[發明專利]初期雨水污染物在土壤中的時空分布物理模擬裝置及方法

在審

• 申請號: 201810187809.8
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108169102A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 金青;崔新壯;張炯;蘇俊偉;盧途;王藝霖;李駿
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N33/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種初期雨水污染物在土壤中的時空分布物理模擬裝置及方法，能測定初期雨水在不同降雨在土體中的下滲情況，通過采集不同高度土層中的土壤樣品和余液樣品可以研究污染物在土體內的積累情況，從而探究初期雨水污染物在土壤中的時空分布規律。該裝置由透明的填土圓柱筒、開孔金屬網、不銹鋼承重支架和余液收集桶四部分組成，能完成初期降雨模擬、雨水下滲、各土層高度樣品采集和余液回收等一系列試驗流程。該技術能為監測初期雨水污染物在土體中分布情況提供一種有效方案，具有重要的理論創新價值及工程意義，為海綿城市的發展提供理論和技術指導。

技術領域

本發明提出了一種初期雨水污染物在土壤中的時空分布物理模擬裝置及方法，屬于土木工程領域。

背景技術

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的彈性，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水釋放并加以利用。海綿城市的三大科學內涵包括：水量上削峰，水質上排污以及雨水資源回用，因此，海綿城市在消除城市內澇，并使雨水下滲以補給地下水方面發揮重大作用。然而，初期雨水在形成地表徑流下滲到土體中的過程會攜帶大量污染物，如果不加處理直接匯入地下水就會對水體造成污染。由于土體對地表徑流攜帶的污染物具有很好的凈化效果，因此需要對下滲過程中污染物在土體中的時空分布進行深入研究。

發明內容

本發明公開了一種初期雨水下滲模擬裝置，且基于該初期雨水下滲模擬裝置提出了一種初期雨水污染物在土壤中的時空分布物理模擬方法，模擬了初期雨水在不同降雨時刻各土層高度的雨水滲入情況，通過采集不同高度土層中的土壤樣品研究污染物在土體內的積累情況，為監測初期雨水污染物在土體中分布情況提供一種有效方案。

本發明采用的技術方案如下：

初期雨水污染物在土壤中的時空分布物理模擬裝置，包括一個承重支架，在所述的承重支架的頂部一個金屬網，在金屬網的上部設有一個與其配合安裝在填土圓柱筒。

進一步的，所述的填土圓柱筒由多段小圓柱筒拼接而成。

進一步的，每段小圓柱筒的頂部設有凹槽，底部設有凸起，相連的小圓柱筒之間通過凸起和凹槽相互配合，

進一步的，所述的填土圓柱筒由透明的亞克力有機玻璃制成。

進一步的，在所述的填土圓柱筒的側向設有側向固定裝置。

利用所述的初期雨水污染物在土壤中的時空分布物理模擬裝置進行模擬的方法如下：

(1)土體上部初期雨水水頭高度的確定

(2)污染物種類及濃度的確定

(3)試驗準備

選取海綿體中的土樣進行模型填筑，取土樣時應同時測定不同土層高度處的土壤類型和壓實度，保證填筑的土體模型能盡可能還原土體的分層狀況和壓實度；將取好的土樣填筑在所述的圓柱筒中并壓實，拼接方式安裝試驗裝置；根據當地的污染物的種類及含量，配置含有污染物的合成雨水進行試驗；

(4)模擬降雨過程

初期降雨每個階段的降雨時間和降雨量應參考相關文獻，在模擬降雨的過程中，需將配置好的合成雨水分時段倒入土體模型頂端，在每個時段末觀測并記錄雨水的下滲最大高度，采集不同土層高度的土體樣品并從余液收集桶采集余液樣本，測定各樣品中污染物的濃度；

(5)土壤滲出液的收集

在每次降雨的時段末，拆分所述的圓柱筒進行取樣，取樣間隔為10-12cm；取樣時，刮取一定量的土樣，并裝入事先預備好的袋中，標記好土層高度并盡快進行污染物的檢測；

(6)土體中污染物含量的測定