本技术公开了一种模拟海岸水库营养盐迁移转化的实验装置及其实施方法,包括从左到右分隔为地下水补给区、海岸水库模拟区和海水区的模拟水槽、与地下水补给区相连的陆源补给系统、与海水区相连的潮汐生成系统、位于海岸水库模拟区和海水区分界处且用于调控堤坝参数模拟海岸水库环境的堤坝模拟系统、用于模拟污染物从地表地下进入海岸水库及相邻含水层的营养盐模拟系统、用于采集海岸水库地表地下垂向全断面土壤和水体的垂向全断面采样装置、用于监测点源污染物从地表地下进入海岸水库及相邻含水层营养盐浓度实时变化的营养盐监测系统以及用于拍摄营养盐迁移转化过程的摄像系统。本发明能够直观模拟和表征海岸水库地表‑地下营养盐迁移转化过程。
背景技术
海岸水库是指建立在沿海地区河口或海岸用于存储淡水的综合水利工程,其水源大多是截留的河流入海淡水,是缓解沿海地区水资源短缺的有效途径之一。海岸水库修建使用后取得了良好的经济社会效益,但运行过程中出现的营养盐浓度过高现象严重限制了水库的供水功能,现有一些水库运行后因总氮与氨氮严重超标,超过了水质II类标准限值的40倍,不仅无法满足生产生活用水需求,还引起当地水生态环境恶化;揭示营养盐在海岸水库及相邻含水层的迁移转化过程不仅是科学解决水体富营养化的关键之一,也可以为海岸带地表-地下污染物控制提供有力的理论支持。
关于海岸水库及相邻含水层营养盐迁移转化的机制研究,常用的研究方法包括现场监测和数值模拟。现场观测主要是通过在海岸水库和侧岸布设监测点,通过固定时间间隔的取样与水化学分析,对海岸水库及相邻含水层不同深度的营养盐赋存形态和浓度分布进行对比,确定营养盐时空分布规律。数值模拟是通过对海岸水库及相邻含水层水文地质条件进行概化,利用变密度变饱和度特征数值模拟软件,构建数值模型并分析营养盐的迁移路径。然而现场观测需要大量人力物力资源,且无法做到长期连续监测,很难刻画海岸水库及相邻含水层迁移转化规律;而数值模拟受水文地质概化、边界条件、网格离散方法和迭代算法的影响,只能提供营养盐的近似数值解。
通过室内实验反演海岸水库污染物的运移过程,也是研究海岸水库及相邻含水层污染物迁移转化的重要手段。但目前是室内实验装置,主要集中在海岸水库的海水入侵过程的定性或定量研究上,缺乏营养盐反应运移的模拟与监控装置,很难直接观测营养盐的赋存形态、浓度、硝化反硝化反应速率的时空分布,无法进行海岸水库营养盐迁移转化的实验。
因此,亟待解决上述问题。
实现思路