專利名稱：一種用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種研究環(huán)境污染的試驗(yàn)裝置，特別是涉及一種用于研究城市降 雨徑流污染的物理模型試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
降雨形成的地表徑流是河湖水體污染物匯集的主要途徑之一，隨著城市人口和機(jī) 動(dòng)車的增加，城市降雨后地表徑流攜帶的污染物質(zhì)成為水體污染的一個(gè)重要來源，因此，研 究降雨期間城市地表污染物質(zhì)的量和遷移規(guī)律，對(duì)相關(guān)水體的非點(diǎn)源污染控制及水資源保 護(hù)具有重要意義。但是，自然降雨徑流觀測(cè)具有投入成本高、周期長(zhǎng)、不可控程度高等特點(diǎn)， 使得城市地表徑流污染的研究受到了很大的限制。因此，迫切需要設(shè)計(jì)一套投入成本低、可 控程度高的試驗(yàn)裝置用于研究城市降雨徑流污染。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種投入成本低、可控程度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操 作簡(jiǎn)便且可重復(fù)使用的用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用這樣的一種用于城市降雨徑流污染研究的 物理模型試驗(yàn)裝置，其包括模擬降雨發(fā)生裝置和模擬城市不透水地表的地表模擬板以及用 于收集降雨徑流的雨水收集取樣箱；所述模擬降雨發(fā)生裝置包括供水系統(tǒng)、壓力表、時(shí)間控 制器和噴淋系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)包括用以調(diào)節(jié)控制流量的閥門，所述閥門、壓力表、時(shí)間控 制器和噴淋系統(tǒng)通過管道依次相連；所述地表模擬板上開設(shè)至少一個(gè)降雨徑流收集孔，降 雨徑流通過該收集孔流入所述雨水收集取樣箱內(nèi)。由于自然降雨后，地表累積的污染物受到雨滴的侵蝕力、地表徑流的溶蝕和攜帶 作用、摩擦力以及重力作用，因此，本實(shí)用新型根據(jù)物理模型的力相似原理，通過人工降雨 模擬自然降雨的方法研究不透水地表灰塵沖刷過程，通過采用模擬降雨發(fā)生裝置、地表模 擬板和雨水收集取樣箱這些技術(shù)手段，達(dá)到排除隨機(jī)干擾因素，簡(jiǎn)化控制因子的目的，由于 本實(shí)用新型采用的部件較少，而且采用壓力表、時(shí)間控制器這些計(jì)量精度高的工具，因而具 有投入成本低、可控程度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便且可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，該試驗(yàn)裝置有助于 進(jìn)一步揭示城市降雨徑流產(chǎn)污規(guī)律，并為區(qū)域環(huán)境治理、污染控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的所述供水系統(tǒng)可采用城市居民生活飲用水的自來水供水系統(tǒng)，所述 供水系統(tǒng)提供給噴淋系統(tǒng)的水壓優(yōu)選控制在0. 1 0. 2MPa之間，采用這樣的水壓，能產(chǎn)生 均勻的類似天然降雨特性的模擬降雨，從而使模擬降雨的效果與自然降雨特征更相似；本 實(shí)用新型的所述地表模擬板采用鋼筋水泥澆筑而成，且該板的橫截面呈中間高，兩側(cè)邊緣 低的弧形結(jié)構(gòu)，這樣的地表模擬板外形與城市街道相似。在本實(shí)用新型中，所述地表模擬板 優(yōu)選呈長(zhǎng)度為1. 5米，寬度為0. 8米的矩形，其中間凸出部分高于邊緣2厘米，且該板在距 邊緣2厘米處開設(shè)寬度為5厘米的內(nèi)凹弧形集水槽；所述降雨徑流收集孔的直徑為5厘米 且設(shè)置在所述集水槽中。[0007]本實(shí)用新型的所述噴淋系統(tǒng)優(yōu)選由支架和若干個(gè)懸掛在所述支架上的倒掛式G 型微噴頭構(gòu)成，所述倒掛式G型微噴頭與所述地表模擬板的中間凸出部分之間距離為2. 2 米；采取這樣的結(jié)構(gòu)后，模擬降雨的水滴能達(dá)到自然降雨條件下雨滴的終點(diǎn)速度，從而使模 擬降雨的效果與自然降雨特征更相似。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型物理模型試驗(yàn)裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中地表模擬板的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中沿A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1至3所示的一種用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置，包括 模擬降雨發(fā)生裝置1和模擬城市不透水地表的地表模擬板2以及用于收集降雨徑流的雨水 收集取樣箱；所述模擬降雨發(fā)生裝置1包括供水系統(tǒng)1-1、壓力表1-2、時(shí)間控制器1-3和噴 淋系統(tǒng)1-4，所述供水系統(tǒng)1-1包括用以調(diào)節(jié)控制流量的閥門1-1-1，所述閥門1-1-1、壓力 表1-2、時(shí)間控制器1-3和噴淋系統(tǒng)1-4通過管道1-5依次相連；所述地表模擬板2上開設(shè) 至少一個(gè)降雨徑流收集孔2-1，降雨徑流通過該收集孔2-1流入所述雨水收集取樣箱內(nèi)。本 實(shí)用新型的所述壓力表1-2優(yōu)選市售的Y60壓力表來控制水壓，其最大量程為0. 6MPa,精度 為0. 02MPa。所述的時(shí)間控制器1-3優(yōu)選市售的GS-709型電子定時(shí)器，通過其控制模擬降 雨時(shí)間，該設(shè)備的時(shí)鐘誤差<0.6s/d，采用防水工藝設(shè)計(jì)，性能優(yōu)良，安全可靠。所述供水系統(tǒng)1-1采用城市居民生活飲用水的自來水供水系統(tǒng)，由供水系統(tǒng)1-1 提供給噴淋系統(tǒng)1-4的水壓通過所述閥門1-1-1和壓力表1-2控制在0. 1 0. 2MPa之間； 所述地表模擬板2由鋼筋水泥澆筑而成，且該板的橫截面呈中間高，兩側(cè)邊緣低的弧形結(jié) 構(gòu)，如圖3所示。如圖2所示，本實(shí)用新型的所述地表模擬板2呈矩形，該矩形的長(zhǎng)度為1. 5米，寬 度0. 8米，其中間凸出部分高于邊緣2厘米，且該板在距邊緣2厘米處開設(shè)寬度為5厘米的 內(nèi)凹弧形集水槽2-2 ；所述降雨徑流收集孔2-1的直徑為5厘米且設(shè)置在所述集水槽2-2中。本實(shí)用新型的所述噴淋系統(tǒng)1-4由支架1-4-1和若干個(gè)懸掛在所述支架1-4-1上 的市售的倒掛式G型微噴頭1-4-2構(gòu)成，所述倒掛式G型微噴頭1-4-2與所述地表模擬板2 的中間凸出部分之間距離為2. 2米，在本實(shí)用新型中，倒掛式G型微噴頭1-4-2優(yōu)選為5 7個(gè)。本實(shí)用新型在試驗(yàn)時(shí)，可分成四組進(jìn)行。表1為第一組試驗(yàn)，控制因子為地表灰塵 量，取值分別為 0. Olg · CnT2、0. 02g ·αιΓ2、0. 03g ·αιΓ2、0. 04g ·αιΓ2、0. 05g ·αιΓ2、0. 06g ·αιΓ2， 水壓為0. 12MPa，地表灰塵粒徑為混合粒徑，所述混合粒徑即由57. 07%小于0. 125mm的顆 粒、17. 69%介于0. 125 0. 2mm的顆粒、15. 10%介于0.2 0. 45mm的顆粒和10. 14%大于 0. 45mm的顆粒組成。降雨時(shí)間為25min。表2為第二組試驗(yàn)，控制因子為地表灰塵粒徑，分別 取< 0. 125mm, 0. 125 0. 2mm, 0. 2 0. 45mm, > 0. 45mm的灰塵顆粒作為沖刷對(duì)象，地表灰塵量為0.02g KnT2WKSSO. 12MPa，降雨時(shí)間為25min。表3為第三組試驗(yàn)，控制因子為降 雨強(qiáng)度，降雨強(qiáng)度由水壓控制，水壓分別為0. 0775MPa、0. lMPa、0. 12MPa、0. 14MPa、0. 20MPa, 地表灰塵量為0. 02g ·αιΓ2，地表灰塵粒徑為混合粒徑，降雨時(shí)間為25min。表4為第四組試 驗(yàn)，控制因子為地表坡度，取值分別為0°、1.9°、5. 7°，地表灰塵量為0.02g*CnT2，地表灰 塵粒徑為混合粒徑，降雨時(shí)間為25min。以上四組試驗(yàn)僅為本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例， 在試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)實(shí)際研究需要自行設(shè)計(jì)研究項(xiàng)目。表權(quán)利要求1.一種用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置，其特征在于該試驗(yàn)裝置 包括模擬降雨發(fā)生裝置(1)和模擬城市不透水地表的地表模擬板(2)以及用于收集降雨 徑流的雨水收集取樣箱；所述模擬降雨發(fā)生裝置(1)包括供水系統(tǒng)(1-1)、壓力表(1-2)、 時(shí)間控制器(1-3)和噴淋系統(tǒng)(1-4)，所述供水系統(tǒng)(1-1)包括用以調(diào)節(jié)控制流量的閥門 (1-1-1)，所述閥門(1-1-1)、壓力表(1-2)、時(shí)間控制器(1-3)和噴淋系統(tǒng)(1-4)通過管道 (1-5)依次相連；所述地表模擬板(2)上開設(shè)至少一個(gè)降雨徑流收集孔(2-1)，降雨徑流通 過該收集孔(2-1)流入所述雨水收集取樣箱內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置，其特征在 于所述供水系統(tǒng)(1-1)采用城市居民生活飲用水的自來水供水系統(tǒng)；所述地表模擬板(2) 由鋼筋水泥澆筑而成，且該板的橫截面呈中間高，兩側(cè)邊緣低的弧形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置，其特征在 于所述地表模擬板(2)呈長(zhǎng)度為1.5米，寬度為0.8米的矩形，其中間凸出部分高于邊緣 2厘米，且該板在距邊緣2厘米處開設(shè)寬度為5厘米的內(nèi)凹弧形集水槽(2-2)；所述降雨徑 流收集孔(2-1)的直徑為5厘米且設(shè)置在所述集水槽(2-2)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置，其特 征在于由所述供水系統(tǒng)(1-1)提供給所述噴淋系統(tǒng)(1-4)的水壓控制在0. 1 0. 2MPa之 間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn) 裝置，其特征在于所述噴淋系統(tǒng)(1-4)由支架(1-4-1)和若干個(gè)懸掛在所述支架(1-4-1) 上的倒掛式G型微噴頭(1-4-2)構(gòu)成，所述倒掛式G型微噴頭(1-4-2)與所述地表模擬板 (2)的中間凸出部分之間距離為2. 2米。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于城市降雨徑流污染研究的物理模型試驗(yàn)裝置，其包括模擬降雨發(fā)生裝置和模擬城市不透水地表的地表模擬板以及用于收集降雨徑流的雨水收集取樣箱；所述模擬降雨發(fā)生裝置包括供水系統(tǒng)、壓力表、時(shí)間控制器和噴淋系統(tǒng)，所述供水系統(tǒng)包括控制流量的閥門，閥門、壓力表、時(shí)間控制器和噴淋系統(tǒng)通過管道依次相連；地表模擬板上開設(shè)至少一個(gè)降雨徑流收集孔，降雨徑流通過該收集孔流入雨水收集取樣箱內(nèi)。所述供水系統(tǒng)采用自來水供水系統(tǒng)，地表模擬板由鋼筋水泥澆筑而成，且該板的橫截面呈中間高，兩側(cè)邊緣低的弧形結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入成本低，可控程度高，操作簡(jiǎn)便，可重復(fù)使用，特別適合在環(huán)境監(jiān)測(cè)及相關(guān)科研領(lǐng)域推廣使用。
文檔編號(hào)G01N33/24GK201780296SQ20102025113
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者蔡煥興, 陳橋, 龍湘 申請(qǐng)人:常州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站