一種植草溝實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種植草溝實驗裝置，由徑流產(chǎn)生裝置、布水裝置、流經(jīng)裝置、收集裝置四部分組成。徑流產(chǎn)生裝置通過控制箱的自動控制，可產(chǎn)生徑流量和污染物濃度隨時間變化的模擬徑流，提高了模擬徑流與天然徑流的相似度，從而提高了實驗精度。布水裝置增加了徑流與植草溝的接觸時間和接觸面積，避免短流現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高其對徑流的削減控制能力。流經(jīng)裝置設(shè)置礫石和粗砂兩層濾層，增加其滲水性的同時，提高其對徑流污染物的削減能力。收集裝置可實現(xiàn)對出流徑流的自動采集，用以實驗分析。通過設(shè)定不同水力負(fù)荷、污染物濃度以及兩者不同的變化規(guī)律，有無布水設(shè)施，布水設(shè)施長短變化等，從而研究這些因素對植草溝徑流削減控制效率的影響。
【專利說明】
一種植草溝實驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種控制城市地表降雨徑流污染的實驗裝置，具體的說，是涉及一種植草溝實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]城市化引發(fā)的徑流非點源污染不斷加重，已經(jīng)成為國內(nèi)外水體惡化、生態(tài)環(huán)境破壞的主要原因之一。大量未經(jīng)處理的地表徑流富含氮磷等一系列污染物，尤其是初期雨水徑流，污染物濃度甚高，這些徑流通過雨水管道直接進(jìn)入受納水體，會造成城市區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重惡化。LID (Low Impact Development，低影響開發(fā)理念)問世以來，人們對雨水的管理開始以采用分散的源頭控制、盡可能使場地開發(fā)以后的水文和地理特征與開發(fā)前相符為指導(dǎo)思想，以分布式、小規(guī)模、生態(tài)化的雨水管理措施為主，盡量保持自然雨水循環(huán)過程，從源頭對雨水徑流進(jìn)行控制，降低洪峰流量和徑流總量，緩解雨水管網(wǎng)的壓力，減輕雨水徑流對受納水體的影響。植草溝作為眾多LID措施中的一種，可以一定程度上實現(xiàn)降雨徑流污染的控制與防治。
[0003]目前利用實驗裝置模擬植草溝對降雨徑流污染控制是研究其作用機理和運行效果的重要方法之一。尤學(xué)一等人在《植草溝模擬實驗裝置與實驗方法》中，公開了一種植草溝模擬實驗裝置與實驗方法，其通過觀測土壤水分及表層水質(zhì)和土壤溶液污染物濃度，可知不同地表措施對植草溝雨水利用效率和徑流污染物調(diào)節(jié)作用的影響程度;閹麗艷等人在《一種生態(tài)植草溝模擬實驗裝置及實驗操作方法》中，提供了一種生態(tài)植草溝模擬實驗裝置，其通過相應(yīng)閥門控制產(chǎn)生降雨徑流、道路徑流與綠地徑流中一種或幾種徑流，定量分析了不同地表措施和不同土壤結(jié)構(gòu)的生態(tài)植草溝對徑流的削減作用和影響程度;羅剛等人在《淺草溝及淺草溝的制造方法》中，通過在植土層下方布置過濾層、土工布層和蓄水層，增加了植草溝的滲水能力，提高了其對土壤滲透系數(shù)較低地區(qū)的雨水蓄洪調(diào)節(jié)能力。
[0004]上述植草溝模擬實驗裝置在徑流模擬方面，均采用了事先配制不同污染物濃度的實驗用水放置于水箱中，設(shè)定不同的水力負(fù)荷和流速來模擬降雨徑流，這一方法與天然降雨徑流存在較大誤差，會導(dǎo)致模擬效果不夠理想，對研究效果產(chǎn)生一定影響。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于，提供一種植草溝實驗裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的模擬徑流與天然降雨產(chǎn)生的徑流有較大誤差的問題，以便更加準(zhǔn)確地模擬研究植草溝對降雨徑流污染的控制效果。除此之外，本實驗裝置改進(jìn)了徑流在植草溝中的流經(jīng)方式，以期提高其對降雨徑流的控制效率。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種植草溝實驗裝置，包括徑流產(chǎn)生裝置、布水裝置、流經(jīng)裝置和收集裝置，所述徑流產(chǎn)生裝置主要由水箱、加藥箱、管式靜態(tài)混合器和控制箱組成，所述水箱的底部通過水管依次連接有電磁閥A、變頻栗A和電磁流量計A，所述加藥箱的底部通過水管依次連接有電磁閥B、變頻栗B和電磁流量計B，所述電磁閥A、變頻栗A、電磁流量計A、電磁閥B、變頻栗B和電磁流量計B均通過電線與所述控制箱相連，所述電磁流量計A和電磁流量計B與所述管式靜態(tài)混合器相連接，流出所述管式靜態(tài)混合器的徑流通過布水閥B流入所述流經(jīng)裝置或通過布水閥A和布水閥C流入所述布水裝置；
[0008]所述流經(jīng)裝置主要由支撐框架和底板組成，所述底板上表面從下到上依次設(shè)有砂石層、礫石層、土壤層和植被層，砂石層和底板之間、礫石層和砂石層之間、礫石層和土壤層之間均設(shè)有土工布，所述底板的下方設(shè)有用于收集滲流的滲流擋板；
[0009]所述布水裝置由分別設(shè)置于所述流經(jīng)裝置兩側(cè)的U型槽構(gòu)成，所述U型槽與所述流經(jīng)裝置相接觸的一側(cè)設(shè)有鋸齒狀豁口，用于實現(xiàn)徑流沿所述鋸齒狀豁口均勻流入所述流經(jīng)裝置中；
[0010]所述收集裝置設(shè)置于所述流經(jīng)裝置的末端，由明渠流量計A、明渠流量計B和自動取樣器組成。
[0011]所述布水閥A和布水閥C可沿著流經(jīng)裝置的長度方向移動，用以實現(xiàn)流經(jīng)裝置的長度變化。
[0012]所述U型槽內(nèi)每間隔Im設(shè)有用于控制布水長度的閘門，所述U型槽的槽深和寬度均為 0.05m，長為 10-50m。
[0013]所述滲流擋板由下凹的拱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，滲流擋板的底部間隔l-2m設(shè)有取樣口。
[0014]所述支撐框架的底部還設(shè)有用于調(diào)節(jié)流經(jīng)裝置的坡度的高度調(diào)節(jié)裝置。
[0015]所述水箱由直徑為lm、高為Im的塑料圓筒構(gòu)成；所述加藥箱由直徑為0.5m、高為
0.5m的塑料圓筒構(gòu)成。
[0016]所述鋸齒狀豁口的深度和寬均為2cm，鋸齒狀豁口之間的間距為5cm。
[0017]所述流經(jīng)裝置的長為10-50111，寬為1-3111，深度為0.5-1.5111，坡度為0-10%。
[0018]所述底板每平方米設(shè)有直徑為3-5mm的圓孔200-1000個。
[0019]所述砂石層的厚度為0.1-0.5m，所述爍石層的厚度為0.1-0.5m，所述土壤層的厚度為0.2-0.5m，所述植被層由長度為0.03-0.1m的草坪草構(gòu)成。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0021 ] (I)本實用新型通過控制箱內(nèi)的自動控制裝置模擬生成地表徑流，可實現(xiàn)徑流中污染物濃度隨時間變化，從而保證模擬徑流與天然徑流的相似度，以更加準(zhǔn)確地模擬植草溝對地表徑流污染的控制效果。
[0022](2)本實用新型通過增加布水裝置，提高了徑流與植草溝的接觸時間，同時增加了徑流流經(jīng)植草溝的過流面積，以期提高植草溝對徑流污染的控制效率。
[0023](3)本實用新型通過滲流擋板收集從植草溝滲透穿過的徑流，通過對滲流流量和水質(zhì)的監(jiān)測，可研究不同布水措施、徑流負(fù)荷、污染物負(fù)荷等指標(biāo)對植草溝控制徑流污染效果的影響。
[0024](4)本實用新型通過徑流產(chǎn)生裝置與布水裝置連接處即布水閥A和布水閥C，沿流經(jīng)裝置的長度方向移動，可輕松實現(xiàn)植草溝長度變化，從而研究其對徑流污染控制效果的影響。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖及部分放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記:1-水箱2-加藥箱3-電磁閥A4-變頻栗A 5_電磁流量計A 6_電磁閥B 7-變頻栗B 8-電磁流量計B 9-管式靜態(tài)混合器10-控制箱11-布水閥A 12-布水閥B 13-布水閥C 14-U型槽15-閘門16-支撐框架17-高度調(diào)節(jié)裝置18-植被層19-土壤層20-爍石層21-砂石層22-土工布23-底板24-滲流擋板25-明渠流量計A 26-明渠流量計B 27-自動取樣器
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述:
[0028]如圖1所示，本實用新型由徑流產(chǎn)生裝置、布水裝置、流經(jīng)裝置、收集裝置四部分組成。
[0029]所述徑流產(chǎn)生裝置由水箱1、加藥箱2、電磁閥A3和電磁閥B6、變頻栗A4和變頻栗B7、電磁流量計A5和電磁流量計B8、管式靜態(tài)混合器9、控制箱1，以及起串聯(lián)作用的水管和電線所組成。水箱I由直徑為Im，高為Im的塑料圓桶構(gòu)成，所述加藥箱2由直徑為0.5m，高為0.5m的塑料圓桶構(gòu)成。水箱I和加藥箱2底部設(shè)有出水管，水箱I底部的出水管通過水管依次連接有電磁閥A3、變頻栗A4和電磁流量計A5，加藥箱2底部的出水管通過水管依次連接有電磁閥B6、變頻栗B7和電磁流量計B8。上述電磁閥A3、變頻栗A4、電磁流量計A5、電磁閥B6、變頻栗B7和電磁流量計B8均通過電線與控制箱10相連，通過控制箱10可對電磁閥A3和電磁閥B6的自動啟閉進(jìn)行控制，對變頻栗A4和變頻栗B7的轉(zhuǎn)速自動調(diào)整，以及對電磁流量計A5和電磁流量計B8的數(shù)據(jù)自動記錄，從而實現(xiàn)所產(chǎn)生徑流水量和污染物濃度隨時間變化，提高其與天然徑流的相似度。經(jīng)電磁流量計A5和電磁流量計B8流出的水和藥劑通過水管匯合進(jìn)入管式靜態(tài)混合器9。流出管式靜態(tài)混合器9的徑流通過出水管有兩種方式進(jìn)入流經(jīng)裝置，一種是分別通過布水閥Al I和布水閥C13流入布水裝置14，另一種是通過布水閥B12直接流入流經(jīng)裝置。
[0030]所述布水裝置由兩條不銹鋼U型槽14組成，U型槽14的槽深5cm，寬度為5cm，長為10-50m，分別水平置于流經(jīng)裝置上方兩側(cè)。U型槽14的里側(cè)上沿每間隔5cm設(shè)有深度和寬度均為2cm的鋸齒狀豁口，從而實現(xiàn)徑流沿鋸齒狀豁口均勻流入流經(jīng)裝置中。U型槽14內(nèi)每間隔Im設(shè)有閘門15，可對其布水長度進(jìn)行控制。徑流產(chǎn)生裝置的出水管可沿布水裝置相對滑動，通過改變?nèi)肓魑恢茫蓪崿F(xiàn)流經(jīng)裝置長度的變化。
[0031 ]所述流經(jīng)裝置由支撐框架16、砂石層21、爍石層20、土壤層19、植被層18、土工布22和底部滲流擋板24組成。流經(jīng)裝置的末端為弧形結(jié)構(gòu)，流經(jīng)裝置的長為10-50m，寬為l_3m，深為0.5-1.5m，坡度為0-10%，其底板23每平方米均勻設(shè)有直徑為3-5mm的圓孔200-1000個。滲流擋板24置于底板23的下方，用于收集及監(jiān)測流經(jīng)裝置的滲流。砂石層21和底板23之間、礫石層20和砂石層21之間、礫石層20和土壤層19之間均隔有土工布22。砂石層21厚度為
0.1-0.5m，爍石層20厚度為0.1-0.5m，土壤層19厚度為0.2-0.5m，植被層18由長為3_10cm草坪草構(gòu)成，生長于土壤層19中。滲流擋板24下凹處間隔l-2m設(shè)有取樣口。高度調(diào)節(jié)裝置17位于流經(jīng)裝置靠近徑流入口處下方底部，可通過其高度的改變來調(diào)節(jié)流經(jīng)裝置的坡度。
[0032]徑流的收集裝置由明渠流量計A25、明渠流量計B26和自動取樣器27組成。明渠流量計A25和明渠流量計B26分別記錄流經(jīng)裝置表面流經(jīng)的徑流流量和滲流流量。自動取樣器27可以固定時間間隔分別采取表面流和滲流水樣。本實施例中自動取樣器27為便攜式水質(zhì)自動采樣器，可同時采集流經(jīng)裝置表面和下方流出的水樣。
[0033]本實用新型一方面通過采用控制箱10自動控制加藥計量和徑流流量，可以實現(xiàn)模擬徑流量和污染物濃度隨時間變化，解決了現(xiàn)有植草溝模擬實驗裝置在徑流模擬方面與天然降雨徑流存在較大誤差，往往導(dǎo)致模擬效果不夠理想的問題；另一方面通過增加布水裝置，意在增加徑流與植草溝的接觸時間和接觸面積，避免徑流在植草溝中出現(xiàn)短流現(xiàn)象，從而提高其對徑流的削減控制能力。
【主權(quán)項】
1.一種植草溝實驗裝置，包括徑流產(chǎn)生裝置、布水裝置、流經(jīng)裝置和收集裝置，其特征在于，所述徑流產(chǎn)生裝置主要由水箱(I)、加藥箱(2)、管式靜態(tài)混合器(9)和控制箱(10)組成，所述水箱(I)的底部通過水管依次連接有電磁閥A(3)、變頻栗A(4)和電磁流量計A(5)，所述加藥箱(2)的底部通過水管依次連接有電磁閥B (6)、變頻栗B (7)和電磁流量計B(8)，所述電磁閥A(3)、變頻栗A(4)、電磁流量計A(5)、電磁閥B(6)、變頻栗B(7)和電磁流量計B(8)均通過電線與所述控制箱(10)相連，所述電磁流量計A(5)和電磁流量計B(8)與所述管式靜態(tài)混合器(9)相連接，流出所述管式靜態(tài)混合器(9)的徑流通過布水閥B(12)流入所述流經(jīng)裝置或通過布水閥A( 11)和布水閥C( 13)流入所述布水裝置； 所述流經(jīng)裝置主要由支撐框架(16)和底板(23)組成，所述底板(23)上表面從下到上依次設(shè)有砂石層(21)、礫石層(20)、土壤層(19)和植被層(18)，砂石層(21)和底板(23)之間、礫石層(20)和砂石層(21)之間、礫石層(20)和土壤層(19)之間均設(shè)有土工布(22)，所述底板(23)的下方設(shè)有用于收集滲流的滲流擋板(24); 所述布水裝置由分別設(shè)置于所述流經(jīng)裝置兩側(cè)的U型槽(14)構(gòu)成，所述U型槽(14)與所述流經(jīng)裝置相接觸的一側(cè)設(shè)有鋸齒狀豁口，用于實現(xiàn)徑流沿所述鋸齒狀豁口均勻流入所述流經(jīng)裝置中； 所述收集裝置設(shè)置于所述流經(jīng)裝置的末端，由明渠流量計A( 25)、明渠流量計B (26)和自動取樣器(27)組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述布水閥A(11)和布水閥C(13)可沿著流經(jīng)裝置的長度方向移動，用以實現(xiàn)流經(jīng)裝置的長度變化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述U型槽(14)內(nèi)每間隔Im設(shè)有用于控制布水長度的閘門(15)，所述U型槽(14)的槽深和寬度均為0.05m，長為10-50m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述滲流擋板(24)由下凹的拱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，滲流擋板(24)的底部間隔l-2m設(shè)有取樣口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述支撐框架(16)的底部還設(shè)有用于調(diào)節(jié)流經(jīng)裝置的坡度的高度調(diào)節(jié)裝置(17)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述水箱(I)由直徑為lm、高為Im的塑料圓筒構(gòu)成;所述加藥箱(2)由直徑為0.5m、高為0.5m的塑料圓筒構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述鋸齒狀豁口的深度和寬均為2cm，鋸齒狀豁口之間的間距為5cm ο8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述流經(jīng)裝置的長為10-50m，寬為l-3m，深度為0.5-1.5m，坡度為0-10 %。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述底板(23)每平方米設(shè)有直徑為3-5mm的圓孔200-1000個。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種植草溝實驗裝置，其特征在于，所述砂石層(21)的厚度為.0.1-0.5m,所述爍石層(20)的厚度為0.1-0.5m,所述土壤層(19)的厚度為0.2-0.5m，所述植被層(18)由長度為0.03-0.1m的草坪草構(gòu)成。
【文檔編號】G01N33/24GK205679599SQ201620563319
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月8日 公開號201620563319.X, CN 201620563319, CN 205679599 U, CN 205679599U, CN-U-205679599, CN201620563319, CN201620563319.X, CN205679599 U, CN205679599U
【發(fā)明人】田一梅, 高波
【申請人】天津大學(xué)