一種植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元實驗裝置，它主要用于人工模擬降雨條件下，設(shè)計的植物滯留元能模擬植物生長及水質(zhì)水量之間動力學(xué)關(guān)系，可實現(xiàn)植物生長及人工降雨水質(zhì)水量之間的相關(guān)性研宄，屬于環(huán)境工程和生態(tài)工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化的快速增長，城市區(qū)域暴雨徑流量迅速增加，產(chǎn)生城市洪流，嚴重威脅著人民群眾的生命及財產(chǎn)安全。同時，城市降雨徑流攜帶大量污染物(如TSS、重金屬、COD、營養(yǎng)鹽等)排放到地表水體中，對周圍環(huán)境造成了嚴重的非點源污染。從而城市非點源污染已成為環(huán)境污染的主要原因。
[0003]植物滯留元是一種高效、低成本的城市非點源污染控制技術(shù)。植物滯留元通過滯蓄削減洪峰流量、減少雨水外排，并利用植物截流、土壤滲濾凈化雨水、減少污染。植物在植物滯留元中發(fā)揮重要作用，直接作用有對有機物的降解、營養(yǎng)元素的吸收、植物根系的生長可以延緩?fù)寥腊褰Y(jié)和堵塞，這對維持土壤多孔性和排水能力有重要作用。間接作用為植物根系和根際微生物的交互作用，植物根系龐大的比表面積和分泌物為微生物生長提供了附著條件和能源，微生物活動有助于營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，促進了植物的吸收利用，同時，植物根系分泌物的變化又影響根際微生物的活性、群落結(jié)構(gòu)以及多樣性等。然而，種植不同植被對植物滯留元的水質(zhì)水量影響效果會有所差異，如植物根系直徑及深度不同，對涵養(yǎng)水源和吸收營養(yǎng)鹽的能力有很大區(qū)別。目前，不同植物根系對降雨徑流所攜帶的污染物在植物滯留元中的迀移轉(zhuǎn)化機理還不太清楚，尤其植物根系深度與水質(zhì)水量的相關(guān)性實驗研宄還在初步研宄階段。國內(nèi)外研宄者雖然進行了一些水質(zhì)水量的室內(nèi)和現(xiàn)場實驗，但將用于人工模擬降雨條件下，構(gòu)建能夠隨時觀察植物根系生長狀況，并與植物滯留元水質(zhì)水量相結(jié)合研宄的實驗裝置也未見報道。針對實驗需求本實用新型對人工模擬降雨條件下植物生長與植物滯留元水質(zhì)水量間相關(guān)性研宄的實驗裝置進行設(shè)計。為此，本實驗裝置可提供可視的，能夠隨時讀取植物根系長度，并與植物滯留元水質(zhì)水量運移相關(guān)研宄的有效、可行、可靠的實驗裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]1、目的:
[0005]針對上述存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元實驗裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、經(jīng)濟實用，適用于室內(nèi)模擬人工模擬降雨條件下植物滯留元水質(zhì)水量與植物生長之間相關(guān)關(guān)系的模擬研宄。
[0006]2、技術(shù)方案:
[0007]見圖1，本實用新型一種植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元實驗裝置，它包括儲雨水箱、水泵、導(dǎo)水管、彎頭、噴頭、實驗植物、實驗土槽上端(有機玻璃層)、等間隔采樣口、實驗土槽接縫處(有機玻璃及PVC管接縫處)、實驗土槽下端(PVC管)、實驗土槽底部封口、出水管、采樣桶。它們之間的位置連接關(guān)系是:
[0008]儲雨水箱的下部出口與水泵進水口相連，水泵的出水口通過導(dǎo)水管把人工模擬雨水送至與導(dǎo)水管另一端相連的噴頭，帶有噴頭的導(dǎo)水管一側(cè)放置在實驗土槽上端(有機玻璃層)上，導(dǎo)水管彎曲部分用彎頭相接；人工模擬雨水經(jīng)噴頭均勻噴灑在實驗土槽上端(有機玻璃層)中，實驗植物種植在實驗土槽上端(有機玻璃層)的土壤介質(zhì)上，而實驗土槽底部排出的人工模擬雨水通過出水管及與之相連接的導(dǎo)水管流入到采樣桶中。
[0009]所述儲雨水箱是盒式結(jié)構(gòu)的箱體；
[0010]所述水泵是基本型蠕動泵，其功能為將儲雨水箱中的水通過導(dǎo)水管自動抽壓至噴頭中;
[0011]所述導(dǎo)水管是具有導(dǎo)水作用的塑料管，塑料管型號為16#;
[0012]所述彎頭是彎角為90°的PVC彎頭，；
[0013]所述噴頭是蓮蓬型的鋁合金防銹材料制成，具有在多孔布水板表面噴灑雨水的作用，孔徑為2mm ；
[0014]所述實驗植物為植物滯留元常采用的實驗植物(黑麥草、高羊茅、早熟禾等)，選擇不同實驗植物獲取不同植物對植物滯留元中人工雨水的水質(zhì)水量的影響之間的相關(guān)關(guān)系O
[0015]所述實驗土槽上端(有機玻璃層)，是透明的圓形有機玻璃筒，很清晰的看到植物根系的長短，并與有機玻璃上的刻度值對比后，能夠直接讀取植物根系的長短。實驗土槽上端(有機玻璃層)的總深度為75cm。
[0016]所述等間隔采樣口，在實驗土槽上等間隔設(shè)置10個采樣口，采樣口間距為1cm ;通過等間隔采樣口收集人工模擬雨水樣，獲得不同深度處植物滯留元排放的水量及水質(zhì)的相關(guān)參數(shù)。為植物生長及水質(zhì)水量模擬控制間的相關(guān)關(guān)系分析提供基礎(chǔ)參數(shù)。
[0017]所述實驗土槽接縫處(有機玻璃及PVC管接縫處)，是有機玻璃筒與PVC管接縫處采用防水涂料粘粘以后，再采用螺釘對其進行等間隔固定，以至防止植物滯留元水量滲漏及有機玻璃筒及PVC管的分離。此處厚度為2cm。
[0018]所述實驗土槽下端為PVC管，主要有承重量大、價格便宜，易獲得等特點。此層深度為50cm。實驗土槽內(nèi)部填料層自上而下包括表面雨水滯留層、土壤覆蓋層、植被及種植土壤層、砂濾層、碎石層、出水管。
[0019]所述實驗土槽底部封口，材質(zhì)也是PVC管，與實驗土槽下端(PVC管)通過防水粘合劑粘粘在一起，起到封堵的作用。
[0020]所述出水管為直徑為30mm的PVC管，直接與實驗土槽底部封口的PVC管底部相連。
[0021]所述采樣桶，材料為PVC的圓柱桶，主要作用為收集植物滯留元排出的人工模擬雨水，為后續(xù)分析提供相關(guān)實驗樣品。
[0022]本實用新型工作流程如下:
[0023]所述的導(dǎo)水管另一端相連的噴頭置于實驗土槽上端(有機玻璃層)的頂部，人工模擬雨水用泵從導(dǎo)水管一端抽到導(dǎo)水管另一端的噴頭中，并將人工模擬雨水用噴頭均勻噴灑在實驗土槽上端(有機玻璃層)中，最后由出水管及與之相連的導(dǎo)水管將排出的人工模擬雨水收集到采樣桶中。實驗主體裝置為實驗土槽，實驗土槽由實驗土槽上端(有機玻璃層)、實驗土槽接縫處(有機玻璃及PVC管接縫處)及實驗土槽下端(PVC管)組成。實驗土槽上端有機玻璃層是透明圓柱體，隨時間變化可以觀測植物根系的生長狀況。為了節(jié)約費用，實驗土槽下端主要以PVC作為實驗材料，并且此材料較易獲得。實驗土槽內(nèi)部填料層自上而下包括表面雨水滯留層、土壤覆蓋層、植被及種植土壤層、砂濾層、碎石層、出水管。
[0024]采用上述技術(shù)方案，用一種植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元實驗裝置，能反映植物滯留元在不同雨強、不同類型植物、不同介質(zhì)成分及深度、不同空間和時間條件下，實驗植物生長與系統(tǒng)水質(zhì)水量間的動態(tài)相關(guān)關(guān)系，因而能滿足實際工程應(yīng)用的各種要求。
[0025]3、優(yōu)點及功效:本實用新型一種植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元實驗裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低和經(jīng)濟實用等特點。該實驗裝置能反映植物滯留元在不同雨強、不同類型植物、不同介質(zhì)成分及深度、不同空間和時間條件下，實驗植物生長與系統(tǒng)水質(zhì)水量間的動態(tài)相關(guān)關(guān)系，并通過植物生長與水質(zhì)水量模擬控制實驗來獲取植物生長及水質(zhì)水量間的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。為此，本實驗裝置提供在人工模擬降雨作用條件下，設(shè)計的植物滯留元中植物生長、水質(zhì)水量動態(tài)變化的動力學(xué)參數(shù)，實驗信息量大、并能隨時隨地準確讀取植物根系生長數(shù)據(jù)的目的。
【附圖說明】
[0026]圖1植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖2植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元主體設(shè)備即實驗土槽結(jié)構(gòu)示意圖
[0028]圖3植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元主體設(shè)備即實驗土槽正面示意圖
[0029]圖4植物生長與水質(zhì)水量模擬控制的植物滯留元的主體設(shè)備即實驗土槽的俯瞰示意圖
[0030]圖中符號說明如下:
[0031]I儲雨水箱；2水泵；3導(dǎo)水管；4彎頭；5噴頭；6實驗植物；7實驗土槽上端(有機玻璃層)；8等間隔采樣口 ；9實驗土槽接縫處(有機玻璃及PVC管接縫處)；10實驗土槽下端(PVC管)；1