风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置及方法
技术领域
本申请涉及于生态环境技术领域，特别是涉及一种风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置及方法。
背景技术
高原湖滨湿地作为高原湖泊流域的重要组成部分和保护屏障，发挥着容纳净化污染物的重要生态功能，对外源污染物具有显著的拦截效果。
对于湖滨湿地的污染物释放、湿地植物生长、微生物群落等研究已十分广泛，绝大多数采用室内实验研究模拟湿地环境，以便于定性定量分析。模拟湿地植物生长环境相关实验研究通常采用静态实验方式，一般采取盆栽方式种植湿地植物，通过不同土壤含水率实现干湿交替等实验过程；对于水动力扰动实验通常将湿地土壤样品等置于玻璃器皿中，使用振荡器振荡模拟风浪。传统实验方法均无法模拟风浪扰动对湿地环境的影响，土壤样品振荡更无法模拟湿地植物生长过程中的风浪扰动过程。
发明内容
针对现有针对湿地环境的室内模拟实验方法无法在湿地植物生长周期内长期实现干湿交替、风浪干扰的模拟的问题，本申请提供一种能够产生固定的风浪干扰条件以模拟植物生长过程中的风浪扰动过程的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置及方法。
本申请的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置，包括：
容纳槽，所述容纳槽为四周及底部封闭顶部开口的容器结构；
所述容纳槽内铺设具有预定高度的湿地底泥，所述湿地底泥上种植有湿地植物；
所述容纳槽内加入水，水面低于湿地底泥的最高处；
所述容纳槽上设置水面扰动装置，用于扰动水面以模拟湖面在不同风速条件下产生的风浪。
可选地，所述湿地底泥的最高处呈平面，所述湿地底泥从所述容纳槽的一侧延伸至容纳槽的另一侧，高度依次降低并形成呈斜坡状;
所述湿地植物种植于所述所述湿地底泥的最高处的平面处。
可选地，所述水面扰动装置包括：
从动轴，贯穿设置在所述容纳槽上，并可转动；
所述从动轴中部固定设置拨片，所述拨片与水面相接触；
所述从动轴一端设置从动轮；
所述从动轮在动力装置的作用下转动并带动所述从动轴转动，进而使得所述拨片拨动水面模拟产生风浪。
可选地，所述的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置，还包括：电机；
所述电机设置于所述容纳槽一侧；
所述电机具有输出轴，所述输出轴上设置主动轮；
所述主动轮与所述从动轴通过传送皮带连接；
所述电机转动时，输出轴带动所述主动轮转动，主动轮通过传送皮带带动从动轴转动，所述从动轴带动从动轴使得从动轴上的拨片转动以拨动水面。
可选地，所述主动轴与从动轮的中心距为550 mm。
可选地，所述从动轴的转速可以分别被设置为60 r/min、50 r/min、40 r/min、30r/min、20 r/min、10 r/min，以分别对应模拟风速为12 m/s、10 m/s、8 m/s、6 m/s、4 m/s、2m/s产生的风浪。
可选地，所述拨片为整体式硬塑料材质，长度300 mm、宽度200 mm，所述拨片沿所述从动轴中心对称。
可选地，水面最高处比湿地底泥最高处低30 mm。
可选地，所述从动轮的外径大于所述主动轮的外径。
根据本申请的另一方面，本申请还提供了一种湿地植物风浪模拟方法，包括设置7组如上所述的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置；
其中，每组包括2个相同的所述风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置；
其中，1组未设置水面扰动装置；另外6组分别对应模拟风速为12 m/s、10 m/s、8 m/s、6m/s、4 m/s、2 m/s以模拟不同风浪条件下高原湖滨湿地的风浪扰动自然情况。
上述技术方案通过设置容纳槽，并在容纳槽内铺设具有预定高度的湿地底泥，所述湿地底泥上种植有湿地植物；然后在容纳槽内加入水，并使得水面低于湿地底泥的最高处，进而模拟出湿地植物的生态环境，另外在容纳槽上设置水面扰动装置，用于扰动水面以模拟湖面在不同风速条件下产生的风浪，进而可以实现产生固定的风浪干扰条件以模拟植物生长过程中的风浪扰动过程，整体结构设计简洁，实用性高，能很好地模拟湿地的风浪扰动，进而可以了解湿地植物在不同风浪扰动条件下的自然情况。
附图说明
图1为一个实施例提供的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置的结构示意图。
附图标记：
1-容纳槽；
2-湿地底泥；
3-湿地植物；
4-从动轴；
5-拨片；
6-从动轮；
7-电机；
8-主动轮；
9-传送皮带。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
以下参考附图的描述为便于综合理解有权利要求及其等效内容所定义的本申请的各种实施例；这些实施例包括各种特定细节以便于理解，但这些仅被视为示例性的。因此，本领域技术人员可以理解对在此描述的各种实施例进行各种变化和修改而不会脱离本申请的范围和精神。另外，为简要并清楚地描述本申请，本申请将省略对公知功能和结构的描述。
在以下说明书和权利要求书中使用的术语和短语不限于字面含义，而是仅为能够清楚和一致地理解本申请。因此，对于本领域技术人员，可以理解，提供对本申请各种实施例的描述仅仅是为说明的目的，而不是限制所附权利要求及其等效定义的本申请。
下面将结合本申请一些实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本申请实施例中使用的术语是仅仅处于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一”、“一个”、“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相绑定的列出项目的任何或所有可能组合。表达“第一”、“第二”、“所述第一”和“所述第二”是用于修饰相应元件而不考虑顺序或者重要性，仅仅被用于区分一种元件与另一元件，而不限制相应元件。
如图1所示，本申请的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置，包括：
容纳槽1，所述容纳槽1为四周及底部封闭顶部开口的容器结构；
所述容纳槽1内铺设具有预定高度的湿地底泥2，所述湿地底泥2上种植有湿地植物3；
所述容纳槽1内加入水，水面低于湿地底泥2的最高处；
所述容纳槽1上设置水面扰动装置，用于扰动水面以模拟湖面在不同风速条件下产生的风浪。
可选地，所述湿地底泥2的最高处呈平面，具体地，平面约300 mm宽，种植湿地植物3（香蒲等），可种2-3棵，所述湿地底泥2从所述容纳槽1的一侧延伸至容纳槽1的另一侧，高度依次降低并形成呈斜坡，高度从300 mm至50 mm。
所述湿地植物3种植于所述所述湿地底泥2的最高处的平面处。
可选地，所述水面扰动装置包括：
从动轴4，贯穿设置在所述容纳槽1上，并可转动；
所述从动轴4中部固定设置拨片5，所述拨片5与水面相接触；
所述从动轴4一端设置从动轮6；
所述从动轮6在动力装置的作用下转动并带动所述从动轴4转动，进而使得所述拨片5拨动水面模拟产生风浪。
可选地，所述的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置，还包括：电机7（220V，额定转速60r/min）；
所述电机7设置于所述容纳槽1一侧；
所述电机7具有输出轴，所述输出轴上设置主动轮8；
所述主动轮8与所述从动轴4通过传送皮带9连接；
所述电机7转动时，输出轴带动所述主动轮8转动，主动轮8通过传送皮带9带动从动轴4转动，所述从动轴4带动从动轴4使得从动轴4上的拨片5转动以拨动水面。从动轮6与皮带可更换。
可选地，所述主动轴与从动轮6的中心距为550 mm。从动轮6外径分别为60 mm、72mm、90 mm、120 mm、180 mm、360 mm，从动轮6与皮带可更换。从动轮6带动从动轴4以相同转速运转，主动轮8与从动轮6传动比分别为1：1、1：1.2、1：1.5、1：2、1：3、1：6。根据以上传动比，可选地，所述从动轴4的转速可以分别被设置为60 r/min、50 r/min、40 r/min、30 r/min、20 r/min、10 r/min，以分别对应模拟风速为12 m/s、10 m/s、8 m/s、6 m/s、4 m/s、2m/s产生的风浪。
可选地，所述拨片5为整体式硬塑料材质，长度300 mm、宽度200 mm，所述拨片5沿所述从动轴4中心对称。
可选地，水面最高处比湿地底泥2最高处低30 mm，可人工调节。
可选地，所述从动轮6的外径大于所述主动轮8的外径。
根据本申请的另一方面，本申请还提供了一种湿地植物3风浪模拟方法，包括设置7组如上所述的风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置；
其中，每组包括2个相同的所述风浪扰动条件的湖滨湿地模拟装置；
其中，1组未设置水面扰动装置；另外6组分别对应模拟风速为12 m/s、10 m/s、8 m/s、6m/s、4 m/s、2 m/s以模拟不同风浪条件下高原湖滨湿地的风浪扰动自然情况。上述从动轮6可更换（一般固定不动），通过更换从动轮6外径大小来改变风浪的频率和波高，实验时设置平行组两组，共7×2=14套设备，每一套都由相同的不锈钢金属槽构成，放置相同的底泥和水，种植湿地挺水植物（香蒲）。其中两套不加装电机7，主、从动轮6，拨片5等装置，即风速为0 m/s的无风浪组，作为对照组。其余12套为6组，分别对照上述风浪级别。通电开启电机7，模拟不同风浪条件下高原湖滨湿地的风浪扰动自然情况。
上述技术方案通过设置容纳槽1，并在容纳槽1内铺设具有预定高度的湿地底泥2，所述湿地底泥2上种植有湿地植物3；然后在容纳槽1内加入水，并使得水面低于湿地底泥2的最高处，进而模拟出湿地植物3的生态环境，另外在容纳槽1上设置水面扰动装置，用于扰动水面以模拟湖面在不同风速条件下产生的风浪，进而可以实现产生固定的风浪干扰条件以模拟植物生长过程中的风浪扰动过程，整体结构设计简洁，实用性高，能很好地模拟湿地的风浪扰动，进而可以了解湿地植物3在不同风浪扰动条件下的自然情况。与传统实验相比，可以更接近真实情况模拟风浪干扰下湿地挺水植物的生长环境，可以在植物长期生长（1-3个月）的实验周期内持续模拟。改变以往室内实验静态种植植物的方法，使植物根系微生物群落结构，养分吸收，根系分泌物释放，根系呼吸等过程更接近自然情况。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
