[發明專利]一種水量平衡模擬控制的植物滯留元實驗裝置

有效

• 申請號: 201410357442.1
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104090088A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 美英;王秀梅;相亞軍;孫紅強;李小飛;左一鳴
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種水量平衡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作用條件下，設計的植物滯留元中植物蒸騰量、土壤蒸發量及水量平衡模擬的動力學研究，屬于環境工程和生態工程領域。

背景技術

植物滯留元水量平衡的動態研究是城市非點源水量平衡研究的難點之一。城市非點源污染隨著城市的快速發展愈演愈烈。植物滯留元作為城市非點源控制的最佳管理措施之一，對城市非點源污染的控制效果較顯著。植物滯留元通過蓄積和削減洪峰流量、減少雨水外排，涵養和補充地下水，并利用植物和土壤介質的截留等作用來凈化雨水，減少了污染。植物滯留元作為城市環境中具有生態調節作用顯著的生態單元，為動物提供食物和棲息地，達到良好的景觀效果。目前，降雨徑流收集到的雨水在植物滯留元中的水量平衡還不太清楚，尤其對土壤蒸發的定量化研究還沒有較好的實驗方法。

國內外研究者雖然進行了一些水質水量的室內和現場實驗，但將人工模擬降雨作用條件下，綜合考慮植物滯留元中植物蒸騰量、土壤蒸發量及介質水量滲透率等因素，構建人工模擬降雨條件下水量平衡模擬控制的植物滯留元實驗裝置卻未見報道。在評價植物滯留元對城市降雨和徑流水文過程影響的研究中，迫切需要室內水量模擬實驗來獲取相關技術參數。人工模擬降雨條件下水量平衡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、不同介質成分及深度、不同空間和時間等對水量的動態變化的影響，因而能滿足實際工程應用的各種要求。研究降雨徑流在植物滯留元中長時間運移機理的動態變化過程急需通過模擬實驗來完成。針對實驗需求本發明對人工模擬降雨徑流作用條件下植物滯留元水量平衡模擬實驗裝置進行設計。為此，本實驗裝置提供人工模擬降雨徑流作用條件下植物滯留元水量平衡模擬實驗裝置，它是一種能夠確定水量在系統中的運移情況并對模擬水量在系統中分布分析提供有效、可行、可靠的實驗裝置。

發明內容

1、目的：

針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種水量平衡模擬控制的植物滯留元實驗裝置。該裝置實驗機理清晰、操作簡便、結構簡單、經濟實用，適用于模擬城市降雨徑流實驗的一種植物滯留元水量平衡模擬控制研究。

2、技術方案：

見圖1，本發明一種水量平衡模擬控制的植物滯留元實驗裝置，它包括儲雨水箱、水泵、導水管、彎頭、噴頭、實驗土槽、實驗植物、接水槽、實驗桌子(支架)、收集桶蓋、收集桶和實驗小桌子。它們之間的位置連接關系是：

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水管把儲雨水箱中的人工模擬雨水送至與導水管另一端相連的噴頭，帶有噴頭的導水管一側放置在實驗土槽上，導水管彎曲部分用彎頭相接；人工模擬雨水經噴頭均勻噴灑在實驗土槽中，實驗植物種植在實驗土槽的土壤介質上，而實驗土槽底部排出的人工模擬雨水流入到接水槽中，實驗土槽及接水槽均放置在實驗桌子(支架)上，接水槽另一端接有導水管，直接與收集桶相連，收集桶上部設有收集桶蓋，收集桶及收集桶蓋放置于實驗小桌上。收集桶上部的收集桶蓋，使系統水量計算準確合理。

所述儲雨水箱是盒式結構的箱體；

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水管自動抽壓至噴頭中；

所述導水管是具有導水作用的塑料管，塑料管型號為16^#；

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；

所述彎頭是按需要選購的PVC彎頭，彎角為90°；

所述實驗土槽是圓錐型PVC盆，高為40cm，最上端直徑為30cm，最低端直徑為24cm。用于長時間盛裝實驗所用的各種類型的潮濕土壤及碎石等；該實驗土槽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、碎石層和出水管。該表面雨水滯留層的深度為50mm，此層無任何填充物；該土壤覆蓋層的深度為50mm，主要成分為樹皮(bark)；該植被及種植土壤層的深度為250mm，主要成分是表層土壤和有機物；該碎石層的深度為50mm；主要成分是粒徑為11.5～12.5mm的礫石；該出水管是直徑為50mm的PVC管。

所述實驗植物為植物滯留元常采用的實驗植物黑麥草。

所述接水槽，是邊長為40cm的正方形木質箱體，接水槽的深度為10cm。木質箱體內部涂有兩層防水涂料，達到防潮、防腐的作用。

所述實驗桌子(支架)，是有四個支腿的木質平面桌。

所述收集桶蓋材料為橡膠，其形狀為圓錐體，套入收集桶中。其功能是防止收集桶內水量的蒸發及滲漏損失。