[发明专利]一种新型植草沟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制城市地表降雨径流污染的实验装置，具体的说，是涉及一种植草沟实验装置。

背景技术

城市化引发的径流非点源污染不断加重，已经成为国内外水体恶化、生态环境破坏的主要原因之一。大量未经处理的地表径流富含氮磷等一系列污染物，尤其是初期雨水径流，污染物浓度甚高，这些径流通过雨水管道直接进入受纳水体，会造成城市区域水生态环境的严重恶化。LID(Low Impact Development，低影响开发理念)问世以来，人们对雨水的管理开始以采用分散的源头控制、尽可能使场地开发以后的水文和地理特征与开发前相符为指导思想，以分布式、小规模、生态化的雨水管理措施为主，尽量保持自然雨水循环过程，从源头对雨水径流进行控制，降低洪峰流量和径流总量，缓解雨水管网的压力，减轻雨水径流对受纳水体的影响。植草沟作为众多LID措施中的一种，可以一定程度上实现降雨径流污染的控制与防治。

目前利用实验装置模拟植草沟对降雨径流污染控制是研究其作用机理和运行效果的重要方法之一。尤学一等人在《植草沟模拟实验装置与实验方法》中，公开了一种植草沟模拟实验装置与实验方法，其通过观测土壤水分及表层水质和土壤溶液污染物浓度，可知不同地表措施对植草沟雨水利用效率和径流污染物调节作用的影响程度；阉丽艳等人在《一种生态植草沟模拟实验装置及实验操作方法》中，提供了一种生态植草沟模拟实验装置，其通过相应阀门控制产生降雨径流、道路径流与绿地径流中一种或几种径流，定量分析了不同地表措施和不同土壤结构的生态植草沟对径流的削减作用和影响程度；罗刚等人在《浅草沟及浅草沟的制造方法》中，通过在植土层下方布置过滤层、土工布层和蓄水层，增加了植草沟的渗水能力，提高了其对土壤渗透系数较低地区的雨水蓄洪调节能力。

上述植草沟模拟实验装置在径流模拟方面，均采用了事先配制不同污染物浓度的实验用水放置于水箱中，设定不同的水力负荷和流速来模拟降雨径流，这一方法与天然降雨径流存在较大误差，会导致模拟效果不够理想，对研究效果产生一定影响。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种植草沟实验装置，以解决现有技术中存在的模拟径流与天然降雨产生的径流有较大误差的问题，以便更加准确地模拟研究植草沟对降雨径流污染的控制效果。除此之外，本实验装置改进了径流在植草沟中的流经方式，以期提高其对降雨径流的控制效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种植草沟实验装置，包括径流产生装置、布水装置、流经装置和收集装置，所述径流产生装置主要由水箱、加药箱、管式静态混合器和控制箱组成，所述水箱的底部通过水管依次连接有电磁阀A、变频泵A和电磁流量计A，所述加药箱的底部通过水管依次连接有电磁阀B、变频泵B和电磁流量计B，所述电磁阀A、变频泵A、电磁流量计A、电磁阀B、变频泵B和电磁流量计B均通过电线与所述控制箱相连，所述电磁流量计A和电磁流量计B与所述管式静态混合器相连接，流出所述管式静态混合器的径流通过布水阀B流入所述流经装置或通过布水阀A和布水阀C流入所述布水装置；

所述流经装置主要由支撑框架和底板组成，所述底板上表面从下到上依次设有砂石层、砾石层、土壤层和植被层，砂石层和底板之间、砾石层和砂石层之间、砾石层和土壤层之间均设有土工布，所述底板的下方设有用于收集渗流的渗流挡板；

所述布水装置由分别设置于所述流经装置两侧的U型槽构成，所述U型槽与所述流经装置相接触的一侧设有锯齿状豁口，用于实现径流沿所述锯齿状豁口均匀流入所述流经装置中；

所述收集装置设置于所述流经装置的末端，由明渠流量计A、明渠流量计B和自动取样器组成。

所述布水阀A和布水阀C可沿着流经装置的长度方向移动，用以实现流经装置的长度变化。

所述U型槽内每间隔1m设有用于控制布水长度的闸门，所述U型槽的槽深和宽度均为0.05m，长为10-50m。

所述渗流挡板由下凹的拱形结构构成，渗流挡板的底部间隔1-2m设有取样口。

所述支撑框架的底部还设有用于调节流经装置的坡度的高度调节装置。

所述水箱由直径为1m、高为1m的塑料圆筒构成；所述加药箱由直径为0.5m、高为0.5m的塑料圆筒构成。

所述锯齿状豁口的深度和宽均为2cm，锯齿状豁口之间的间距为5cm。

所述流经装置的长为10-50m，宽为1-3m，深度为0.5-1.5m，坡度为0-10％。

所述底板每平方米设有直径为3-5mm的圆孔200-1000个。