CN101436359A - 用于建立城市透水面集水效应试验的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水土保持研究装置技术领域,公开了一种用于建立城市透水面集水效应试验的装置。其特征是装置主要包括径流测量装置、降雨入渗试验面和降雨模拟装置三个部分。径流测量装置包括集流槽、集流桶、同步微型潜水泵、径流桶、调节控水阀门、秒表部分;采用转移式测量法测量径流流量。降雨入渗试验面,以组合钢板桩为边墙分隔出观测面;降雨模拟装置包括降雨喷头、可调平底座和供水***三个部分,底座支架可以通过可以分别调节三个螺丝杆保持水平,使该装置适合于各种坡面。供水***主要包括控水阀门、子母结构供水箱、1号潜水泵和2号潜水泵。子箱在母箱内。本发明的效果和益处是:对周边环境影响小,精确灵活,用水少,成本低。
Description
技术领域
本发明属于水土保持研究装置技术领域,涉及一种用于建立城市透水面集水效应试验的装置,是一套适应于城区路面的降雨模拟试验***,该装置可以现场测定下垫面的渗透率,来获得雨水收集的相关资料。
背景技术
构筑城市透水面的建筑构件,如透水管、透水混凝土块等体积都比较大,用常规观测土壤入渗率的仪器显然无法直接观测透水面的渗水效果;一般情况下,须根据透水面的结构形式,参照土壤渗水率的测量方法,设计专门的试验装置进行观测。
在Schlüter等【Schlüter W,Jefferies C.Modelling the outflow froma porous pavement.Urban Water,2002,4:245-253】通过地下排水管,观测了一个透水砖铺设的停车场,获得了不同降雨条件下使用期为20个月的透水砖地面的渗水特性,并据此验证了相关数学模型的可靠性试验中。在陈奕帆等【陈奕帆,叶奋,杨永平.透水人行道面表面水渗入率的确定与验证.道路与交通.中国市政工程,2006,(1):4-6】在人行道现场围起汇水面积为13.66m2的测试范围,用渗水仪放水模拟和降雨器降雨模拟的方法,测定同一时间各控制点处的水深和集水管中水量,得出了联锁块人行道面表面水渗入率试验中。在纪桂霞等【纪桂霞,王文远,徐向阳.城市雨水入渗及排水***试验研究.上海理工大学学报,2003,25(1):72-76】和【纪桂霞,王文远,徐向阳.透水雨水管道的雨量入渗试验研究.水利学报,2004,(2):115-118】通过透水铺盖面的土柱雨水入渗和透水雨水管道模型试验,对渗透式雨水利用***进行了试验研究的等一系列有关雨水入渗试验中,都涉及到了人工降雨或产流测量。
现有的测量***部分都是直接在试验场地挖一个大坑然后把集流桶或者其他装置放入其中进行测量;从现有的试验装置中可以看出试验装备存在以下不足:试验装备不够灵活,不便于运输和移动;由于集水箱的位置要求需要将试验场地开挖很多,对试验场地破坏大,同时也降低了试验效率;试验一般需要大量水,现有的装置对水资源浪费比较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于建立城市透水面集水效应试验的装置。
本发明的技术方案如下:
本发明的装置主要由径流测量装置、降雨入渗试验面和降雨模拟装置三个部分组成。
径流测量装置主要组成部分为:集流槽、集流桶、同步微型潜水泵、径流桶、调节控水阀门、秒表等;采用同步微型潜水泵对集流桶内水流往径流桶内抽水使保持集流桶内水位稳定,同步微型潜水泵的流量通过秒表与标注水位刻度的径流桶配合观测;集流槽是半封闭结构,向试验面开口,能有效的阻挡试验面以外的雨水,提高试验的精确性。
降雨入渗试验面,以可***拔出式组合钢板桩为边墙,分隔出一定尺度的观测面,防止该观测面与观测区域外的地表径流和地下水交流;一组试验面的降雨模拟试验结束后,钢板桩可拔出,供以后重复使用;
降雨模拟装置,该装置的包括降雨喷头、可调平底座和供水***;可调平底座,整个框架由角钢焊接而成;底座可以通过三个分别可以调节高低的螺丝杆调节水平,使之适合于多种坡地面的;供水***,主要由控水阀门、子母结构供水箱、A潜水泵和B潜水泵组成;子母结构供水箱母箱的箱体框架采用螺栓固定,可拆卸,箱壁内置三合板和塑料布以保持水密性,容积大;作为子箱的稳压桶容积较小,置于母箱内,以保持固定的水位向降雨器供水。
本发明的效果和益处是:
降雨器是底座采用螺栓调平方式制作,适合于各种坡面;供水***采用子母箱结构;其中母箱供水箱由角钢螺栓固定而成,容量大,便于拆卸和移动,同时将子箱稳压桶置于供水桶中,使水流循环利用,节约用水;测量***方面采用转移式测量法,集流桶直径为15cm地面埋深为15cm,开挖量很小,对下垫面破坏轻;同步微型潜水泵尺寸小,价格低廉,实用性高,抽水量达到试验要求,能方便快捷进行试验;
使用本装置能方便迅速的在城区展开试验,测量城区透水面渗透率,为城市下垫面集水效应研究提供相应数据,试验完成后能迅速撤离。同时能保证最小程度影响周遍居民和环境。该发明的装置:精确度高,灵活性高,用水量少,成本低,对周边环境影响小。
附图说明
图1是用于建立城市透水面集水效应试验的装置示意图。
图2是降雨测量***示意图。
图3是集水槽试验面示意图。
图4是降雨器底座支架平面图。
图5是供水箱示意图。
图中:1 降雨喷头;2 供水管;3 拉索;4 供水箱;5 A潜水泵;6 稳压桶;7 B潜水泵;8 输水管;9 径流桶;10 控制调水阀门;11 集流桶;12 集流槽;13 组合钢板桩;14 可调平底座;15 固定杆;16 同步微型潜水泵;17 螺丝;18 型钢;19 三角钢;20 横向水平仪;21 纵向水平仪;22 调节螺丝杆;23 塑料布;24 钢条;25 角钢。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
实施例:
径流测量装置见图2,该装置主要组成部分为:集流槽12、集流桶11、同步微型潜水泵16、径流桶9、调节控水阀门10、秒表等;集流槽12见图3位置处于试验面与测量***之间,集流槽10是2000×200×100mm3,用铁皮制作,在集流槽和集流桶连接面中间部位有一个直径为30mm的圆形开口,并延伸出一个开口圆管,以直接将径流收集并送入集流桶中,向试验面开口,这种半封闭结构,能有效的阻挡试验面以外的雨水,提高试验的精确性。在水流进口底部设计一个宽为30mm的可***地面的铁皮,方便试验面与集流槽12之间的连接,增加试验面的密封性;集流桶11直径为15cm,高15cm的圆柱桶;同步微型潜水泵12为佳宝AP3100型,其扬程为2.8m,功率为28W,最大流量为1350L/H,频率为50Hz/60Hz,电压为AC110V/220V/240V;采用同步微型潜水泵16对集流桶11内水流往径流桶9抽水,调节控水阀门10,保持集流桶11内水位稳定,从而使同步微型潜水泵16出流量与试验区域出口流量一致,集流桶11内水位通过桶内刻度尺监测;同步微型潜水泵16的流量通过秒表与标注水位刻度的径流桶9配合观测。
降雨入渗试验面,以可组合钢板桩13为边墙,分隔出一定尺度的观测面,防止该观测面与观测区域外的地表径流和地下水交流;一组试验面的降雨模拟试验结束后,钢板桩可拔出,以重复使用;
降雨模拟装置,该装置的主要部分为:降雨喷头1、供水管2、可调平底座14、供水***连接组成。供水管2长度为5.5m,分为两段,采用铁管接头连接,可拆卸。可调平底座支架14,该部分包括基座,水平仪和水平调节仪三个部分。基座一个用角钢25焊接而成的300×600mm2的矩形框架,中间两根中轴钢将它分成田字形结构,输水管的接头部位在正中间,有两根三角钢固定;水平仪分为横向水平仪20和纵向水平仪21,只有当两个都达到水平时底座才属于平衡状态;水平调节仪主要是是直径30mm,长100mm杆件底部磨尖的三个调节螺丝杆22,两个螺丝杆置于距底座一端100mm处的角钢上和一个在纵向中轴钢上,呈以横轴钢为高的等边三角形,通过旋转调节螺丝杆22使横向水平仪20和纵向水平仪21同时达到水平状态,而使基座水平,这也使得该装置适用于各种坡角的坡面详图见图4;供水***,该装置的主要部分为:控水阀门、子母结构供水箱、A潜水泵5和B潜水泵7组成;子母结构供水箱图5的母箱见为一个1000×2000×2000mm3可拆卸储水容器,供水箱4用型钢18做12条边,底面每个角各加一根型钢18固定,供水箱4的六个面分别为6根钢条24,而且在面中间利用一根钢条24固定。箱体框架采用螺栓固定,便于拆卸,箱壁内置三合板和塑料布23以保持水密性;子箱为直径0.5m,体积150L的塑料桶作的稳压桶6,置于供水箱4内;A潜水泵5通过母箱向子箱稳压桶6供水,子箱中的水流一部分通过B潜水泵7输给降雨模拟器,产生模拟降雨;另一部分溢出返回到母箱中,能节约用水;通过控水阀门调节对降雨器的供水流量,可控制模拟降雨的强度大小;
该装置示意图见图1;水先由A潜水泵5从供水箱4向子箱稳压桶6供水,待到子箱稳压桶6处于满溢状态后,再由B潜水泵7从稳压桶6把水送入整个降雨装置中;通过降雨喷头1将雨水降落至降雨入渗试验面上,雨水流经地表,汇入集流槽12,然后将地表水收集至径流集流桶11,再由桶内同步微型潜水泵16将水抽入径流桶9,同时调节控水阀门10,使径流集流桶11中的水位保持稳定,这样就可以用径流桶量尺的读数记录地表径流量,秒表读出时间,再经过计算得出口流量及试验面下渗流量随时间变化的过程。
Claims (3)
1.一种用于建立城市透水面集水效应试验的装置,其特征在于该装置包括径流测量装置、降雨入渗试验面和适合于多种坡面的降雨模拟装置三个部分;
径流测量装置包括集流槽(12)、集流桶(11)、同步微型潜水泵(16)、径流桶(9)、调节控水阀门(10)和秒表;集流桶(11)为直径为15cm、高15cm的圆柱桶;采用同步微型潜水泵(16)对集流桶(11)内水往径流桶(9)抽水;调节控水阀门(10),保持集流桶(11)内水位稳定,使同步水泵出流量与试验区域出口流量一致,集流桶(11)内水位通过桶内刻度尺监测;同步潜水泵的流量通过秒表与标注水位刻度的径流桶(9)配合观测;
降雨入渗试验面,以可移动的组合钢板桩(13)为边墙,分隔出观测面;
适合于多种坡面的降雨模拟装置包括降雨喷头(1)、可调平底座(14)和供水***;可调平底座(14)的整个框架由角钢焊接而成;供水***包括控水阀门、子母结构供水箱、A潜水泵(5)、B潜水泵(7);子母结构供水箱的母箱供水箱(4)为可拆卸储水容器;箱体框架采用螺栓固定,可拆卸;箱壁内置三合板和塑料布(23);子箱容积置于母箱内;A潜水泵(5)通过母箱向子箱供水,子箱稳压桶(6)中的水流一部分通过B潜水泵(7)输给降雨模拟器,产生模拟降雨;另一部分溢出返回到母箱中;通过控水阀门调节对降雨器的供水流量,控制模拟降雨的雨强大小。
2.根据权利要求1所述的用于建立城市透水面集水效应试验的装置,其特征还在于集流槽(12)位于试验面与测量***之间,是半封闭结构,向入渗试验面开口;在集流槽(12)和集流桶(11)连接面中间部位有一个圆形开口,并延伸出一个开口圆柱,径流由此收集直接送入集流桶(11)中;在水流进口底部有一个***地面的铁皮,方便试验面与集流槽(12)之间的连接。
3.根据权利要求1所述的用于建立城市透水面集水效应试验的装置,其特征还在于底座上放置水平仪以及水平调整仪,水平调整仪由三个通过分别调节高低而使底座保持水平的螺丝杆(22),呈等边三角形分布。
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