[發明專利]研究人工珊瑚礁生長影響因素的模型試驗裝置和試驗方法

有效

• 申請號: 201310684977.5
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103698361A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 王磊;方偉亮;李建強;唐仕進;寇瑩;張文強;田濟東;陳剛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;中國船舶工業集團公司第七〇八研究所
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01B7/28;G01B7/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及一種進行人工珊瑚礁相關研究的模型試驗裝置和試驗方法，該裝置可以用來研究人工珊瑚礁工程中電極的形狀尺寸和材料、電流強度、通氣速率等影響人工珊瑚礁生長的因素，屬于試驗研究設備。

技術背景

通過查閱資料發現，目前已存在海洋中進行人工珊瑚礁研究的實例，這種研究的方式是直接在海洋中選定一個地方，然后使用電力或非電力的方式來形成人工珊瑚礁的，存在如下缺點：

1）會造成環境污染，而且占用海洋資源和花費大量的資金；

2）由于海洋環境變化莫測會給試驗的進行和相關數據的測量與采集分析造成很大的困難；

3）這種研究的方式在前期的成功率極低，會造成資源極大的浪費。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種人工珊瑚礁工程中研究礁體生長影響因素的模型試驗裝置和試驗方法，通過該裝置可以進行研究影響人工珊瑚礁生長因素的模型試驗，分析得出人工珊瑚礁生長的最佳要素，為在海洋中進行人工珊瑚礁的推廣應用做好前期的理論和實踐準備。這樣不僅可以避免以上的幾個缺點，而且能夠重復進行試驗，成功率更高。

為了達到這個目的，本發明需要保證在模擬海水的基礎上進行相關研究，具體執行過程包括配置溶液、陰極和陽極的選擇與安裝調節、通入空氣和調整電流、補充離子和進行數據采集分析。

本發明中的水箱為透明水箱，有利于現象的觀察。配置的溶液模擬海水，主要確定鈣、鎂、鈉三種離子的濃度。

本發明中使用兩根可升降直桿用來固定陰極和陽極。連接好導線的陰極和陽極可通過繩索或其他固定工具固定到試驗支架的兩根長直桿上，通過調節直桿的高度可調節陰極和陽極的高度。陰極和陽極與導線的相接處貼上防水膠帶或涂上防水膠，避免導線被腐蝕。

本發明中的恒流電源是為試驗提供電力的。在人工珊瑚礁工程中，電流存在顯著影響，因此試驗時使用恒流電源來提供電力，可控制調節并維持電流的大小。

本發明中空氣泵的作用是往溶液中通入空氣，目的是加快水中的氣體交換，以保證水中有充足的二氧化碳來參與反應。由于溶液擾動過大時會影響陰極上沉淀的附著，因此在具體執行過程中，需保持通氣口緊貼水箱長邊中部并沒入水面。

本發明具體技術解決方案如下：

一種研究人工珊瑚礁生長影響因素的模型試驗裝置，其特點在于包括多個透明水箱，每個水箱有陽極和陰極，所述的陽極通過陽極導線與恒流電源的正極相連，所述的陰極通過陰極導線與所述的恒流電源的負極相連，所述的透明水箱經導管與空氣泵的氣源相通，所述的陽極和陰極分別通過陽極桿和陰極桿懸掛在所述的透明水箱中，所述的陽極桿和陰極桿通過多個支架架設在空間，所述的恒流電源和所述的空氣泵與電源相連接。

利用所述的模型試驗裝置研究人工珊瑚礁生長影響因素的試驗方法，其特點在于，該方法包括如下步驟：

①選定陰極和陽極：陽極使用石墨板，陰極根據不同影響因素試驗的要求選取，將選定的陰極和陽極分別固定在陰極桿和陽極桿上，并懸掛在相應的水箱中；

②調節陰極和陽極的位置：通過調節支架的豎桿調節陰極和陽極的高度，通過調節橫桿調節陰極和陽極的距離；

③空氣泵供電：接通空氣泵的電源，向溶液中通入空氣，根據導管出口處氣泡產生的速率調整空氣泵合適的出氣速率；

④恒流電源供電：接通恒流電源，調整各恒流電源的電流值；

⑤采集和分析數據：每隔一段時間向水箱溶液中補充離子，并采集人工珊瑚礁生成的形狀、厚度和質量數據，通過分析得出電流、形狀和材料等影響因素的最佳使用范圍。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、可以研究人工珊瑚礁工程中不同因素對人工珊瑚礁生長的影響，通過更變陽極和陰極材料、形狀尺寸，控制電流大小和通氣速率等就可以完成不同的試驗，操作簡單方便，可以循環使用。

2、可以有效的進行人工珊瑚礁生長影響因素的相關研究并能夠通過分析得出各個影響因素的最佳使用范圍，從而為人工珊瑚礁的應用打下良好的基礎。

附圖說明

圖1為試驗模型裝置的結構示意圖。

圖1中，1為透明水箱，2為支架，3為陽極，4為陽極桿，5為陰極，6為陰極桿，7為空氣泵，8為恒流電源。

圖2為人工珊瑚礁生長的反應機構示意圖。

圖2中，1為透明水箱，3為陽極，5為陰極。

圖3為“桿架系統”的結構圖。

圖3中，2為支架，4為陽極桿，6為陰極桿。

具體實施方式