基于低成本传感技术的食盐示踪剂在人工湿地水动力特性表征中的应用评估

本研究针对人工湿地水力特性表征需求，来自某研究团队通过开发低成本Arduino传感器与计算成像技术，系统评估了食盐(NaCl)作为示踪剂在实验室尺度湿地模型中的水动力学行为。研究发现示踪剂在各类流态下均出现底部沉积现象，所构建的成像分析方法为湿地水力效率(λ)、理论停留时间(tn)等参数计算提供了创新方案，对优化湿地污水处理系统具有重要实践价值。

　　

通过采用低成本Arduino传感器进行数据采集，并结合计算成像技术监测实验室尺度湿地中的流动状态，本研究对食盐作为示踪剂在人工湿地水动力表征中的行为进行了水动力学评估。实验使用容积100升的圆形水箱，内填砾石基质，并设置了56个采样点。共开展五组测试：三组为仅充水状态，两组为水与0.27米厚粗骨料层（孔隙率45%，符合典型湿地特征）的组合条件。纯水实验采用升流式配置（流量7.2 L·h^?1）与降流式配置（流量3.6/7.2 L·h^?1）。通过循环水箱中电极的电信号与电导率-浓度相关性获取水力诊断数据，并利用处理软件构建控制体积以分析示踪剂羽流随时间演化。针对不同水箱水位，计算了浓度曲线及水力效率参数（包括短流现象、水力效率λ、理论停留时间t_n和平均停留时间t_m）。彩色映射图显示所有测试流态下示踪剂均在水箱底部发生密度驱动沉积。成像结果清晰呈现了食盐示踪剂在特定配置下的沉积与扩散行为，本研究建立的成像方法可推广至其他研究场景并适配不同应用需求。