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    一種研究紊流脈動強度對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替影響的方法技術(shù)

    技術(shù)編號:8583977 閱讀:248 留言:0更新日期:2013-04-17 18:25
    本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種研究紊流脈動強度對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替影響的方法,1)先在水箱內(nèi)放置振動格柵,并在水箱中加入實驗水體使振動格柵淹沒于水體中;2)在電機的驅(qū)動下使振動格柵在上下方向來回振動,在振動時,通過日光燈冷光源模擬光照環(huán)境,水箱中設(shè)置可調(diào)式絕緣電熱棒以調(diào)節(jié)水溫;3)在實驗期間,每天觀察并記錄實驗水體的變化,測量水質(zhì)指標(biāo),實驗周期不少于15天。本方法可以消除紊流平均速度和剪切力這兩個因素對研究的影響,解決了水體表層紊流脈動強度的模擬問題,并結(jié)合底泥氮磷營養(yǎng)鹽的析出與吸附、pH、溶解氧等因素,研究了自然水體紊流脈動強度中藻類的生長規(guī)律及優(yōu)勢藻類演替的變化。

    【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

    本專利技術(shù)涉及對水體中藻類生長研究方法的改進,具體指,屬于藻類生長規(guī)律研究和水體富營養(yǎng)化預(yù)防和治理領(lǐng)域。
    技術(shù)介紹
    水體富營養(yǎng)化是全球性的水環(huán)境問題,它導(dǎo)致藻類異常增殖形成水華,水體腥臭難聞,魚類大量死亡,水質(zhì)急劇下降并失去其使用價值。藻類水華爆發(fā)涉及營養(yǎng)鹽、水動力、環(huán)境等多方面因素。以往研究多集中在營養(yǎng)鹽方面,即考慮如何通過減少水體中氮磷等營養(yǎng)鹽濃度控制藻類生長繁殖,而對于影響藻類生長規(guī)律的水動力因素研究較少。僅有的研究也只是對流速或流態(tài)進行分析,且尚未形成統(tǒng)一結(jié)論。這主要是由于水動力因素復(fù)雜多變,其涉及次級河流回水、風(fēng)力以及降雨等因子,物理化學(xué)過程難以分析,相關(guān)物理量難于測量。目前的水動力因素研究方法籠統(tǒng),單一,不夠深入和具體,影響了對水體藻類生長及優(yōu)勢藻類演替機理等的深入研究。自然水體中,紊流脈動對于藻類生長影響較為突出。例如,三峽庫區(qū)蓄水后的次級河流回水段,盡管水庫蓄水區(qū)的流速極低,但水力半徑較大,流動仍然處于紊流狀態(tài),水華頻繁爆發(fā);在淺水湖泊類水體藻華發(fā)生事件中,風(fēng)引起水體表層持續(xù)頻繁擾動,形成紊流脈動,也成為明顯的誘因。目前,由于直接紊流脈動的測量非常困難,國內(nèi)外學(xué)者對紊流脈動對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替的研究較少。另外,由于紊流涉及三個關(guān)鍵因素一紊流平均速度、剪切力和紊流脈動強度,即使有研究紊流脈動對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替的影響,也只是籠統(tǒng)的研究,即紊流所有因素的共同作用下的影響,而不能將紊流三個關(guān)鍵因素各自對藻類生長的影響分別表述,因為在 目前的研究水平下,當(dāng)研究其中一個因素對藻類生長的影響時,還難以將其余兩個因素剔除。比如要研究紊流脈動強度對藻類生長的影響時,就難以剔除紊流平均速度和剪切力這兩個因素的影響。因此,這三個因素各自對藻類生長的影響如何,目前掌握得非常少,也難以有效利用這些因素的影響來針對性地進行水體富營養(yǎng)化的預(yù)防和治理。
    技術(shù)實現(xiàn)思路
    針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足,本專利技術(shù)提供,本方法可以消除紊流平均速度和剪切力這兩個因素對研究的影響,解決了水體表層紊流脈動強度的模擬問題,并結(jié)合底泥氮磷營養(yǎng)鹽的析出與吸附、pH、溶解氧等因素,研究了自然水體紊流脈動強度中藻類的生長規(guī)律及優(yōu)勢藻類演替的變化。本專利技術(shù)實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下,按如下步驟進行 1)先在一個透光水箱內(nèi)放置水平的振動格柵,振動格柵孔隙率大于60%,并在水箱中加入實驗水體使振動格柵淹沒于水體中,實驗水體取至自帶藻類的自然水體; 2)在電機的驅(qū)動下,使振動格柵在上下方向來回振動,振動頻率O.5 2. OHz,由格柵振動頻率表征紊流脈動強度;振動格柵振動的最高位低于水面8 IOcm以模擬水體表層的紊流脈動強度; 在振動格柵按上述頻率振動時,通過水箱外上方設(shè)置的日光燈冷光源以模擬光照環(huán)境,且日光燈冷光源的光照強度可調(diào)節(jié);水箱中設(shè)置可調(diào)式絕緣電熱棒以調(diào)節(jié)水溫; 3)在實驗期間,每天觀察并記錄實驗水體的變化至少一次,實驗測量水質(zhì)指標(biāo)包括Ch1-a濃度、總氮量、總磷量、pH值和溶解氧濃度,實驗周期不少于15天。在水箱底部鋪設(shè)5. 0-6. Ocm厚的海綿層,以對格柵振動產(chǎn)生的水波在水箱底部反射后帶來的疊加現(xiàn)象進行消波處理;或者在水箱底部鋪設(shè)5. 0-6. Ocm厚的富含氮磷營養(yǎng)鹽的河流底泥。水箱底部鋪設(shè)海綿層可以用于研究紊流脈動強度對自然水體混合藻生長規(guī)律及對水環(huán)境的影響,鋪設(shè)河流底泥可以用于研究淺層水體不同紊流脈動強度下對底泥氮磷營養(yǎng)鹽的析出以及藻類生長的影響。本專利技術(shù)實現(xiàn)格柵振動的具體方案為所述水箱位于鋼結(jié)構(gòu)支架內(nèi),電機固定在鋼結(jié)構(gòu)支架上方,在電機的輸出軸上安裝有傳動圓盤;在傳動圓盤上通過銷軸安裝有可繞銷軸轉(zhuǎn)動的偏心傳動桿,偏心傳動桿通過銷軸與豎直的格柵傳動桿活動連接,振動格柵固定在格柵傳動桿上;在水箱底部設(shè)有豎向的導(dǎo)向套筒,格柵傳動桿下端位于導(dǎo)向套筒中并在電機帶動格柵傳動桿上下移動時不脫離導(dǎo)向套筒。上述實現(xiàn)格柵振動的結(jié)構(gòu)即構(gòu)成本方法使用的垂直振動格柵紊流裝置。本專利技術(shù)在水華預(yù)防 與治理方面提供了新的研究突破方向,提供了一種剔除紊流其它影響因素、僅研究紊流脈動這一水動力因子對藻類生長規(guī)律以及優(yōu)勢藻類演替影響的模擬研究方法。在研究的同時,結(jié)合水箱底部填充富含氮磷等營養(yǎng)鹽的河流底泥,改變光照、水溫以及PH等條件,就形成了水動力因素、營養(yǎng)鹽因素以及環(huán)境因素對藻類生長影響綜合影響體系。本專利技術(shù)將格柵垂直振動應(yīng)用于環(huán)境水力學(xué)和微生物相結(jié)合的領(lǐng)域,改變了研究水華的傳統(tǒng)思路,實現(xiàn)紊流脈動強度這一單一因素對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替影響的研究,所得研究結(jié)果對于水華預(yù)防治理具有理論指導(dǎo)意義。本專利技術(shù)使用的垂直振動格柵紊流裝置結(jié)構(gòu)簡單、制作方便且便于管理和使用。附圖說明圖1-本專利技術(shù)垂直振動格柵紊流裝置立體結(jié)構(gòu)圖。圖2-本專利技術(shù)垂直振動格柵紊流裝置正面結(jié)構(gòu)圖。圖3-本專利技術(shù)振動格柵結(jié)構(gòu)圖。具體實施例方式格柵紊流是一種研究紊流水體的有效手段,較多的應(yīng)用于水體分層研究、泥沙運動規(guī)律研究以及污染物吸附與析出等其他領(lǐng)域。1939年Rouse首次使用振動格柵紊流研究泥沙懸浮,隨后Hopfinger和Toly使用熱膜探頭測量紊流脈動均方根速度,提出了均方根速度表達式本文檔來自技高網(wǎng)
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    【技術(shù)保護點】
    一種研究紊流脈動強度對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替影響的方法,其特征在于,按如下步驟進行:1)先在一個透光水箱內(nèi)放置水平的振動格柵,振動格柵孔隙率大于60%,并在水箱中加入實驗水體使振動格柵淹沒于水體中,實驗水體取至自帶藻類的自然水體;2)在電機的驅(qū)動下,使振動格柵在上下方向來回振動,振動頻率0.5~2.0Hz,由格柵振動頻率表征紊流脈動強度;振動格柵振動的最高位低于水面8~10cm以模擬水體表層的紊流脈動強度;在振動格柵按上述頻率振動時,通過水箱外上方設(shè)置的日光燈冷光源以模擬光照環(huán)境,且日光燈冷光源的光照強度可調(diào)節(jié);水箱中設(shè)置可調(diào)式絕緣電熱棒以調(diào)節(jié)水溫;3)在實驗期間,每天觀察并記錄實驗水體的變化至少一次,實驗測量水質(zhì)指標(biāo)包括Chl?a濃度、總氮量、總磷量、pH值和溶解氧濃度,實驗周期不少于15天。

    【技術(shù)特征摘要】
    1.一種研究紊流脈動強度對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替影響的方法,其特征在于,按如下步驟進行 1)先在一個透光水箱內(nèi)放置水平的振動格柵,振動格柵孔隙率大于60%,并在水箱中加入實驗水體使振動格柵淹沒于水體中,實驗水體取至自帶藻類的自然水體; 2)在電機的驅(qū)動下,使振動格柵在上下方向來回振動,振動頻率O.5 2. OHz,由格柵振動頻率表征紊流脈動強度;振動格柵振動的最高位低于水面8 IOcm以模擬水體表層的紊流脈動強度; 在振動格柵按上述頻率振動時,通過水箱外上方設(shè)置的日光燈冷光源以模擬光照環(huán)境,且日光燈冷光源的光照強度可調(diào)節(jié);水箱中設(shè)置可調(diào)式絕緣電熱棒以調(diào)節(jié)水溫; 3)在實驗期間,每天觀察并記錄實驗水體的變化至少一次,實驗測量水質(zhì)指標(biāo)包括Ch1-a濃度、總氮量、總磷量、pH值和溶解氧濃度,實驗周期不少于15天。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究紊流脈動強度對藻類生長及優(yōu)勢藻類演替影響的方法,...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:龍?zhí)煊?/a>,傘磊趙廣肖星劉佳安強雷雨
    申請(專利權(quán))人:重慶大學(xué)
    類型:發(fā)明
    國別省市:

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