[實用新型]水體總溶解氣體過飽和生成及其對魚類影響研究的裝置

無效

• 申請號: 200920176457.2
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN201479739U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 李然;黃翔;李克鋒;易文敏;李嘉;鄧云;馮鏡潔;曲璐;梁瑞峰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: A01K61/00
• 分類號: A01K61/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

技術領域

本實用新型涉及一種水體總溶解氣體過飽和生成技術，特別涉及一種可控溫的、能用于模擬高壩泄水導致下游水體總溶解氣體過飽和的產生，并研究其對魚類影響的實驗裝置，屬于水利工程對生態環境影響的技術領域。

背景技術

許多大型水利工程由于其調節徑流、防洪發電等方面的綜合作用，需根據水量調度需求，通過溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物向下游河道泄水。大量資料表明，高壩泄水使下游水體中溶解氣體如O₂、N₂和CO₂等氣體壓力總和超過當地大氣壓下的相對飽和度，就會形成總溶解氣體(total?dissolve?gas，簡稱TDG)過飽和，致使魚類等水生生物患氣泡病，甚至造成魚類等水生生物大量死亡，從而對河流水生生態系統造成嚴重危害。

高壩下游TDG過飽和的產生主要與泄洪流量、泄洪消能方式以及壩下水墊塘深度等諸多因素有關，屬于復雜的水氣兩相流問題。它涉及到水工水力學、氣液界面傳質等領域并延伸到了生態環境的領域，其研究難度極大。因此，目前關于水體TDG過飽和產生及其對魚類影響的機理研究和實驗裝置都相當匱乏。

目前，對水利工程中TDG過飽和問題通常采用原型觀測、物理模型實驗、室內模擬實驗等研究手段。這些研究手段在高壩泄水導致TDG過飽和問題的研究中均存在不同程度的困難和限制性因素。原型觀測要求觀測者必須到正在泄水的大壩現場觀測，極為不便。且這種研究手段一方面在高壩泄洪中水體流量、流速、摻氣量、下游壓力、水深等諸多物理因素和物理條件均存在著不可重復性或不可控制性；另一方面，還要為保證水利工程發電、灌溉等綜合效益的發揮，高壩泄水頻率較少，且時間短，這又限制了原型觀測工作的開展。同時由于壩下水墊塘中流速大，流場、摻氣場變化劇烈，所述原型觀測手段尚無法對壩下水墊塘中三維流場、壓力場及摻氣濃度場等實施高精度測量，因此對高壩下游TDG飽和問題的研究僅僅依靠原型觀測是遠遠不夠的。

采用小比尺物理模型實驗研究水利工程中TDG過飽和問題的主要困難在于實驗模型尺度小、摻氣量少、摻入氣體承壓小等因素，難于產生TDG過飽和現象；壩下水墊塘中復雜的水流現象、摻氣及總溶解氣體分布等物理參數在模型與實際原型的相似律問題尚未解決。而目前室內實驗模擬水體TDG過飽和的生成主要有：(1)混合熱水與冷水利用氣體在不同水溫下溶解度差異產生TDG過飽和；(2)通過鼓風機向高水柱內鼓氣產生TDG過飽和；(3)通過抽氣減壓改變氣體溶解度產生TDG過飽和。以上產生TDG過飽和的方式或者不能控制水體溫度恒定，或者不能同時產生不同濃度的TDG飽和度并使其TDG飽和度穩定，或者實驗裝置過于復雜不易操作等，都存在許多局限性。因此，針對上述不足設計此實驗裝置，以滿足室內實驗的需要。

對于TDG影響魚類生理生態的野外研究而言，在河流水庫中捕獲的死亡魚類是否與其患氣泡病有直接關系，捕獲患氣泡病魚類是否具有代表性，患氣泡病魚類數量是否具有統計意義等問題都存在爭議。為此，需要在室內通過實驗裝置進行重復實驗，以控制實驗條件，從而分析研究TDG過飽和對魚類生理生態的影響。

發明內容

本實用新型的目的是針對所述現有技術中存在的缺陷與不足，提供一種能模擬高壩泄水時導致下游水體TDG過飽和的裝置，可實現對水體溫度、壓力、摻氣量等影響水體過飽和總溶解氣體生成的主要物理條件和因素的控制，并對水體中相關水質參數進行測量，進而進一步研究TDG過飽和對魚類的影響。通過本實用新型能達到對水體TDG過飽和產生和對魚類影響的定量研究，為保護河流水生生態環境，建立生態友好型水利工程具有重要的促進作用。

為實現本實用新型的目的，本實用新型是通過以下措施構成的技術方案來實現的。

本實用新型水體總溶解氣體過飽和生成及其對魚類影響研究的實驗裝置，依照本實用新型，該裝置包括高壓釜及其上設置的進氣口，調節氣閥，安全氣閥，氣壓表，進水口和出水口；水池，水泵，第一球閥和第二球閥，空壓機，第一流量計和第二流量計，總溶解氣體測定儀，水質監測儀，溫度控制儀，水槽及其外壁上的乳膠管；所述空壓機連接高壓釜上進氣口，水池中設置溫度控制儀，水池與水泵進水口連接，水泵出水口連接第一球閥，第一球閥再連接第一流量計，第一流量計連接到高壓釜上進水口，高壓釜上出水口連接第二球閥，第二球閥連接第二流量計，第二流量計與水槽相連接，總溶解氣體測定儀和水質監測儀設置在水槽外，水槽通過其外壁上的乳膠管與水池連通。

上述技術方案中，所述水池和水槽的頂端均為敞口，并與大氣相通。