本发明专利技术公开了一种植草沟实验装置，由径流产生装置、布水装置、流经装置、收集装置四部分组成。径流产生装置通过控制箱的自动控制，可产生径流量和污染物浓度随时间变化的模拟径流，提高了模拟径流与天然径流的相似度，从而提高了实验精度。布水装置增加了径流与植草沟的接触时间和接触面积，避免短流现象的发生，从而提高其对径流的削减控制能力。流经装置设置砾石和粗砂两层滤层，增加其渗水性的同时，意在提高其对径流污染物的削减能力。收集装置可实现对出流径流的自动采集，用以实验分析。通过设定不同水力负荷、污染物浓度以及两者不同的变化规律，有无布水设施，布水设施长短变化等，从而研究这些因素对植草沟径流削减控制效率的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，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。本专利技术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。所述砂石层的厚度为0.1-0.5m，所述砾石层的厚度为0.1-0.5m，所述土壤层的厚度为 0.2-0.5m，所述植被层由长度为0.03-0.1m的草坪草构成。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本专利技术通过控制箱内的自动控制装置模拟生成地表径流，可实现径流中污染物浓度随时间变化，从而保证模拟径流与天然径流的相似度，以更加准确地模拟植草沟对地表径流污染的控制效果。(2)本专利技术通过增加布水装置，提高了径流与植草沟的接触时间，同时增加了径流流经植草沟的过流面积，以期提高植草沟对径流污染的控制效率。(3)本专利技术通过渗流挡板收集从植草沟渗透穿过的径流，通过对渗流流量和水质的监测，可研究不同布水措施、径流负荷、污染物负荷等指标对植草沟控制径流污染效果的影响。(4)本专利技术通过径流产生装置与布水装置连接处即布水阀A和布水阀C，沿流经装置的长度方向移动，可轻松实现植草沟长度变化，从而研究其对径流污染控制效果的影响。附图说明图1是本专利技术的结构示意图及部分放大结构示意图。附图标记：1-水箱 2-加药箱 3-电磁阀A 4-变频泵A 5-电磁流量计A 6-电磁阀B 7-变频泵B 8-电磁流量计B 9-管式静态混合器 10-控制箱 11-布水阀A 12-布水阀B 13-布水阀C 14-U型槽 15-闸门 16-支撑框架 17-高度调节装置 18-植被层 19-土壤层 20-砾石层 21-砂石层 22-土工布 23-底板 24-渗流挡板 25-明渠流量计A 26-明渠流量计B 27-自动取样器具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述：如图1所示，本专利技术由径流产生装置、布水装置、流经装置、收集装置四部分组成。所述径流产生装置由水箱1、加药箱2、电磁阀A3和电磁阀B6、变频泵A4和变频泵B7、电磁流量计A5和电磁流量计B8、管式静态混合器9、控制箱10，以及起串联作用的水管和电线所组成。水箱1由直径为1m，高为1m的塑料圆桶构成，所述加药箱2由直径为0.5m，高为0.5m的塑料圆桶构成。水箱1和加药箱2底部设有出水管，水箱1底部的出水管通过水管依次连接有电磁阀A3、变频泵A4和电磁流量计A5，加药箱2底部的出水管通过水管依次连接有电磁阀B6、变频泵B7和电磁流量计B8。上述电磁阀A3、变频泵A4、电磁流量计A5、电磁阀B6、变频泵B7和电磁流量计B8均通过电线与控制箱10相连，通过控制箱10可对电磁阀A3和电磁阀B6的自动启闭进行控制，对变频泵A4和变频泵B7的转速自动调整， 以及对电磁流量计A5和电磁流量计B8的数据自动记录，从而实现所产生径流水量和污染物浓度随时间变化，提高其与天然径流的相似度。经电磁流量计A5和电磁流量计B8流出的水和药剂通过水管汇合进入管式静态混合器9。流出管式静态混合器9的径流通过出水管有两种方式进入流经装置，一种是分别通过布水阀A11和布水阀C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型植草沟实验装置，包括径流产生装置、布水装置、流经装置和收集装置，其特征在于，所述径流产生装置主要由水箱(1)、加药箱(2)、管式静态混合器(9)和控制箱(10)组成，所述水箱(1)的底部通过水管依次连接有电磁阀A(3)、变频泵A(4)和电磁流量计A(5)，所述加药箱(2)的底部通过水管依次连接有电磁阀B(6)、变频泵B(7)和电磁流量计B(8)，所述电磁阀A(3)、变频泵A(4)、电磁流量计A(5)、电磁阀B(6)、变频泵B(7)和电磁流量计B(8)均通过电线与所述控制箱(10)相连，所述电磁流量计A(5)和电磁流量计B(8)与所述管式静态混合器(9)相连接，流出所述管式静态混合器(9)的径流通过布水阀B(12)流入所述流经装置或通过布水阀A(11)和布水阀C(13)流入所述布水装置；所述流经装置主要由支撑框架(16)和底板(23)组成，所述底板(23)上表面从下到上依次设有砂石层(21)、砾石层(20)、土壤层(19)和植被层(18)，砂石层(21)和底板(23)之间、砾石层(20)和砂石层(21)之间、砾石层(20)和土壤层(19)之间均设有土工布(22)，所述底板(23)的下方设有用于收集渗流的渗流挡板(24)；所述布水装置由分别设置于所述流经装置两侧的U型槽(14)构成，所述U型槽(14)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(25)、明渠流量计B(26)和自动取样器(27)组成。...
【技术特征摘要】
1.一种新型植草沟实验装置，包括径流产生装置、布水装置、流经装置和收集装置，其特征在于，所述径流产生装置主要由水箱(1)、加药箱(2)、管式静态混合器(9)和控制箱(10)组成，所述水箱(1)的底部通过水管依次连接有电磁阀A(3)、变频泵A(4)和电磁流量计A(5)，所述加药箱(2)的底部通过水管依次连接有电磁阀B(6)、变频泵B(7)和电磁流量计B(8)，所述电磁阀A(3)、变频泵A(4)、电磁流量计A(5)、电磁阀B(6)、变频泵B(7)和电磁流量计B(8)均通过电线与所述控制箱(10)相连，所述电磁流量计A(5)和电磁流量计B(8)与所述管式静态混合器(9)相连接，流出所述管式静态混合器(9)的径流通过布水阀B(12)流入所述流经装置或通过布水阀A(11)和布水阀C(13)流入所述布水装置；所述流经装置主要由支撑框架(16)和底板(23)组成，所述底板(23)上表面从下到上依次设有砂石层(21)、砾石层(20)、土壤层(19)和植被层(18)，砂石层(21)和底板(23)之间、砾石层(20)和砂石层(21)之间、砾石层(20)和土壤层(19)之间均设有土工布(22)，所述底板(23)的下方设有用于收集渗流的渗流挡板(24)；所述布水装置由分别设置于所述流经装置两侧的U型槽(14)构成，所述U型槽(14)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(25)、明渠流量计B(26)和自动取样器(27)组成。2.根据权利要求1所述一种新型植草沟实验装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：田一梅，高波，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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