[发明专利]一种人工湿地基质取样检测装置及渗透性测试方法

说明书

本发明公开了一种人工湿地基质取样检测装置及渗透性测试方法，取样检测装置包括取样管，取样管侧壁上有渗透孔，渗透孔外侧安装有三通哈夫节，三通哈夫节与压力传感器相连接，压力传感器与数据采集仪相连接，取样管的两端安装有金属脚帽，金属脚帽底部设有细连通管，细连通管与测试水管路相连通。本发明采用网格法将待检测人工湿地模型空间网格化为空间阵列，通过取样管对模型中阵列的特征点基质进行取样，将带有基质样本的取样管连接在测试水管路中，通过对渗透孔处水压力值的测试，进而判断人工湿地模型中基质的渗透性能。本发明通过取样管最大限度的保存了基质样本的原有特性，保证了测试数据的精确性。

技术领域

本发明涉及湿地生态研究技术领域，具体的说是一种人工湿地基质取样检测装置及渗透性测试方法。

背景技术

人工湿地水处理生态系统主要由湿地基质以及种植在基质上的湿地植物、栖息于基质中的湿地微生物三部分组成，其中湿地基质承担着物化、微生物栖息地等多重功能。在人工湿地水处理生态系统运行中，随着SS(悬浮固体)等大分子物质在湿地基质中截留、沉淀、迁移、粘附，以及微生物及其群落在基质空隙中栖息生长，基质床(即基质装填的床体)会逐渐发生堵塞，造成渗流水力损失Δh增加，可以采用Δh等压线图法来表达基质床阻力分布；基质床渗透系数K也会下降，可以采用K拟合曲线及其方程来表达基质床渗透系数变化规律。如果湿地基质床堵塞到一定程度就需要采用复耕，基质换装等工程方法加以解决。因此，在人工湿地相关科学研究中，湿地基质堵塞形成机制及其阻力成长分布规律、渗透系数变化规律的研究有助于人们优化人工湿地设计参数，延长人工湿地使用周期，也有助于人们采用更科学的工程方法对其渗流能力加以恢复。

在人工湿地水处理生态系统运行中，渗流过程严格意义上讲是三维流动，由于堵塞而导致的渗流阻力分布及渗透性变化在基质空间各点并不是均一的。以水平潜流人工湿地模型为例(见图1)，阻力分布及渗透性变化在基质床x方向、y方向、z方向并不是完全各向同性的。因此，无论是在实验室湿地模型研究中或工程实践研究中，湿地基质取样及其渗透性测试都是一个重要的技术研究手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种人工湿地基质取样检测装置及渗透性测试方法，对人工湿地基质取样时尽量保持人工湿地基质的性状不发生改变，能够快速便捷的测试人工湿地基质的渗透性能。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种人工湿地基质取样检测装置，它包括取样管，取样管的侧壁上均匀布置有渗透孔，渗透孔的外侧安装有三通哈夫节，三通哈夫节的侧面管口通过硅胶软管与压力传感器相连接，压力传感器与数据采集仪相连接，取样管的两端分别安装有金属脚帽，金属脚帽的外侧设置有压盖，金属脚帽上设有贯穿金属脚帽底部的两根细连通管，其中一根细连通管与一个压力传感器相连接，另一根细连通管通过测试水管路与水箱相连通，测试水管路上安装有压力泵和控流阀。

优选的，所述取样管为圆柱形304不锈钢管，管壁的厚度为0.1-0.3mm，内外管壁光滑。

优选的，所述取样管上渗透孔为三角形连通孔，每个连通孔的孔径小于人工湿地基质颗粒的粒径。

优选的，所述压盖的形状为等边三角形，每个角上设有齿角通孔，中心设置有中心通孔，取样管端部的金属脚帽安装在中心通孔上，细连通管贯穿中心通孔；三根对拉螺杆分别贯穿两块压盖相对应的齿角通孔后相互平行设置。

优选的，所述金属脚帽与取样管的连接处安装有有网密封圈，金属脚帽与压盖的连接处设置有无网橡胶垫圈。

优选的，所述金属脚帽为二阶圆柱状，尾端的凸台上安装有两根细连通管，前端内腔中空，前端内腔的直径与取样管的外径相适配，凸台的直径与压盖的中心通孔的直径相适配。

一种人工湿地基质渗透性测试方法，该方法利用上述的一种人工湿地基质取样检测装置来实现，它包括以下步骤：