CN107991218A - 一种柱状暗管滤料实验仪器及其实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柱状暗管滤料实验仪器及其实验方法，涉及暗管技术领域。此实验仪器包括：土柱容器本体、水箱、收水器以及量筒，土柱容器本体具有第一开口以及第二开口，且土柱容器本体竖直放置，土柱容器本体还具有第一进水口；水箱具有均带有阀门的进水嘴与出水嘴，出水嘴通过软管与第一进水口连通，进水嘴与供水系统连通；收水器与土柱容器本体的第二开口通过法兰连接，法兰安装有罗网以及吸水片，且收水器具有第二进水口以及出水口，第二进水口与第二开口连通；量筒设置于出水口下端，且用于计算出排水量和过滤效率。此实验仪器可精确测量出各种滤料的排水和过滤功能指标，可有效地筛选暗管过滤材料，提高暗管排水工程技术及推广应用水平。

Description

一种柱状暗管滤料实验仪器及其实验方法

技术领域

本发明涉及暗管技术领域，具体而言，涉及一种柱状暗管滤料实验仪器及其实验方法。

背景技术

暗管排水因节约土地，运行费用低而被大量使用在控制地下水位和盐碱地改良工程中。暗管排水工程需消耗大量的管材外，还要消耗大量的滤料。暗管排水的滤料功能是阻止流入暗管的水中的泥沙不进入暗管，但要让水比较顺畅流入暗管。其原理是通过滤料将暗管与土体隔开，在水体流入暗管之前要在滤料中经过充分的沉淀，然后让水顺畅地流走。理想的滤料是排水效果好，过滤功能强。传统的滤料有砂石、无纺布、椰丝等。哪种滤料功能好，性能稳定，再有没有其它更好可做滤料的材料？因为在实际应用中暗管是埋在地下，滤料的排水效果和过滤功能是无法进行观测的。如何较精确测量出各种滤料的排水和过滤功能指标是筛选暗管过滤材料，提高暗管排水工程技术及推广应用水平所需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱状暗管滤料实验仪器，此实验仪器可精确测量出各种滤料的排水和过滤功能指标，可有效地筛选暗管过滤材料，提高暗管排水工程技术及推广应用水平。

本发明的另一目的在于提供一种柱状暗管滤料实验仪器的实验方法，此方法精确测量出各种滤料的排水和过滤功能指标，可有效地筛选暗管过滤材料，提高暗管排水工程技术及推广应用水平。

本发明是这样实现的：

一种柱状暗管滤料实验仪器，包括：

土柱容器本体，土柱容器本体具有第一开口以及第二开口，且土柱容器本体竖直放置，土柱容器本体还具有第一进水口；

水箱，水箱具有均带有阀门的进水嘴与出水嘴，出水嘴通过软管与第一进水口连通，进水嘴与供水系统连通；

收水器，收水器与土柱容器本体的第二开口通过法兰连接，法兰安装有罗网以及吸水片，且收水器具有第二进水口以及出水口，第二进水口与第二开口连通；

量筒，量筒设置于出水口下端，且用于通过记录时间、排水量以及排泥沙量，计算出一定时间的排水量和过滤效果。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，柱状暗管滤料实验仪器还包括抱箍、支座以及固定架，抱箍设置于土柱容器本体的外侧壁，支座焊接于抱箍，固定架与支座通过螺栓连接。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，抱箍与土柱容器本体的外侧壁之间还包括3～5层塑料胶带以及0.5cm的厚棉布，且塑料胶带设置于外侧壁，厚棉布设置于塑料胶带与抱箍之间。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，抱箍的高度为15～25cm，优选的为20cm，且抱箍距离土柱容器本体的顶部100～129cm，优选的为110cm，支座长15～25cm，优选的为20cm，且固定架包括三个5×5角钢，每个角钢的角朝上，长度为160～170cm，优选的为162cm，且角线与土柱容器本体的外侧壁之间的夹角为25～35°，优选的为30°。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，土柱容器本体的尺寸为长1.5～2m，φ150～250mm，优选的长为1.8m，φ为200mm；第二开口距离地面70cm；第一进水口距离土柱容器本体的顶部5～15cm，优选的为10cm。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，收水器的尺寸为高10～20cm，优选的为15cm，且出水口的口径为60～70mm，优选的为65mm；软管外径为15～25mm，优选的为20mm。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，水箱中部比土柱容器本体的顶部低8～12cm，优选的为10cm；水箱的尺寸为高45～55cm、宽25～35cm、厚15～25cm，优选的为高50cm、宽30cm、厚20cm；进水嘴与出水嘴的外径均为15～25mm，优选的为20mm。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，水箱中设置于浮球开关，浮球开关用于控制水箱水位保持在中部。

进一步地，在本发明的较佳实施例中，吸水片上铺设有50～100目的罗网，优选的为80目的罗网，且罗网与吸水片大小相同。

一种柱状暗管滤料实验仪器的实验方法，包括：

安装步骤：将土柱容器本体与水箱、收水器以及量筒按照权利要求1至9中任一项的柱状暗管滤料实验仪器的连接方式安装完毕；

安装滤料步骤：如果滤料是颗粒的，将罗网与吸水片提前安装到法栏中，再从容器上方往进填滤料，填滤料时要用细布袋送下，防止将吸水片或罗网砸坏，如果滤料是编织或纺织品，需要与罗网和吸水片同时安装到法栏中；

填土步骤：将土中杂质去掉，过筛，然后分层夯实填入土柱容器本体，填到距土柱容器本体的顶端20cm为止；

加水步骤：打开水箱进出水嘴上阀门，开始给土柱容器本体中加水；

观测计量步骤：通过记录时间、排水量、及排泥沙量，便可计算出一定时间的排水量和过滤效果。

上述方案的有益效果：

本发明提供了一种柱状暗管滤料实验仪器。此柱状暗管滤料实验仪器模拟了暗管排水实际工作情况，实验数据接近实际，排水、排泥沙全部能收集到，计量可靠，更换滤料、实验土方便，省力，可操作性强，为多种滤料进行对比、筛选奠定了基础，自动加水装置，保证了恒定水位，使实验变的简单可靠。同时，可以通过录时间、排水量、及排泥沙量，便可计算出一定时间的排水量和过滤效果。因此，此实验仪器可精确测量出各种滤料的排水和过滤功能指标，可有效地筛选暗管过滤材料，提高暗管排水工程技术及推广应用水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的柱状暗管滤料实验仪器的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的收水器的结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的抱箍与支座的连接的结构示意图。

图标：100-柱状暗管滤料实验仪器；101-土柱容器本体；103-第一开口；105-第二开口；107-第一进水口；109-水箱；111-阀门；113-进水嘴；115-出水嘴；117-软管；119-收水器；121-法兰；123-第二进水口；125-出水口；127-量筒；129-抱箍；131-支座；133-固定架；135-角钢。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参阅图1至图3，本实施例提供了一种柱状暗管滤料实验仪器100，包括：土柱容器本体101、水箱109、收水器119以及量筒127。水箱109通过管道与土柱容器本体101连接。收水器119通过法兰121与土柱容器本体101连接，量筒127设置于收水器119下方。此柱状暗管滤料实验仪器100模拟了暗管排水实际工作情况，实验数据接近实际，排水、排泥沙全部能收集到，计量可靠，更换滤料、实验土方便，省力，可操作性强，为多种滤料进行对比、筛选奠定了基础，自动加水装置，保证了恒定水位，使实验变的简单可靠。同时，可以通过录时间、排水量、及排泥沙量，便可计算出一定时间的排水量和过滤效果。因此，此实验仪器可精确测量出各种滤料的排水和过滤功能指标，可有效地筛选暗管过滤材料，提高暗管排水工程技术及推广应用水平。

在本实施例中，土柱容器本体101竖直放置，竖直放置的土柱容器本体101具有第一开口103以及第二开口105，第一开口103位于竖直方向的上方，第二开口105位于竖直方向的下方。第一开口103的设置方便滤料以及土的放入。土柱容器本体101还具有第一进水口107。第一进水口107用于供水分的输入。

详细地，土柱容器本体101的尺寸为长1.5～2m，优选的长为1.8m，为200mm。当然，在本发明的其他实施例中，土柱容器本体101的尺寸还可以根据需求进行选择，并不仅限于圆柱体，还可以为长方体等，本发明不做限定。第二开口105距离地面70cm；第一进水口107距离土柱容器本体101的顶部5～15cm，优选的为10cm。当然，在本发明的其他实施例中，第一开口103与第一进水口107的具体位置也可以根据需求进行选择，本发明不做限定。

在本实施例中，水箱109具有均带有阀门111的进水嘴113与出水嘴115，出水嘴115通过软管117与第一进水口107连通，用于为土柱容器本体101输送需要水分，进水嘴113与供水系统连通，用于为水箱109输入所需水分，保证水箱109内的水位。

详细地，水箱109中部比土柱容器本体101的顶部低8～12cm，优选的为10cm；水箱109的尺寸为高45～55cm、宽25～35cm、厚15～25cm，优选的为高50cm、宽30cm、厚20cm；进水嘴113与出水嘴115的外径均为15～25mm，优选的为20mm。当然，在本发明的其他实施例中，水箱109的尺寸、进水嘴113以及出水嘴115的尺寸均可以根据需求进行选择，本发明不做限定。

作为优选的方案，水箱109中设置于浮球开关，浮球开关用于控制水箱109水位保持在中部。浮球开关是一种结构简单，使用方便的液位控制器件，它不需提供电源，没有复杂电路，它具有比一般机械开关体积小，工作寿命长等优点。

在本实施例中，收水器119与土柱容器本体101的第二开口105通过法兰121连接，法兰121安装有罗网以及吸水片，且收水器119具有第二进水口123以及出水口125，第二进水口123与第二开口105连通。收水器119的材料为渡锌铁皮。收水器119制作要光滑、顺直，保证从进水口流入的水全部从出水口125流出。在距容器顶端10cm处开一孔，接一外径20mm，露出容器壁3cm第一进水口107。

具体地，吸水管通常都是圆管，但法栏中只能安装平片。所以用有机玻璃板做成与法栏一样大小的圆片，叫吸水片。在法栏内径范围，在吸水片上开与吸水管上一样大小、一样孔距的孔。如果吸水管外侧包裹罗网，那在吸水片上也要铺罗网，罗网要与吸水片一样大小。

其中，吸水片上铺设有50～100目的罗网，优选的为80目的罗网。且罗网与吸水片大小相同。

详细地，收水器119的尺寸为高10～20cm，优选的为15cm，且出水口125的口径为60～70mm，优选的为65mm；软管117外径为15～25mm，优选的为20mm。当然，在本发明的其他实施例中，收水器119的尺寸还可以根据需求进行选择，本发明不做限定。

在本实施例中，量筒127设置于出水口125下端，且用于通过记录时间、排水量以及排泥沙量，计算出一定时间的排水量和过滤效果。这样设计可精确测量出各种滤料的排水和过滤功能指标，可有效地筛选暗管过滤材料，提高暗管排水工程技术及推广应用水平。

请参阅图1与图3，在本实施例中，柱状暗管滤料实验仪器100还包括抱箍129、支座131以及固定架133，抱箍129设置于土柱容器本体101的外侧壁，支座131焊接于抱箍129，固定架133与支座131通过螺栓连接。抱箍129的材料为金属材质。抱箍129在安装前还要在抱箍129上安装好支撑支座131。支座131是焊在抱箍129上的，焊接位置沿抱箍129周长均匀分布在抱箍129上。

具体地，抱箍129与土柱容器本体101的外侧壁之间还包括3～5层塑料胶带以及0.5cm的厚棉布，且塑料胶带设置于外侧壁，厚棉布设置于塑料胶带与抱箍129之间。这样可保证容器在装填土后不会因为重而在抱箍129中滑动，也不会因金属抱箍129抱紧而将容器抱裂。

详细地，抱箍129的高度为15～25cm，优选的为20cm，且抱箍129距离土柱容器本体101的顶部100～129cm，优选的为110cm，支座131长15～25cm，优选的为20cm，且固定架133包括三个5×5角钢135，每个角钢135的角朝上，长度为160～170cm，优选的为162cm，且角线与土柱容器本体101的外侧壁之间的夹角为25～35°，优选的为30°。

其中，请再次参阅图3，在角钢135每个面上开Φ10mm孔两个，第一个孔距外端不小于2cm，每个面上两孔相距10cm，用长162cm三根5×5角钢135做支撑，支撑一端与支座131打相同直径的孔，加工时最好支座131角钢135与支撑叠放到一块用电焊点住，打开孔后再分开焊到抱箍129上。支撑另一端切成角钢135角线与地面成60度角。

本实施例还提供了一种柱状暗管滤料实验仪器100的实验方法包括：

S1安装步骤：将土柱容器本体101与水箱109、收水器119以及量筒127按照权利要求1至9中任一项的柱状暗管滤料实验仪器100的连接方式安装完毕；

S2安装滤料步骤：如果滤料是颗粒的，将罗网与吸水片提前安装到法栏中，再从容器上方往进填滤料，填滤料时要用细布袋送下，防止将吸水片或罗网砸坏，如果滤料是编织或纺织品，需要与罗网和吸水片同时安装到法栏中；

S3填土步骤：将土中杂质去掉，过筛，然后分层夯实填入土柱容器本体101，填到距土柱容器本体101的顶端20cm为止；

S4加水步骤：打开水箱109进出水嘴115上阀门111，开始给土柱容器本体101中加水；

其中，因水箱109中安装浮球开关，水箱109水位始终保持在水箱109中部，水箱109中部比容器顶端低10cm，所以容器中水位会始终保持比顶端低10cm。

S5观测计量步骤：通过记录时间、排水量、及排泥沙量，便可计算出一定时间的排水量和过滤效果。

需要说明的是，如果想更换实验滤料，可打开法栏进行更换。如果更换实验土，可打开法栏将容器中土从下面倒出，然后安装好法栏再进行填土。

综上所述，本发明提供的柱状暗管实验仪器100及其实验方法的有益效果为：

1、模拟了暗管排水实际工作情况，实验数据接近实际；

2、排水、排泥沙全部能收集到，计量可靠；

3、更换滤料、实验土方便，省力，可操作性强，为多种滤料进行对比、筛选奠定了基础；

4、自动加水装置，保证了恒定水位，使实验变的简单可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，包括：

土柱容器本体，所述土柱容器本体具有第一开口以及第二开口，且所述土柱容器本体竖直放置，所述土柱容器本体还具有第一进水口；

水箱，水箱具有均带有阀门的进水嘴与出水嘴，所述出水嘴通过软管与所述第一进水口连通，所述进水嘴与供水系统连通；

收水器，所述收水器与所述土柱容器本体的所述第二开口通过法兰连接，所述法兰安装有罗网以及吸水片，且所述收水器具有第二进水口以及出水口，所述第二进水口与所述第二开口连通；

量筒，所述量筒设置于所述出水口下端，且用于通过记录时间、排水量以及排泥沙量，计算出一定时间的排水量和过滤效果。

2.根据权利要求1所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述柱状暗管滤料实验仪器还包括抱箍、支座以及固定架，所述抱箍设置于所述土柱容器本体的外侧壁，所述支座焊接于所述抱箍，所述固定架与所述支座通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述抱箍与所述土柱容器本体的所述外侧壁之间还包括3～5层塑料胶带以及0.5cm的厚棉布，且所述塑料胶带设置于所述外侧壁，所述厚棉布设置于所述塑料胶带与所述抱箍之间。

4.根据权利要求2所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述抱箍的高度为15～25cm，优选的为20cm，且所述抱箍距离所述土柱容器本体的顶部100～129cm，优选的为110cm，所述支座长15～25cm，优选的为20cm，且所述固定架包括三个5×5角钢，每个所述角钢的角朝上，长度为160～170cm，优选的为162cm，且角线与所述土柱容器本体的所述外侧壁之间的夹角为25～35°，优选的为30°。

5.根据权利要求1所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述土柱容器本体的尺寸为长1.5～2m，φ150～250mm，优选的长为1.8m，φ为200mm；所述第二开口距离地面70cm；所述第一进水口距离所述土柱容器本体的顶部5～15cm，优选的为10cm。

6.根据权利要求1所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述收水器的尺寸为高10～20cm，优选的为15cm，且所述出水口的口径为60～70mm，优选的为65mm；所述软管外径为15～25mm，优选的为20mm。

7.根据权利要求1所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述水箱中部比所述土柱容器本体的顶部低8～12cm，优选的为10cm；所述水箱的尺寸为高45～55cm、宽25～35cm、厚15～25cm，优选的为高50cm、宽30cm、厚20cm；所述进水嘴与所述出水嘴的外径均为15～25mm，优选的为20mm。

8.根据权利要求7所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述水箱中设置于浮球开关，所述浮球开关用于控制所述水箱水位保持在中部。

9.根据权利要求1所述的柱状暗管滤料实验仪器，其特征在于，所述吸水片上铺设有50～100目的罗网，优选的为80目的罗网，且所述罗网与所述吸水片大小相同。

10.一种柱状暗管滤料实验仪器的实验方法，其特征在于，包括：

安装步骤：将所述土柱容器本体与水箱、所述收水器以及所述量筒按照权利要求1至9中任一项所述的柱状暗管滤料实验仪器的连接方式安装完毕；

安装滤料步骤：如果滤料是颗粒的，将所述罗网与所述吸水片提前安装到法栏中，再从容器上方往进填滤料，填滤料时要用细布袋送下，防止将吸水片或罗网砸坏，如果滤料是编织或纺织品，需要与罗网和吸水片同时安装到法栏中；

填土步骤：将土中杂质去掉，过筛，然后分层夯实填入所述土柱容器本体，填到距所述土柱容器本体的顶端20cm为止；

加水步骤：打开水箱进出水嘴上阀门，开始给所述土柱容器本体中加水；

观测计量步骤：通过记录时间、排水量、及排泥沙量，便可计算出一定时间的排水量和过滤效果。