專利名稱：用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置， 它設(shè)計的植物滯留系統(tǒng)用于對徑流水質(zhì)影響的動力學(xué)研究，并優(yōu)化植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。屬于環(huán)境工程和生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
城市非點(diǎn)源污染控制問題是當(dāng)前國際科學(xué)研究和社會關(guān)注的焦點(diǎn)。解決水資源缺短、改善水生態(tài)與水環(huán)境已成為我國長期而艱巨的重要任務(wù)。減少地表徑流和控制污染物質(zhì)進(jìn)入水體的一項技術(shù)措施為植物滯留系統(tǒng)。目前植物滯留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及各組成要素對水質(zhì)水量運(yùn)移的影響尚未清楚，同時實驗裝置設(shè)計及方法研究尚未完善。為此，植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗研究及應(yīng)用對有效控制城市非點(diǎn)源污染、實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)城市水環(huán)境、建立生態(tài)城市意義重大。到目前為止，國內(nèi)還沒有現(xiàn)成的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和要求，通過實驗研究提供植物滯留系統(tǒng)最優(yōu)結(jié)構(gòu)為應(yīng)用植物滯留系統(tǒng)至控制城市非點(diǎn)源污染，減少徑流量及提供低影響的生態(tài)措施是迫在眉睫。針對實驗需求本實用新型對水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置進(jìn)行設(shè)計。本實用新型設(shè)計的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗裝置具有能同時進(jìn)行多個實驗過程，受外部因素影響小，實驗條件易于同步控制，費(fèi)用和占地面積小、而實驗的精確性較高等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容1、目的:本實用新型的目的在于提供一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、經(jīng)濟(jì)實用、實驗條件易于控制、同一時間可進(jìn)行多個實驗等，為室內(nèi)植物滯留系統(tǒng)水質(zhì)同步模擬最優(yōu)控制服務(wù)。2、技術(shù)方案見圖1，本實用新型是一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，它包括儲徑流水箱、水泵、導(dǎo)水管、接頭、支架、徑流孔、PVC細(xì)管、PVC細(xì)管膠皮塞、 PVC-U管、PVC-U管底座、采樣孔和采樣孔堵塞。它們之間的位置連接關(guān)系是儲徑流水箱的下部出口與水泵進(jìn)水口相連，水泵的出水口通過導(dǎo)水管與放置在支架上的PVC細(xì)管上均勻分布的多個的徑流孔相連通，且PVC細(xì)管與導(dǎo)水管用接頭相連，PVC 細(xì)管的另一端是由PVC細(xì)管膠皮塞堵塞。PVC細(xì)管上設(shè)置有許多方向朝下的徑流孔正對應(yīng)于PVC-U管之上方，采樣孔設(shè)置在從PVC-U管的頂部至底部每間隔20cm的位置。而PVC-U 管的底部由PVC-U管底座封住。所述儲徑流水箱是盒式結(jié)構(gòu)的箱體；所述水泵是基本型蠕動泵，其功能為將儲徑流水箱中的水通過導(dǎo)水管自動抽壓到 PVC細(xì)管中；[0011]所述支架是普通金屬結(jié)構(gòu)丫形支架；所述導(dǎo)水管是塑料管，具有導(dǎo)水和給徑流孔供水的作用；所述徑流孔是導(dǎo)水管正對于PVC-U管頂部的地方用鉆頭打出的多排均布的圓孔， 徑流從多排均布圓孔滴入到PVC-U管中；所述PVC-U管是塑料管，其底部與PVC-U管底座用AB膠縫合，具有防水、防腐作用。用于長時間盛裝實驗所用的各種類型的潮濕土壤及碎石等；所述采樣孔是帶螺紋的塑料管，用銅鎖將其固定。此管用于采集土壤中的水樣和監(jiān)測土壤溫度；所述接頭是市購塑料管接頭，起連接作用；所述PVC細(xì)管是塑料管，用于人工徑流；所述PVC細(xì)管膠皮塞是與之配套的市購膠皮塞，起堵頭作用；所述PVC-U管底座是圓環(huán)狀工程塑料，起穩(wěn)定作用；所述采樣孔堵塞是與之配套的市購膠皮塞，起堵頭作用；其中，該儲徑流水箱的材質(zhì)為有機(jī)玻璃；其長、寬、高尺寸為475mm-525mm、 475mm-525mm> 475mm-525mm ；其中，該水泵的型號為BT100-2J、泵頭為H1515X ；其中，該徑流孔共10排，孔的直徑為Imm ；其中，該導(dǎo)水管的厚度為2mm、外徑為20mm ；其中，該采樣孔的內(nèi)徑為10mm、厚度為2mm、長度為30mm ；其中，該P(yáng)VC細(xì)管的厚度為2mm、外徑為24mm、長度為2200mm;其中，該實驗PVC-U管的高度為lm、外徑為21cm，厚度為5mm，數(shù)量為10個；其中，PVC-U管底座的厚度為5mm、外徑為22cm、高度為5cm，數(shù)量為10個。本實用新型工作流程如下水泵把配置好的人工徑流從儲徑流水箱抽到導(dǎo)水管中，10排徑流孔分布在PVC細(xì)管與PVC-U管頂部的接觸部位，人工徑流用泵抽到導(dǎo)水管中，通過調(diào)解水泵流量計來完成徑流流速，導(dǎo)水管與PVC細(xì)管以接頭連接，且PVC細(xì)管兩邊由1. 1米高度的支架來保持導(dǎo)水管在一條水平線上，由泵打入導(dǎo)水管中的徑流由在PVC細(xì)管上的徑流孔均勻噴灑人工徑流到10個PVC-U管開口處，徑流孔是由Imm的鉆頭打出的鉆孔。實驗主體裝置是PVC-U管， 包括表面徑流滯留層，種植土壤覆蓋層，植被及種植層，第一、第二、第三、第四、第五個采樣口、砂濾層及碎石層。實驗主題裝置以PVC作為實驗材料，達(dá)到節(jié)約費(fèi)用的目的，并應(yīng)用哥倆好和AB膠處理采樣管與實驗主題裝置之間的接縫與其達(dá)到防止漏水的目的。由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的實驗裝置采用的采樣管可以采集不同時間和空間分布情況下的水樣，使用可調(diào)式水泵可以調(diào)節(jié)徑流流量，并同時能進(jìn)行土壤含水量、土壤溫度及水量監(jiān)測，并用于人工徑流條件下植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程。3、優(yōu)點(diǎn)及功效本實用新型在人工徑流條件下的一種基于水質(zhì)最優(yōu)控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，主體結(jié)構(gòu)由輕便、廉價、易于加工的PVC管組成，并具有結(jié)構(gòu)簡單，可調(diào)節(jié)徑流強(qiáng)度、造價低，實現(xiàn)了土壤水樣的不同時間和空間結(jié)構(gòu)下的采集，不僅可節(jié)約勞動量同時在同一時間、相同條件下可運(yùn)行多個因素變化的土柱試驗過程，提高了實驗的有效性和精度，實驗過程受外部因素影響小，使實驗更具有實際操作性。

圖1本實用新型的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實用新型植物滯留系統(tǒng)的主體設(shè)備即PVC-U的結(jié)構(gòu)示意圖圖3本實用新型植物滯留系統(tǒng)的主體設(shè)備即PVC-U的正面示意圖圖4本實用新型植物滯留系統(tǒng)的主體設(shè)備即PVC-U的俯瞰示意圖圖5本實用新型的PVC細(xì)管及徑流孔示意圖圖中符號說明如下1儲徑流水箱；2水泵；3導(dǎo)水管；4接頭；5支架；6徑流孔；7PVC細(xì)管；8PVC細(xì)管膠皮塞；9PVC-U管；10PVC-U管底座；11采樣孔；12采樣孔堵塞；13表面徑流滯留層；14種植土壤覆蓋層；15植被及種植層；16砂濾層；17碎石層；18第一采樣口 ；19第二采樣口 ；20 第三采樣口 ；21第四采樣口 ；22第五采樣口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述本實用新型提出的用于建立人工徑流條件下的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，圖1為該裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖，配置好的人工徑流儲存在儲徑流水箱1中，并用水泵2通過導(dǎo)水管3將人工徑流導(dǎo)入放在支架5上的PVC細(xì)管7中，水泵2通過流量計可以調(diào)節(jié)徑流流量，由水泵2打入PVC 細(xì)管7的徑流通過PVC細(xì)管7的均勻分布徑流孔6均勻噴灑到PVC-U管9的上頂部，PVC-U 管9的底部是由PVC-U管底座10封住，導(dǎo)水管3的一端接水泵2另一端用接頭與PVC細(xì)管 7連接，而PVC細(xì)管7的另一端用膠皮塞9塞住，防治人工徑流的流失。當(dāng)水泵2開啟并調(diào)節(jié)流量后人工徑流可迅速分布在PVC細(xì)管7中，通過徑流孔6均勻噴灑到PVC-U管9的上頂部，這樣完成自動同時間多個植物滯留系統(tǒng)的模擬人工徑流過程。人工徑流滲過模擬實驗的主體設(shè)備即PVC-U管9，并通過滲濾、蒸發(fā)、土壤吸附、生物吸收、微生物降解、覆蓋層表面截留等作用，降低徑流流量和去除人工徑流中污染物。滲過各土層的人工徑流可通過采樣孔11 (共有五層)采集水樣并進(jìn)行分析，采樣孔11在不采集樣品時用采樣孔堵塞12塞住，以便計算系統(tǒng)水量平衡。基于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置的主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)為圖2所示，包括表面徑流滯留層13，該層深度Ii1為15cm ；種植土壤覆蓋層14，該層深度Ii2為 5cm，主要成分為樹皮(bark)或干草；在種植土壤覆蓋層14底部及植被及種植層15的最上端設(shè)有第一采樣孔18 ；植被及種植層15深度1 為60cm，主要成分為砂壤土和有機(jī)物，該層設(shè)有第二采樣孔19、第三采樣孔20、第四采樣孔21，且位置依次設(shè)在距植被及種植層15頂端20cm、40cm、60cm處；砂濾層16深度h4為IOcm ；碎石層17深度h5為IOcm ；第五采樣孔 22設(shè)在PVC-U管最底部。見圖1，本實用新型是人工徑流條件下的一種基于水質(zhì)同步模擬控制植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，它包括儲徑流水箱1、水泵2、導(dǎo)水管3、接頭4、支架5、徑流孔6、PVC 細(xì)管7、PVC細(xì)管膠皮塞8、PVC-U管9、PVC-U管底座10、采樣孔11和采樣孔堵塞12。它們之間的位置連接關(guān)系是儲徑流水箱1的下部出口與水泵2進(jìn)水口相連，水泵2的出水口通過導(dǎo)水管3與放置在支架5上的PVC細(xì)管7上均勻分布的多個的徑流孔6相連通，且PVC細(xì)管7與導(dǎo)水管3用接頭4相連，并PVC細(xì)管7的另一端是由PVC細(xì)管膠皮塞8堵塞。PVC細(xì)管7上設(shè)置有許多方向朝下的徑流孔6正對應(yīng)于PVC-U管9之上方，采樣孔11設(shè)在從PVC-U管9的頂部至底部每間隔20cm的位置，采樣孔11在不采集樣品時用采樣孔堵塞12塞住，以便計算系統(tǒng)水量平衡。而PVC-U管9的底部由PVC-U管底座10封住。所述儲徑流水箱1是盒式結(jié)構(gòu)的箱體，材質(zhì)為有機(jī)玻璃；其長、寬、高尺寸為 500mm、500mm、500mmo所述水泵2是基本型蠕動泵、型號為BT100-2J、泵頭H1515X、功能為將儲徑流水箱中的水通過導(dǎo)水管自動抽壓到PVC細(xì)管中；所述導(dǎo)水管3是16#塑料管、具有導(dǎo)水的作用；所述接頭4是市購塑料管接頭，防止兩管接口處漏水。所述支架5是普通金屬結(jié)構(gòu)丫形支架，其高度為1. 1米。所述徑流孔6是PVC細(xì)管7上用電鉆鉆出的直徑為Imm的10排均布的圓孔，徑流從圓孔滴入到PVC-U管9中；所述PVC細(xì)管7是長度為2200mm，外徑為Mem、厚度為2mm，此管水平放置在兩個支架5上，用于人工降雨過程。所述PVC細(xì)管膠皮塞8是直徑在19-21mm之間漸變的長度為3mm的膠皮塞。所述PVC-U管9是是長為lm、內(nèi)徑為20cm，外徑為21cm的塑料圓管，并等間隔設(shè)有5個采樣孔11，采樣孔11接縫口處用玻璃膠縫合，具有較強(qiáng)的防水、防腐作用。用于長時間盛裝實驗所用的各種類型的潮濕土壤及碎石等；所述PVC-U管底座10是厚度為5mm、外徑為22cm、高度為5cm，封堵PVC-U管底部的作用，接縫處采用AB膠縫合，防止水樣流失。所述采樣孔11的厚度為2mm、外徑為14mm、長度為30mm，功能為采集水樣。所述采樣孔堵塞12是直徑在12-15mm之間漸變的長度為3mm的膠皮塞，不采集樣品時用采樣孔堵塞12塞住，以便計算系統(tǒng)水量平衡?；谒|(zhì)最優(yōu)控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置的主體設(shè)備即PVC-U管的結(jié)構(gòu)為圖2所示，包括表面徑流滯留層13，該層深度Ill為15cm ；種植土壤覆蓋層14，該層深度Ii2為5cm，主要成分為樹皮(bark)或干草；在種植土壤覆蓋層14底部及植被及種植層 15的最上端設(shè)有第一采樣孔18 ；植被及種植層15深度Ii3為60cm，主要成分為砂壤土和有機(jī)物，該層設(shè)有第二采樣孔19、第三采樣孔20、第四采樣孔21，且位置依次設(shè)在距植被及種植層15頂端20cm、40cm、60cm處；砂濾層16深度h4為IOcm ；碎石層17深度h5為IOcm ；第五采樣孔22設(shè)在PVC-U管最底部，目的是分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對水質(zhì)的影響。圖3為基于水質(zhì)最優(yōu)控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置的主體設(shè)備即PVC-U 管的側(cè)面示意圖，長度、外徑、內(nèi)徑分別為1000mm、210mm、200mm的PVC管，設(shè)有等間隔采樣孔，共5層，且PVC-U管底座厚度為5mm，外徑為220mm，高度為5cm，封堵PVC-U管底部的作用。
6[0061]圖4為基于水質(zhì)最優(yōu)控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置的主體設(shè)備即PVC-U 管的俯瞰示意圖，從圖可見采樣孔長度為30mm，外徑為14mm、厚度為2mm、用于采集土壤中的水樣。圖5為PVC細(xì)管7及徑流孔6示意圖，從圖可見PVC細(xì)管7厚度為2mm，內(nèi)徑為 20mm,長度為2200mm。管表面朝下1/2面積上，每間隔20cm處打上10排直徑為Imm的小孔，此管水平放置在支架5上，為人工降雨所用。
權(quán)利要求1.用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于它由儲徑流水箱、水泵、導(dǎo)水管、接頭、支架、徑流孔、PVC細(xì)管、PVC細(xì)管膠皮塞、PVC-U管、PVC-U管底座、采樣孔和采樣孔堵塞組成，儲徑流水箱的下部出口與水泵進(jìn)水口相連，水泵的出水口通過導(dǎo)水管與放置在支架上的PVC細(xì)管上均勻分布的多個的徑流孔相連通，且PVC細(xì)管與導(dǎo)水管用接頭相連，PVC細(xì)管的另一端是由PVC細(xì)管膠皮塞堵塞，PVC細(xì)管上設(shè)置有許多方向朝下的徑流孔正對應(yīng)于PVC-U管之上方，采樣孔設(shè)置在從PVC-U管的頂部至底部每間隔 20cm的位置，而PVC-U管的底部由PVC-U管底座封??；所述儲徑流水箱是盒式結(jié)構(gòu)的箱體； 所述水泵是基本型蠕動泵； 所述支架是普通金屬結(jié)構(gòu)丫形支架； 所述導(dǎo)水管是塑料管；所述徑流孔是導(dǎo)水管正對于PVC-U管頂部的地方用鉆頭打出的多排均布的圓孔；所述PVC-U管是塑料管，其底部與PVC-U管底座用AB膠縫合；所述采樣孔是帶螺紋的塑料管，用銅鎖將其固定；所述PVC細(xì)管是塑料管；所述PVC-U管底座是圓環(huán)狀工程塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該儲徑流水箱的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，其長、寬、高尺寸為475mm-525mm、 475mm-525mm、475mm-525mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該水泵的型號為BT100-2J、泵頭為H1515X。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該徑流孔共10排，孔的直徑為1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該導(dǎo)水管的厚度為2mm、外徑為20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該采樣孔的內(nèi)徑為10mm、厚度為2mm、長度為30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該P(yáng)VC細(xì)管的厚度為2mm、外徑為24mm、長度為2200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該實驗PVC-U管的高度為lm、外徑為21cm，厚度為5mm，數(shù)量為10個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，其特征在于該P(yáng)VC-U管底座的厚度為5mm、外徑為22cm、高度為5cm，數(shù)量為10個。
專利摘要一種用于水質(zhì)同步模擬控制的植物滯留系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗裝置，它包括儲徑流水箱、水泵、導(dǎo)水管、接頭、支架、徑流孔、PVC細(xì)管、PVC細(xì)管膠皮塞、PVC-U管、PVC-U管底座、采樣孔和采樣孔堵塞。儲徑流水箱的下部出口與水泵進(jìn)水口相連，水泵的出水口通過導(dǎo)水管與放在支架上的PVC細(xì)管上均布的徑流孔相連，PVC細(xì)管與導(dǎo)水管用接頭相連，PVC細(xì)管的另一端是由PVC細(xì)管膠皮塞堵塞。PVC細(xì)管上有許多方向朝下的徑流孔正對應(yīng)于PVC-U管之上方，采樣孔設(shè)置在從PVC-U管的頂部至底部每間隔20cm的位置，而PVC-U管的底部由PVC-U管底座封住。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，造價低，它在環(huán)境工程和生態(tài)工程領(lǐng)域里有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01N33/18GK201965127SQ20112005740
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者姜榮, 張學(xué)君, 楊曉華, 美英, 郭亞男 申請人:北京師范大學(xué)