平面圖，由有機玻璃循環(huán)水槽、動力裝置1和取樣裝置2三部分組成，該循環(huán)水槽由對吸附、遷移、擴散影響的很小的有機玻璃制成，置于距地面1.0m的水平面上，底面根據(jù)試驗水流條件選擇適宜的坡度，水槽寬度為0.15m，總周長為10m，其中兩個直線段長3.5m，彎曲段內(nèi)徑0.41m，外徑0.56m。有機玻璃循環(huán)水槽的兩直線段是試驗中主要的操作區(qū)，一邊設試驗動力裝置1，一邊設取樣裝置2。如圖2所示，試驗動力裝置1由變速電機3、傳動皮帶5、水輪7組成；變速電機3置于水平地面上，為減少和消除變速電機3相對于地面的振動，變速電機3下方設置隔振墊4；變速電機3通過傳動皮帶5與水輪7的中心軸6上安裝的皮帶輪相連。水輪7的外殼和葉片8全部統(tǒng)一采用有機玻璃制成。為保證水流狀態(tài)與天然河流相似性及試驗水流的平順，通過不同方案實驗比較研究發(fā)現(xiàn)，水輪7的轉(zhuǎn)動半徑R和葉片8的長度L與循環(huán)水槽的水深h的關系應當滿足6h≥R≥4h，L＝h～2h，葉片8的數(shù)目為10～18片，葉片8偏向逆水流方向，并且與水輪7徑向的夾角θ約為10°。葉片8在處于循環(huán)水槽最底部時，葉片8的邊緣與循環(huán)水槽底部及循環(huán)水槽側(cè)壁的間隙為2～3mm。在較強試驗水流條件下，為使得水輪出口水流更加平穩(wěn)，水輪出口布設活動壓板9及穩(wěn)流板10，活動壓板9高度h0≈0.9h～h，穩(wěn)流板10上布設梅花型分布的圓孔，圓孔直徑8～10mm，孔間距10～15mm。水輪7的中心軸6固定在循環(huán)水槽上，啟動變速電機3工作時，傳動皮帶5帶動水輪7的中心軸6轉(zhuǎn)動，水輪7轉(zhuǎn)動撥動水流流動產(chǎn)生一定流速，改變變速電機3轉(zhuǎn)速即可控制試驗水流條件，這樣保證試驗可以動態(tài)模擬不同條件下天然河流的實際情況。取樣裝置2由固定裝置11和取樣管12組成，固定裝置11固定在循環(huán)水槽上，固定裝置11上平行設三根所述取樣管12，取樣管12均為內(nèi)徑4mm的有機玻璃管，該固定裝置11上設有縱向調(diào)整螺栓和橫向調(diào)整絲杠，用來進行縱向和橫向距離調(diào)整。取樣管12的進水口設置在同一個高度上，其進口的高度根據(jù)具體水深通過縱向調(diào)整螺栓來實現(xiàn)，可設置多個不同深度的采樣測點，采樣測點的具體個數(shù)，也要根據(jù)具體水深確定，不同斷面的采樣測點通過橫向調(diào)整絲杠來實現(xiàn)；每根取樣管12上端出口均連接一根獨立的導管，該導管為內(nèi)徑為4mm的軟管，每根軟管均延伸到試驗水槽外，其末端設有一個夾子13，需要取樣時打開夾子13即可。試驗的操作步驟為：1.將有一定含沙量的渾水注入有機玻璃循環(huán)水槽中；2.啟動變速電機3，按照試驗要求的水流條件調(diào)整好變速電機3的轉(zhuǎn)數(shù)，使渾水水流以一定的流速循環(huán)直至穩(wěn)定；3.水流穩(wěn)定后，在水槽中心線處用醫(yī)用注射器將模擬污染物一定濃度的試劑注射到渾水中；4.每間隔一定時間，同時打開三個夾子進行取樣，并記錄取樣時間、編號；5.試驗結束，對樣品進行污染物質(zhì)檢測，研究動態(tài)條件下泥沙對污染物遷移轉(zhuǎn)化過程的模擬。整個水槽試驗裝置的排水口位于循環(huán)水槽直線段與彎曲段的連接處，為整個水槽的最低點。但由于水槽整體接近水平，水槽中的水無法一次徹底排出，故每次試驗完畢后，水槽均沖洗二次以上。本發(fā)明解決了天然河流中污染物遷移轉(zhuǎn)化過程模擬困難的問題，采用本發(fā)明能夠動態(tài)模擬天然河流中污染物遷移轉(zhuǎn)化的過程，且原理簡單，操作方便，對動態(tài)研究泥沙對吸附性污染物在水中遷移轉(zhuǎn)化的影響具有較高的實用價值。