本发明专利技术公开了一种河流入海模拟装置及模拟分析方法，本装置旨在通过建立一个河流入海泥沙模型，模拟若干河流在水动力作用下，携带河流泥沙沉积物入海时受到外界环境的影响。对外界环境（降水带来的河流入海径流量，海洋环境中的风化作用）进行改变后，进行海洋中汇区沉积物泥沙的采集，将源区和汇区的沉积物进行元素和同位素对比，从而可以分析不同径流量影响下汇区沉积物的沉积量的变化，以及不同风化强度对于不同物源指标应用时产生的变化。强度对于不同物源指标应用时产生的变化。强度对于不同物源指标应用时产生的变化。
【技术实现步骤摘要】
一种河流入海模拟装置及模拟分析方法
[0001]本专利技术涉及一种河流入海模拟装置及模拟分析方法，属于试验模拟装置
技术介绍
[0002]河流沉积物入海的源
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汇模式(source to sink)在近几十年来被国内外诸多学者广泛关注和研究。当前，一些学者认为洋流是海洋中沉积物运移的主要动力，并认为洋流的强弱是决定不同河流的泥沙入海后沉积量大小的关键，而另一些学者认为河流的径流量是决定汇区沉积物质量的主要因素。针对海洋沉积物的物源探索，许多学者运用地球化学方法，但是沉积物运移时受到的风化影响会产生地球化学指标的改变，因此，选用一个受风化影响较小的指标至关重要。
[0003]目前，国内外对海洋沉积物物源的研究居多，运用方法也十分广泛。但是对风化产生的指标变化模拟较少，导致一些地球化学指标是否适合做物源分析具有不确定性。同时，对于河流径流量对于海洋中沉积物量的影响也缺乏模拟实验。已有的模拟装置过于简便，未能连续进行不同因素发生变化的模拟，有些装置步骤繁琐，实验不方便，投入资金过高。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种河流入海模拟装置及模拟方法，能够模拟不同径流量大小的对于沉积物质量的影响。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种河流入海模拟装置，包括外部环境模拟系统、河流—海洋泥沙系统、过滤收集与检测系统；所述河流
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海洋泥沙系统包括中空的盛放器、设置在盛放器底部的的不透水层、铺设在所述不透水层上的海洋泥沙沉积物、设置在所述不透水层上的垫块以及设置在所述垫块上的模拟河流；所述盛放器内部可盛装海水，且上端开口，并可拆卸装配有顶盖；盛放器的两端设有出水口；所述外部环境模拟系统包括设置在所述顶盖下表面的降水装置和位于所述盛放器下方的伸缩系统；所述降水装置设置在所述模拟河流的上方；所述降水装置通过与电脑控制器相连接，从而控制降水速度；所述伸缩系统包括沿盛放器长度方向设置在所述盛放器一端的伸缩装置以及设置在所述盛放器另一端的铰链垫块；所述伸缩装置的上端连接盛放器，下端连接地面；所述铰链垫块上端通过铰链与所述盛放器转动连接，下端和地面固定连接；所述伸缩装置通过上下伸缩带动所述盛放器绕铰链转动，从而模拟海洋的均匀潮波；所述过滤收集与检测系统包括设置在所述顶盖下方的流量计；所述顶盖上设置有采样孔，所述采样孔用于通过管式泥沙采样器对所述海洋泥沙沉积物进行深入采样。通过设置降水装置，流量计可以对模拟河流的流量进行调节和监控，通过采样孔配合管式泥沙采样器进行采样，获得沉积物质量，能够模拟不同径流量大小的对于沉积物质量的影响。
[0007]进一步的，所述外部环境模拟系统还包括设置在所述顶盖上的分液漏斗；所述分
液漏斗用于进行稀盐酸的滴加从而通过改变水环境来模拟风化程度的大小；
[0008]所述过滤收集与检测系统还包括用于水体浓度检测的酸浓度检测仪，所述酸浓度检测仪通过软管连通设置在所述盛放器上的水样出样口，从而与所述盛放器相连通获取盛放器内的水体。
[0009]进一步的，所述采样孔包括25个小孔，所述小孔沿着顶盖的长方向和宽方向依次布设成5
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5阵列，孔直径2cm，用于管式泥沙采样器的深入采样。
[0010]进一步的，所述流量计为便携式明渠流量计，所述流量计通过导线连接有设置在所述盛放器外的用于读数的显示器。
[0011]进一步的，所述盛放器为硼硅酸盐玻璃构成，所述出水口内安装有出水管，出水管和出水口边界由环氧树脂密封；
[0012]所述盛放器主要由硼硅酸盐玻璃构成，所述盛放器高为300cm，长600，宽400cm，盛放器内部最下面铺有50cm厚的不透水层，所述不透水层为混凝土模拟岩层；
[0013]所述垫块包括四个独立的混凝土垫台，所述混凝土垫台均为高50cm，长和宽为80cm；所述混凝土垫台和所述不透水层紧贴，且上方放置有所述模拟河流；
[0014]所述模拟河流为四个，且四个模拟河流的泥沙分别为不同河流的沉积物，并设置有槽状河流雏形；所述不透水层上的海水的深度为60cm；
[0015]所述盛放器两侧装有排水孔，所述排水孔设置在所述不透水层上方100cm高度。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种河流入海模拟分析方法，基于第一方面所述的河流入海模拟装置，包括以下步骤：
[0017]采集多种河流泥沙沉积物，并将采集到的河流泥沙沉积物进行过筛，留下粒径为2
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10μm的泥沙，获得多种河流的泥沙；
[0018]将多种河流的泥沙分别放置在各个垫块上；
[0019]向盛放器中倒入海水，使其界面达到出水口最低端；
[0020]打开伸缩装置，带动盛放器绕铰链转动，从而模拟海洋的均匀潮波；
[0021]通过降水装置设置不同降水量，模拟分析不同降水量对于河流泥沙供给量和贡献率的影响。
[0022]进一步的，通过降水装置设置不同降水量，模拟分析不同降水量对于河流泥沙供给量和贡献率的影响的方法包括以下步骤：
[0023]打开降水装置，模拟降雨环境，同时开始计时，将各个模拟河流的入海口的流量计打开，每隔固定时间使用探针从不同的采样孔垂直深入盛放器中，直到碰到混凝土不透水层的顶端为止，随后将探针拔出，观察探针上面泥沙的长度，即海水中泥沙深度，当泥沙深度为2cm时记录一下计时器显示的时间，每个采样孔都要进行探测和计时，记录泥沙深度为4、6、8、10cm时计时器所显示的时间，同时分别记录流量计读数，获得径流量读数；
[0024]当所有采样孔的孔位的泥沙厚度都达到10cm时，关闭伸缩装置，使盛放器水平；
[0025]采集所有采样孔的孔位的泥沙沉积物样品，并进行微量元素检测，获得微量元素浓度的微量元素检测结果；
[0026]进一步的，采集所有采样孔的孔位的泥沙沉积物样品，并进行微量元素检测，获得微量元素浓度的检测结果的方法包括以下步骤：
[0027]用管式泥沙采样器分别采集所有采样孔的孔位的泥沙沉积物样品，将管式泥沙采
样器从盛放器盖的采样孔中垂直放下，直到碰到不透水层顶部为止，接着将采集的最底层10cm泥沙的样品柱分离出来；
[0028]将最底层10cm泥沙的样品柱均匀分成五大段，每一大段平均分成5小段，分别取各小段层位的泥沙进行微量元素检测，获得表示各层位的微量元素浓度的微量元素检测结果。
[0029]进一步的，所述方法还包括模拟分析不同风化强度对地球化学指标的影响；
[0030]所述模拟分析不同风化强度对地球化学指标的影响的方法包括以下步骤：
[0031]使用四个相同的河流入海模拟装置，将河流沉积物样品分别用10％H2O2浸泡24h后取出烘干；
[0032]将每个装置的所有降水系统打开，设定降水量为3L/min，分别在四个河流入海模拟装置中加入不同浓度的盐酸，并且保本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种河流入海模拟装置，其特征在于，包括外部环境模拟系统、河流—海洋泥沙系统、过滤收集与检测系统；所述河流
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海洋泥沙系统包括中空的盛放器、设置在盛放器底部的的不透水层、铺设在所述不透水层上的海洋泥沙沉积物、设置在所述不透水层上的垫块以及设置在所述垫块上的模拟河流；所述盛放器内部可盛装海水，且上端开口，并可拆卸装配有顶盖；盛放器的两端设有出水口；所述外部环境模拟系统包括设置在所述顶盖下表面的降水装置和位于所述盛放器下方的伸缩系统；所述降水装置设置在所述模拟河流的上方；所述降水装置通过与电脑控制器相连接，从而控制降水速度；所述伸缩系统包括沿盛放器长度方向设置在所述盛放器一端的伸缩装置以及设置在所述盛放器另一端的铰链垫块；所述伸缩装置的上端连接盛放器，下端连接地面；所述铰链垫块上端通过铰链与所述盛放器转动连接，下端和地面固定连接；所述伸缩装置通过上下伸缩带动所述盛放器绕铰链转动，从而模拟海洋的均匀潮波；所述过滤收集与检测系统包括设置在所述顶盖下方的流量计；所述顶盖上设置有采样孔，所述采样孔用于通过管式泥沙采样器对所述海洋泥沙沉积物进行深入采样。2.根据权利要求1所述的河流入海模拟装置，其特征在于，所述外部环境模拟系统还包括设置在所述顶盖上的分液漏斗；所述分液漏斗用于进行稀盐酸的滴加从而通过改变水环境来模拟风化程度的大小；所述过滤收集与检测系统还包括用于水体浓度检测的酸浓度检测仪，所述酸浓度检测仪通过软管连通设置在所述盛放器上的水样出样口，从而与所述盛放器相连通获取盛放器内的水体。3.根据权利要求1所述的河流入海模拟装置，其特征在于，所述采样孔包括25个小孔，所述小孔沿着顶盖的长方向和宽方向依次布设成5
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5阵列，孔直径2cm，用于管式泥沙采样器的深入采样。4.根据权利要求1所述的河流入海模拟装置，其特征在于，所述流量计为便携式明渠流量计，所述流量计通过导线连接有设置在所述盛放器外的用于读数的显示器。5.根据权利要求1所述的河流入海模拟装置，其特征在于，所述盛放器为硼硅酸盐玻璃构成，所述出水口内安装有出水管，出水管和出水口边界由环氧树脂密封；所述盛放器高为300cm，长600cm，宽400cm，盛放器内部最下面铺有50cm厚的不透水层，所述不透水层为混凝土模拟岩层；所述垫块包括四个独立的混凝土垫台，所述混凝土垫台均为高50cm，长和宽为80cm；所述混凝土垫台和所述不透水层紧贴，且上方放置有所述模拟河流；所述模拟河流为四个，且四个模拟河流的泥沙分别为不同河流的沉积物，并设置有槽状河流雏形；所述不透水层上的海水的深度为60cm；所述盛放器两侧装有排水孔，所述排水孔设置在所述不透水层上方100cm高度。6.一种河流入海模拟分析方法，基于权利要求1
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5任一项所述的河流入海模拟装置，包括以下步骤：采集多种河流泥沙沉积物，并将采集到的河流泥沙沉积物进行过筛，留下粒径为2
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10μm...
【专利技术属性】
技术研发人员：栗天宁，饶文波，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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