城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它涉及雨洪管理技術(shù)領(lǐng)域。滲透床的上方設(shè)置有人工降雨系統(tǒng)，滲透床上安裝的雨水測(cè)量系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)連接，所述的滲透床由滲透床裝置、獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽、混凝土基礎(chǔ)和工字鋼桁架結(jié)構(gòu)組成，所述的雨水測(cè)量系統(tǒng)由雙環(huán)滲透儀、土壤含水率測(cè)試儀、電磁流量計(jì)組成，該系統(tǒng)配套相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬軟件，可與實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)進(jìn)行相互驗(yàn)證，評(píng)估小流域內(nèi)暴雨導(dǎo)致城市內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，實(shí)現(xiàn)城市雨水徑流源頭減排與分散蓄滯。本發(fā)明為海綿城市的發(fā)展提供前期試驗(yàn)支撐，穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣使用。
【專利說(shuō)明】
城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及雨洪管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。根據(jù)黨中央、國(guó)務(wù)院近期關(guān)于加強(qiáng)“海綿城市”的精神指示，提出了利用人工模擬降雨系統(tǒng)與噴淋試驗(yàn)床相結(jié)合的方式，進(jìn)行城市綠地、土壤的滲透性試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)康脑跒槌鞘谢A(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，填補(bǔ)我國(guó)當(dāng)前關(guān)于海綿城市的部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的空白。而目前國(guó)內(nèi)做海綿城市研究的科研機(jī)構(gòu)較少，盡管相關(guān)理論性研究已經(jīng)取得初步成果，但是在海綿城市的建設(shè)中，仍然缺乏大量的基礎(chǔ)資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0003]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，為海綿城市的發(fā)展提供前期試驗(yàn)支撐，穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣使用。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括滲透床、人工降雨系統(tǒng)、雨水測(cè)量系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)，滲透床的上方設(shè)置有人工降雨系統(tǒng)，滲透床上安裝有雨水測(cè)量系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，人工降雨系統(tǒng)、雨水測(cè)量系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)連接。
[0006]作為優(yōu)選，所述的人工降雨系統(tǒng)通過(guò)噴淋裝置、傳輸管道、增壓裝置和控制臺(tái)組合而成，噴淋裝置安裝于距離滲透床床體正上方6m處，噴淋裝置固定在不銹鋼機(jī)架上，噴淋裝置設(shè)置兩組噴頭，每組噴頭包含三種噴頭，兩組噴頭間距2.5m，組內(nèi)噴頭相互之間間距13mm，噴淋裝置通過(guò)三根PPR塑料管與增壓裝置相連接，控制臺(tái)可通過(guò)增壓裝置和噴淋裝置控制傳輸管道水壓，可有效控制降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)和雨滴大小等。為滿足降雨區(qū)域內(nèi)的降雨均勻度，噴淋裝置設(shè)置兩組噴頭，每組噴頭包含三種噴頭，按降雨量大、中、小相互組合。
[0007]作為優(yōu)選，所述的雨水測(cè)量系統(tǒng)由雙環(huán)滲透儀、土壤含水率測(cè)試儀、電磁流量計(jì)組成，雙環(huán)滲透儀、土壤含水率測(cè)試儀位于滲透床內(nèi)部，滲透床床體徑流出口處和滲透管出口處連接有電磁流量計(jì)和水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，可得到實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的土壤滲透性、土壤含水率、徑流量、滲透量等檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述的人工降雨系統(tǒng)可記錄降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)和降雨均勻度等參數(shù)，以上參數(shù)和數(shù)據(jù)可連接于計(jì)算機(jī)軟件模擬系統(tǒng)，利用軟件模擬系統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)滲透床系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:該系統(tǒng)既可以做不同類型的單獨(dú)試驗(yàn)，也可以進(jìn)行不同土質(zhì)條件和城市下墊面滲蓄徑流試驗(yàn)，又可以利用計(jì)算機(jī)軟件模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)，使試驗(yàn)結(jié)果更加合理和準(zhǔn)確，結(jié)果理論更具參考性，為海綿城市提供了重要工具，具有突出的社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明滲透床的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]參照?qǐng)D1-4，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括滲透床1、人工降雨系統(tǒng)2、雨水測(cè)量系統(tǒng)3、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)4和計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)5，滲透床I的上方設(shè)置有人工降雨系統(tǒng)2，滲透床I上安裝有雨水測(cè)量系統(tǒng)3、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)4，人工降雨系統(tǒng)2、雨水測(cè)量系統(tǒng)3、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)4與計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)5連接，滲透床1、人工降雨系統(tǒng)2、雨水測(cè)量系統(tǒng)3、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)4與計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)5之間的數(shù)據(jù)可相互驗(yàn)證。
[0012]值得注意的是，所述的滲透床I由滲透床裝置101、獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102、混凝土基礎(chǔ)103和工字鋼桁架結(jié)構(gòu)104組成，滲透床裝置101內(nèi)部均勻分布有15個(gè)既可獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、也可聯(lián)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102，滲透床裝置101安裝在工字鋼桁架結(jié)構(gòu)104上，工字鋼桁架結(jié)構(gòu)104平鋪架設(shè)在混凝土基礎(chǔ)103上，此構(gòu)造有利于提高床體的穩(wěn)定性，減少床體變形。
[0013]此外，所述的獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102采用長(zhǎng)方體不銹鋼結(jié)構(gòu)，獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102上部設(shè)置有徑流雨水收水槽110、溢流管111，溢流管111與收水槽110連接，獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102內(nèi)部對(duì)稱設(shè)置有梯形斜槽基礎(chǔ)112，梯形斜槽基礎(chǔ)112之間安裝有穿孔透水管113。
[0014]此外，所述的人工降雨系統(tǒng)2通過(guò)噴淋裝置201、傳輸管道202、增壓裝置203和控制臺(tái)204組合而成，控制臺(tái)204可通過(guò)增壓裝置203和噴淋裝置201控制傳輸管道202水壓，可有效控制降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)和雨滴大小等;所述雨水測(cè)量系統(tǒng)3由雙環(huán)滲透儀301、土壤含水率測(cè)試儀302、電磁流量計(jì)303組成，可得到實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的土壤滲透性、土壤含水率、徑流量、滲透量等檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述的人工降雨系統(tǒng)可記錄降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)和降雨均勻度等參數(shù)，以上參數(shù)和數(shù)據(jù)可連接于計(jì)算機(jī)軟件模擬系統(tǒng)5，利用軟件模擬系統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)滲透床系統(tǒng)。
[0015]人工降雨系統(tǒng)中的噴淋裝置201安裝于距離滲透床體正上方6m處，由不銹鋼機(jī)架支撐，噴淋裝置201設(shè)置兩組噴頭，每組噴頭包含三種噴頭，按降雨量大、中、小相互組合，為滿足降雨區(qū)域內(nèi)的降雨均勻度，兩組噴頭間距2.5m，組內(nèi)噴頭相互之間間距13mm，噴淋裝置201通過(guò)三根PPR塑料管與增壓裝置203相連接，增壓裝置203外置控制臺(tái)204可控制降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)和雨滴大小等降雨參數(shù)，降雨參數(shù)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用實(shí)驗(yàn)的基本參數(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行模擬，用于該模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的相互驗(yàn)證。
[0016]本【具體實(shí)施方式】滲透床I為長(zhǎng)方體不銹鋼裝置，通過(guò)不銹鋼隔板將滲透床I分為15個(gè)獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102，這15個(gè)獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102既可獨(dú)立的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可聯(lián)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用微單元的思想，將大面積、復(fù)雜地形分割成小塊進(jìn)行獨(dú)立研究，對(duì)于試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析更加精確，對(duì)于結(jié)果理論也更加具有參考性，有利于合理模擬不同比例的地形地貌，可實(shí)現(xiàn)在同一條件下，同時(shí)進(jìn)行多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)度;滲透實(shí)驗(yàn)床配備相應(yīng)的雨量檢測(cè)系統(tǒng)3，雙環(huán)滲透儀301、土壤含水率測(cè)試儀302位于滲透床內(nèi)部，可對(duì)不同土壤的滲透性以及不同時(shí)刻的土壤含水率進(jìn)行測(cè)量，床體徑流出口處和滲透管出口處連接電磁流量計(jì)303和水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)4，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控徑流和下滲雨水流量。
[0017]獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102框架采用長(zhǎng)方體不銹鋼結(jié)構(gòu)，上部配置徑流雨水收水槽110，溢流管111與收水槽110相連接，實(shí)驗(yàn)槽底部為梯形斜槽，并配套相應(yīng)的穿孔透水管113，通過(guò)獨(dú)立式實(shí)驗(yàn)槽102裝填不同土壤材料和模擬不同地表下墊面情況，可模擬流域內(nèi)地表徑流、溢流、土壤下滲等過(guò)程，內(nèi)部的梯形斜槽基礎(chǔ)112保證槽底排水順暢，避免槽底積存水量對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生誤差，穿孔透水管113能快速的收集滲透槽的滲透水量，有利于滲透水量的測(cè)定，收水槽110收集滲透槽的地表徑流雨水和流域內(nèi)的溢流雨水，有利于對(duì)流域內(nèi)的徑流量測(cè)量和溢流量測(cè)量，收水槽110與槽體內(nèi)部通過(guò)溢流管111連通，將流域內(nèi)的溢流雨水通過(guò)UPVC塑料管收集到收水槽110，便于溢流水量的測(cè)量，溢流高度可自由調(diào)節(jié)，使得該裝置更加合理適應(yīng)不同的實(shí)際情況。
[0018]本【具體實(shí)施方式】將滲透床1、人工降雨系統(tǒng)2、雨水測(cè)量系統(tǒng)3、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)4和計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)5聯(lián)合為一體，更有效的實(shí)現(xiàn)城市不同下墊面的降雨的徑流和下滲的模擬實(shí)驗(yàn)，同時(shí)該系統(tǒng)配套相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬軟件，可實(shí)現(xiàn)小流域內(nèi)暴雨導(dǎo)致城市內(nèi)澇評(píng)估工作，可以與相關(guān)設(shè)計(jì)、建設(shè)單位合作，為海綿城市的發(fā)展提供重要的前期試驗(yàn)支撐，具有突出的社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益。
[0019]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括滲透床(I)、人工降雨系統(tǒng)(2)、雨水測(cè)量系統(tǒng)(3)、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)(4)和計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)(5)，滲透床(I)的上方設(shè)置有人工降雨系統(tǒng)(2)，滲透床(I)上安裝有雨水測(cè)量系統(tǒng)(3)、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)(4)，人工降雨系統(tǒng)(2)、雨水測(cè)量系統(tǒng)(3)、水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)(4)與計(jì)算機(jī)軟件模型系統(tǒng)(5)連接，所述的人工降雨系統(tǒng)(2)由噴淋裝置(201)、傳輸管道(202)、增壓裝置(203)和控制臺(tái)(204)組成，控制臺(tái)(204)與增壓裝置(203)連接，增壓裝置(203)通過(guò)傳輸管道(202)與噴淋裝置(201)連接。2.如權(quán)利要求1所述的城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述噴淋裝置(201)安裝于距離滲透床(I)床體正上方6m處，噴淋裝置(201)固定在不銹鋼機(jī)架上，噴淋裝置(201)設(shè)置兩組噴頭，每組噴頭包含三種噴頭，兩組噴頭間距2.5m，組內(nèi)噴頭相互之間間距13mm，噴淋裝置(201)通過(guò)三根PPR塑料管與增壓裝置(203)相連接。3.如權(quán)利要求1所述的城市下墊面降雨徑流下滲模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的雨水測(cè)量系統(tǒng)(3)包括雙環(huán)滲透儀(301)、土壤含水率測(cè)試儀(302)和電磁流量計(jì)(303)，雙環(huán)滲透儀(301)、土壤含水率測(cè)試儀(302)位于滲透床(I)內(nèi)部，滲透床(I)床體徑流出口處和滲透管出口處連接有電磁流量計(jì)(303)和水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)(4)。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK105911231SQ201610509068
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】任毅, 王賢平, 謝海旗, 陳俊賢, 肖許沐, 游錦敏
【申請(qǐng)人】中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司