[发明专利]一种重力流长距离输水管道模拟装置及模拟方法

说明书

本发明提供一种重力流长距离输水管道模拟装置及模拟方法，所述装置包括管道构件、支撑构件、驱动管道构件旋转的动力构件和测量构件，其中，管道构件中的注水管(2)和取样放空管(5)与环形模拟管道(1)相连通。本发明所述模拟方法步骤包括，选定环形模拟管道(1)的材质，设定水流速度，通过注水管(2)加入水源水和药剂，调节压力，开启变频驱动电机(9)，带动中心转筒(8)旋转，驱动圆形托板(6)及其上的环形模拟管道(1)转动。管内的水源水与管壁间的相对运动可模拟实际工程中无泵驱动的重力流长距离输水管内的水流情况，以研究管道内的沿程水质变化及水生物生长和繁殖情况。本装置具有贴近实际的模拟能力，具有更强的实用性。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种重力流长距离输水管道模拟装置及模拟方法。

背景技术

随着我国经济发展及人民生活水平的提高，工业和生活用水量均不断增大，各种各样的取水工程也日益增多，其中不乏长度在十公里以上的重力流长距离输水管道。无论是淡水还是海水，由于其中生长着种类丰富、数量众多的水生物，特别是生长着繁殖能力很强的污损生物，使得输水管道不得不面对严重的生物繁殖和堵塞问题，对重力流长距离输水管道更是如此。此外，在长距离输水管道中，水源水中的溶解氧及某些营养性物质会由于水生物的消耗而减少，从而引起水质的明显变化。因此，明确水源水在重力流长距离输水管道中的水质变化情况以及水生物在管道中的生长、繁殖、迁移和耐药性等特性，无疑对控制输水水质和制定污损生物防除方案具有重要的工程参考价值。

通常，为了工程设计和运行管理的需要，在重力流长距离输水管道建设之前就需要对水质变化特征以及水生物的生长和繁殖特性进行明确，因此借助长距离输水管渠的模拟设备进行相关实验研究存在技术上和经济上的必要性。然而，在已有的专利文献中，虽然已公开了有关长距离输水的模拟装置，但是对于重力流长距离输水管道，尤其是可能出现海洋污损生物繁殖的重力流长距离输水管道，其模拟的功能性存在显著不足。例如，发明专利申请(申请公布号：CN102392430A)就公开了一种长距离输水水质模拟装置，该装置主要模拟明渠中的水流在降雨、光照和温度等自然天气变化下的水质。显然，水质在开口明渠和封闭管道内的变化差异(例如水的复氧差异)决定了该装置应用于模拟长距离输水管道是不合适的。发明专利申请(申请公布号：CN105092808A)也公开了一种长距离输水管道模拟装置，该装置主要通过水泵向装置内充水，然后通过推流器推动水流在圆柱形球墨铸铁管道内流动，达到模拟水流长距离长时间流动的目的。但是，当该装置用于研究水生物生长和繁殖特性时，水泵叶轮和推流器对水生物，尤其是对污损生物的连续多次打击将不可避免，而这一点对重力流输水是不存在的，因此该专利申请所述的长距离输水管道模拟装置同样不能用于模拟重力流长距离输水管道。

在实际重力流长距离输水管道中，水源水在封闭、黑暗的管道内流行时间越长，水中的各种成分将变化越大，水生物的生命活动也将明显变化。利用全新原理重新设计更加贴近实际工程环境的重力流长距离输水管道模拟装置，通过实验来研究输水管道中的水生物生长和繁殖情况就显得十分必要。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种与实际工程环境贴近的重力流长距离输水管道模拟装置，实现在实验室中研究实际长距离输水管道中的水质变化情况以及水生物的生长和繁殖情况。

具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种重力流长距离输水管道模拟装置，所述模拟装置包括管道构件、支撑构件、驱动管道构件旋转的动力构件和测量构件，其中，

管道构件包括环形模拟管道1、与环形模拟管道1相连通的注水管2和取样放空管5；

支撑构件包括圆形托板6；

动力构件包括变频驱动电机9以及与其相连的中心转筒8；

测量构件包括超声波流量计4；