[發(fā)明專利]一種模擬黃河泥沙對污染物的吸附及遷移規(guī)律的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510586677.2
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105043937B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜樹國;時振彬;高國芳;汪波;李方躍;王祖蕾;周波;崔曉艷;周學(xué)順;肖晶;李毅謙
• 申請（專利權(quán)）人: 劉金福
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種利用水工模型模擬黃河泥沙對污染物的吸附及遷移規(guī)律的的方法，其IPC國際專利分類號E02B 1/00和E02B 1/02，屬于水利領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著水資源的日益短缺，黃河水對于黃河沿線城市、農(nóng)村的工農(nóng)業(yè)用水及居民飲用水的保障作用也日益突出，如何保證黃河水不被污染，以及一旦污染后如何盡快消除污染，對于保護黃河水質(zhì)非常重要。因此，研究黃河泥沙對于污染物的吸附及其遷移擴散規(guī)律，已經(jīng)成為黃河治理和保護的重要課題。關(guān)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(xué)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(yuǎn)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(fù)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(dǎo)致試驗結(jié)果失真，其結(jié)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(zhǔn)確性。本發(fā)明申請人的合作單位在之前提交的在先專利申請中(還沒有公開)，采用在水輪出口布設(shè)活動壓板及穩(wěn)流板的模擬裝置，起到了非常好的效果，但是，在試驗水流強度達(dá)到一定程度后，活動壓板和穩(wěn)流板會有阻水作用，導(dǎo)致局部產(chǎn)生紊流，仍然對模擬結(jié)果帶來一定的不良影響。本發(fā)明對此進行了進一步的改進。

發(fā)明內(nèi)容：

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(dá)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(shè)計了一種符合天然情況、原理簡單的動態(tài)模擬試驗水槽裝備和模擬方法，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(zhǔn)確的了解擴散過程和吸附、解吸反應(yīng)機理及其相互作用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種模擬黃河泥沙對污染物的吸附及遷移規(guī)律的方法，包括以下步驟：

(一)設(shè)置水工模型：所述水工模型由循環(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(shè)置所述的動力裝置，在另一邊的直線段設(shè)置所述的取樣裝置；所述動力裝置由變速電機、傳動皮帶、水輪組成；變速電機置于鋼板上，所述鋼板通過鋼釬固定在水平地面上，變速電機和鋼板之間設(shè)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(guān)系應(yīng)當(dāng)滿足6h≥R≥4h，葉片的長度L與循環(huán)水槽的水深h的關(guān)系應(yīng)當(dāng)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；在葉片上從上至下設(shè)有四排圓孔，圓孔的直徑R1為5-7mm，圓孔在水平方向的間距為15～20mm，相鄰兩排圓孔在垂直方向的間距從上至下依次為：L1＝3R1，L2＝2R1，L3＝1.5R1，處于葉片兩側(cè)和底部的圓孔與葉片的側(cè)邊及底邊的間距L4＝R1；

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(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo)管，該導(dǎo)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(shè)有一個夾子。

(二)將有一定含沙量的渾水注入循環(huán)水槽中；

(三)啟動變速電機，按照試驗要求的水流條件調(diào)整好變速電機的轉(zhuǎn)速，使渾水水流以一定的流速循環(huán)直至穩(wěn)定；

(四)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；

(五)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；

(六)試驗結(jié)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)化過程的規(guī)律。