[發明專利]一種沉積顆粒物沖刷污染量的測量及計算方法

在審

• 申請號: 202010568075.5
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111551467A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 劉翠云;周敬欽;王易揚;周婕
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 李靜

本發明涉及一種沉積顆粒物沖刷污染量的測量和計算方法，包括：步驟1：搭建模擬試驗裝置；其包括供水源、水泵和管道，管道頂部開設槽口，管道內設有取樣板，管道下方設有支架，供水源處設有水泵，水泵出水管設有流量測量裝置和調節閘閥，水泵出水管與管道起始端相接；步驟2：對試驗沉積物進行取樣及測定；取沉積顆粒和水混合，涂抹于管道沉積物區，開啟水泵對沉積顆粒沖刷，沖刷完畢后取出取樣板，將沉積顆粒烘干后稱其質量，得到并計算取樣板上沉積顆粒質量和管道單位長度上的沉積顆粒質量；步驟3：按照公式計算沉積物沖刷率；本發明能對沉積物沖刷過程進行測定和計算，掌握管道內沉積物沖刷規律，解決管道內沉積物沖刷帶來的污染問題。

技術領域

本發明涉及沉積顆粒物沖刷污染量計算技術領域，具體涉及一種排水管道內沉積顆粒物沖刷污染量的測量及計算方法。

背景技術

排水管道系統作為城市基礎設施的重要組成部分，發揮著收集與輸送雨、污水的重要作用，其正常地運行對城市穩定發展關系重大。但是，雨、污水中攜帶的懸浮顆粒物在管道內水流要素變化等原因的影響下會發生沉降，從而造成排水管道發生沉積現象，加上運行管理不善、管道陳舊和設計不大合理等原因，排水管道內沉積或淤積現象呈現普遍且逐漸嚴重的趨勢。管道內沉積物的逐漸積累，會降低管道的輸送能力，賦存污染物，腐蝕管道，在較大流量下如果沉積物隨水流沖刷進入受納水體，則造成水體污染。

為解決管道內沉積物沖刷帶來的污染問題，應掌握管道內沉積物的沖刷規律，對沉積物的沖刷過程進行量化計算，評估沉積物沖刷對下游的污染貢獻率。目前對管道沉積物沖刷過程的研究，一方面通過建立數學或物理模型來描述沉積物的沖刷規律，另一方面，通過排水管道內的沉積、沖刷過程進行監測以探索沉積物的演變過程。但對沉積物沖刷過程的測定、計算還沒有簡單易行的方法。因此，亟需設計一種新的技術方案，以綜合解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種沉積顆粒物沖刷污染量的測量及計算方法，其能對沉積物沖刷過程進行測定和計算，掌握管道內沉積物沖刷規律，解決管道內沉積物沖刷帶來的污染問題。

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：

一種沉積顆粒物沖刷污染量的測量和計算方法，包括以下步驟：

步驟1：搭建模擬試驗裝置；所述模擬實驗裝置包括供水源、水泵和水平布置的管道，所述管道頂部開設用于放置沉積物的槽口，將沉積物的放置處標記為沉積物區，所述管道內緊貼管道內壁間隔設置有取樣板，所述管道下方設有用于調節管道坡度的支架，所述供水源處設置有水泵，所述水泵的出水管上設置有流量測量裝置和調節閘閥，所述水泵的出水管與所述管道起始端相接；

步驟2：對試驗沉積物進行取樣及測定；取沉積顆粒和水混合，涂抹于管道的沉積物區，調節水泵出水速率為v₁，開啟水泵對沉積顆粒進行沖刷，當沉積顆粒不再隨水流發生遷移時關閉水泵，之后將取樣板取出，得到對應位置的沉積顆粒，將沉積顆粒烘干后稱其質量，得到并計算對應位置取樣板上沉積顆粒質量和管道單位長度上的沉積顆粒質量；

步驟3：計算沉積物沖刷率；

管道某一沉積位置處的單位長度上沉積顆粒質量為：

式中：x為沉積位置，cm；y為單位長度上沉積顆粒的質量，mg·cm^-1；a₁，a₂，b₁和b₂為常數，數值大小由實驗數據得到的擬合圖得到；

沉積顆粒的總量為：

式中：l為管道長度，cm；W為管道全長上沉積顆粒的質量，g；

沖刷率為：