[發(fā)明專利]一種人工濕地基質(zhì)取樣檢測裝置及滲透性測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910740068.6
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110346183A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王少峰;張惠寧;胡家瑋;閆俊江;李慧莉;趙紅花;李彥娟
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14;G01N15/08
• 代理公司: 甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 馬小瑞

本發(fā)明公開了一種人工濕地基質(zhì)取樣檢測裝置及滲透性測試方法，取樣檢測裝置包括取樣管，取樣管側(cè)壁上有滲透孔，滲透孔外側(cè)安裝有三通哈夫節(jié)，三通哈夫節(jié)與壓力傳感器相連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集儀相連接，取樣管的兩端安裝有金屬腳帽，金屬腳帽底部設(shè)有細(xì)連通管，細(xì)連通管與測試水管路相連通。本發(fā)明采用網(wǎng)格法將待檢測人工濕地模型空間網(wǎng)格化為空間陣列，通過取樣管對模型中陣列的特征點(diǎn)基質(zhì)進(jìn)行取樣，將帶有基質(zhì)樣本的取樣管連接在測試水管路中，通過對滲透孔處水壓力值的測試，進(jìn)而判斷人工濕地模型中基質(zhì)的滲透性能。本發(fā)明通過取樣管最大限度的保存了基質(zhì)樣本的原有特性，保證了測試數(shù)據(jù)的精確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及濕地生態(tài)研究技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種人工濕地基質(zhì)取樣檢測裝置及滲透性測試方法。

背景技術(shù)

人工濕地水處理生態(tài)系統(tǒng)主要由濕地基質(zhì)以及種植在基質(zhì)上的濕地植物、棲息于基質(zhì)中的濕地微生物三部分組成，其中濕地基質(zhì)承擔(dān)著物化、微生物棲息地等多重功能。在人工濕地水處理生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行中，隨著SS(懸浮固體)等大分子物質(zhì)在濕地基質(zhì)中截留、沉淀、遷移、粘附，以及微生物及其群落在基質(zhì)空隙中棲息生長，基質(zhì)床(即基質(zhì)裝填的床體)會逐漸發(fā)生堵塞，造成滲流水力損失Δh增加，可以采用Δh等壓線圖法來表達(dá)基質(zhì)床阻力分布；基質(zhì)床滲透系數(shù)K也會下降，可以采用K擬合曲線及其方程來表達(dá)基質(zhì)床滲透系數(shù)變化規(guī)律。如果濕地基質(zhì)床堵塞到一定程度就需要采用復(fù)耕，基質(zhì)換裝等工程方法加以解決。因此，在人工濕地相關(guān)科學(xué)研究中，濕地基質(zhì)堵塞形成機(jī)制及其阻力成長分布規(guī)律、滲透系數(shù)變化規(guī)律的研究有助于人們優(yōu)化人工濕地設(shè)計參數(shù)，延長人工濕地使用周期，也有助于人們采用更科學(xué)的工程方法對其滲流能力加以恢復(fù)。

在人工濕地水處理生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行中，滲流過程嚴(yán)格意義上講是三維流動，由于堵塞而導(dǎo)致的滲流阻力分布及滲透性變化在基質(zhì)空間各點(diǎn)并不是均一的。以水平潛流人工濕地模型為例(見圖1)，阻力分布及滲透性變化在基質(zhì)床x方向、y方向、z方向并不是完全各向同性的。因此，無論是在實(shí)驗室濕地模型研究中或工程實(shí)踐研究中，濕地基質(zhì)取樣及其滲透性測試都是一個重要的技術(shù)研究手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種人工濕地基質(zhì)取樣檢測裝置及滲透性測試方法，對人工濕地基質(zhì)取樣時盡量保持人工濕地基質(zhì)的性狀不發(fā)生改變，能夠快速便捷的測試人工濕地基質(zhì)的滲透性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種人工濕地基質(zhì)取樣檢測裝置，它包括取樣管，取樣管的側(cè)壁上均勻布置有滲透孔，滲透孔的外側(cè)安裝有三通哈夫節(jié)，三通哈夫節(jié)的側(cè)面管口通過硅膠軟管與壓力傳感器相連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集儀相連接，取樣管的兩端分別安裝有金屬腳帽，金屬腳帽的外側(cè)設(shè)置有壓蓋，金屬腳帽上設(shè)有貫穿金屬腳帽底部的兩根細(xì)連通管，其中一根細(xì)連通管與一個壓力傳感器相連接，另一根細(xì)連通管通過測試水管路與水箱相連通，測試水管路上安裝有壓力泵和控流閥。

優(yōu)選的，所述取樣管為圓柱形304不銹鋼管，管壁的厚度為0.1-0.3mm，內(nèi)外管壁光滑。

優(yōu)選的，所述取樣管上滲透孔為三角形連通孔，每個連通孔的孔徑小于人工濕地基質(zhì)顆粒的粒徑。

優(yōu)選的，所述壓蓋的形狀為等邊三角形，每個角上設(shè)有齒角通孔，中心設(shè)置有中心通孔，取樣管端部的金屬腳帽安裝在中心通孔上，細(xì)連通管貫穿中心通孔；三根對拉螺桿分別貫穿兩塊壓蓋相對應(yīng)的齒角通孔后相互平行設(shè)置。

優(yōu)選的，所述金屬腳帽與取樣管的連接處安裝有有網(wǎng)密封圈，金屬腳帽與壓蓋的連接處設(shè)置有無網(wǎng)橡膠墊圈。

優(yōu)選的，所述金屬腳帽為二階圓柱狀，尾端的凸臺上安裝有兩根細(xì)連通管，前端內(nèi)腔中空，前端內(nèi)腔的直徑與取樣管的外徑相適配，凸臺的直徑與壓蓋的中心通孔的直徑相適配。

一種人工濕地基質(zhì)滲透性測試方法，該方法利用上述的一種人工濕地基質(zhì)取樣檢測裝置來實(shí)現(xiàn)，它包括以下步驟：