研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置

摘要

本发明公开了一种研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置，包括固定在安装板上的光源、控制光源的自动开关控制器和水箱，所述水箱位于光源下方，在水箱与光源之间设有可调节光源强度的可控转盘，所述水箱沿高度方向依次设有若干个水温传感器，水温传感器与信号采集装置连接。本发明的一种研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置，以研究不同光照强度、光照时间等各种不同实验条件下，垂向水温产生的变化，以及是否能满足垂向水温分层结构的特性。该实验研究装置可以较为真实地模拟自然界中的周期光照对水体的作用，以及相应的变化规律，且装置简单，功能实用。

说明书

技术领域

本发明涉及研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置，属于一种模拟实验装置。

背景技术

水库建成后，库区水体水文参数、流动状态以及受流动状况作用明显的热量输运过程随之发生改变，形成特有的水温分布特性。尤其是大型水库，目前一般认为，沿水深方向的水温分布特性从水面到库底可分为同温层、温跃层、滞温层三大层化结构形式。下泄水温较建坝前的天然河道水温明显降低，由于水温是河道水质的重要影响因子，原生状态的河流经过长期演变，其水文、气候、生态等要素之间已处于平衡状态，当低温水体进入河道之后，打破了河道已有的平衡。河道生态环境要素之间相互制衡关系的改变，将会直接影响到依附河道水环境生长的动植物种群生存空间和生命周期，同时也会影响到相关的农牧林业的灌溉和生产生活用水等。因此，研究水库中水体温度分层现象具有很重要的意义。

工程研究表明，水库水体在坝前水深方向会呈现不同程度的水温分层现象。而影响水温分层的因素主要包含：周期光照、气温、水的密度和比热、风速、藻华堆积等等，为了研究水体温度在周期光照条件下的变化规律，目前迫切需要一种能够实现研究水体温度在周期光照条件下的变化规律的实验装置。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置，以研究不同光照强度、光照时间等各种不同实验条件下，垂向水温产生的变化，以及是否能满足垂向水温分层结构的特性；该实验研究装置可以较为真实地模拟自然界中的周期光照对水体的作用，以及相应的变化规律，且装置简单，功能实用。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置，包括固定在安装板上的光源、控制光源的自动开关控制器和水箱，所述水箱位于光源下方，在水箱与光源之间设有可调节光源强度的可控转盘，所述水箱沿高度方向依次设有若干个水温传感器，水温传感器与信号采集装置连接。

作为优选，所述可控转盘包含圆形的上层叶片和下层叶片，上层叶片和下层叶片均圆周均布设有通孔，上层叶片通过装夹装置安装在安装板上，上层叶片下表面的中心安装有电机，电机与控制器连接，电机通过转轴与下层叶片的中心连接，通过转动下层叶片，调整上层叶片和下层叶片通孔的重合面积，从而达到调整光照强度的目的。

作为优选，所述装夹装置包含连接杆和位于连接杆端部的铁夹，所述铁夹夹持上层叶片的叶片边沿，连接杆与安装板固定连接。

作为优选，所述光源包括太阳模拟光源和灯罩，所述灯罩与安装板固定连接，太阳模拟光源位于灯罩内。

有益效果：本发明的研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置，装置简单，功能实用，通过上述水体温度在周期光照条件下的实验研究装置，可以研究不同光照强度、光照时间等各种不同实验条件下，水库垂向水温产生的变化规律，以及是否能满足垂向水温分层结构的特性。该实验装置分析研究水体温度在周期光照条件下的变化规律，对水库水温分层问题的研究提供了一定的技术支持。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中可控转盘的主视结构示意图。

图3为图2的中A-A剖视图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的一种研究水体温度在周期光照条件下变化规律的实验装置，包括固定在安装板8上的光源、控制光源的自动开关控制器3和水箱7，所述光源包括太阳模拟光源1和灯罩2，太阳模拟光源1可以为模拟太阳光灯泡，所述灯罩2与安装板8固定连接，太阳模拟光源1位于灯罩2内，所述水箱7位于光源正下方，在水箱7与光源之间设有可调节光源强度的可控转盘4，所述水箱7沿高度方向依次设有若干个水温传感器5，水温传感器5与信号采集装置6连接。

在本发明中，所述可控转盘4包含圆形的上层叶片4-1和下层叶片4-2，上层叶片4-1和下层叶片4-2均圆周均布设有通孔，上层叶片4-1通过装夹装置安装在安装板8上，上层叶片4-1下表面的中心安装有电机4-3，电机4-3与控制器连接，电机4-3通过转轴4-4与下层叶片4-2的中心连接，通过转动下层叶片4-2，调整上层叶片4-1和下层叶片4-2通孔的重合面积，从而达到调整光照强度的目的。所述装夹装置包含连接杆和位于连接杆端部的铁夹，所述铁夹夹持上层叶片4-1的叶片边沿，连接杆与安装板8固定连接。通过控制器控制电机4-3转动的速度，从而下层叶片4-2缓慢转动，当上下两层叶片重合时，照射到水体上的光照强度最大；上下两层叶片的位置完全不同时，把上面的光源完全遮挡住，此时照射到水体上的光照强度为0；转动的过程中，光照强度从0逐渐变大或逐渐变小。通过控制下层转盘的转动，使得照射到水箱7中水体的太阳光照是周期光照，真实的再现自然界中的太阳光照。

所述多点同步水温采集系统包括水温传感器5和信号采集装置6。其中，水温传感器5均匀布设在水箱7的一侧，与水体相接触，具体见示意图1。所述的水温传感器5和信号采集装置6相连接。通过上述水温采集系统得到水箱7内设定层的水温。

采用上述实验装置，研究水体温度在周期光照条件下的变化规律。为了排除其他干扰因素，实验在恒温的环境中进行，保持室内环境温度湿度相对稳定，在实验开始前，首先需将水箱7中的水体静置一段时间，再通过多点同步水温采集系统量测各设定层水体的初始水温。在实验过程中，通过可控转盘4控制太阳光照强度，采用太阳光照强度测试仪量测光照强度大小。通过自动开关控制器3，设定具体的时间开启和关闭太阳模拟光源1，控制光照时间，从而控制对水库水体进行太阳光照的光照总量。在太阳光照结束的同时，通过信号采集系统得到此时各设定层的水温。按照上述过程，进行多组次的平行试验，得到多组次条件下的垂向水温，分析水库垂向水温产生的变化规律，以及是否能满足垂向水温分层结构的特性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。