[發(fā)明專利]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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410357643.1
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104126439A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 美英;相亞軍;王秀梅;孫紅強;李小飛;左一鳴
• 申請（專利權）人: 內(nèi)蒙古工業(yè)大學
• 主分類號: A01G9/02
• 分類號: A01G9/02;A01G27/02;A01G15/00;E03B3/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發(fā)明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)水量之間動力學關系，可實現(xiàn)植物生長及人工降雨水質(zhì)水量之間的相關性研究，屬于環(huán)境工程和生態(tài)工程領域。

背景技術

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。

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。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土壤板結和堵塞，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、群落結構以及多樣性等。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遷移轉化機理還不太清楚，尤其植物根系深度與水質(zhì)水量的相關性實驗研究還在初步研究階段。國內(nèi)外研究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)水量相結合研究的實驗裝置也未見報道。針對實驗需求本發(fā)明對人工模擬降雨條件下植物生長與植物滯留元水質(zhì)水量間相關性研究的實驗裝置進行設計。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)水量運移相關研究的有效、可行、可靠的實驗裝置。

發(fā)明內(nèi)容

1、目的：

針對上述存在的問題，本發(fā)明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。該裝置結構簡單、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關系的模擬研究。

2、技術方案：

見圖1，本發(fā)明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端(有機玻璃層)上，導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水管流入到采樣桶中。

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^#；

所述彎頭是彎角為90°的PVC彎頭，；

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關系。

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。

所述等間隔采樣口，在實驗土槽上等間隔設置10個采樣口，采樣口間距為10?cm；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)的相關參數(shù)。為植物生長及水質(zhì)水量模擬控制間的相關關系分析提供基礎參數(shù)。

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。