CN108414420B - 检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法，包括装有配比好的模拟的雨水径流的大水桶、小水桶、一个或多个盛装透水铺装系统的有机玻璃槽，大水桶中设有大搅拌器，小水桶中设有小搅拌器；大水桶与小水桶之间通过加压抽水泵连通，小水桶的出水管上设有抽水泵，抽水泵的出口水管上对应每个有机玻璃槽的上方分别设有喷洒器，有机玻璃槽的底部设有穿孔排水板，并放有承接出水桶。通过在大水桶中配比模拟自然界的雨水径流，检测透水铺装的透水率随时间衰减情况以及采取不同清理措施的恢复效果并最终依据堵塞标志预估透水铺装路面的使用年限。该研究方法简单、高效、模拟准确，能在较短时间内得到想要的结果。

Description

检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法

技术领域

本发明涉及一种透水铺装路面的研究装置，尤其涉及一种检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法。

背景技术

城市化的不断发展导致不透水面的比例显著增加，从而引起地表洪峰流量增加，地下水位下降及水体污染等一系列环境问题。透水铺装路面是应用于我国所提出的海绵城市理念下的一种技术措施，国外已经开展了大量透水铺装方面的相关研究，国内对透水路面的研究起步较晚。研究表明，透水铺装可以有效削减径流量、净化雨水径流水质和补给地下水等。但是，透水铺装运行过程中会出现一系列的问题，而且目前对于实际应用中透水铺装透水率随时间的衰减情况和通过采用清理方法后的恢复效果的研究较少，同时透水铺装路面的整体运行周期也不确定，尚缺乏使用年限方面的研究，该实验装置正是针对这一系列问题，优化设计了一套可以在室内模拟检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法，并给出透水铺装使用年限的预测。

现有技术中，如图1所示，主要是将大桶中装有混合模拟自然界雨水径流的水通过水泵抽取到小桶中，且大小两个桶均配有搅拌器，目的是使雨水径流充分搅拌混合，与此同时，又由小水桶分别引出三个出水管，最终流向透水铺装系统。

上述现有技术有一个最大的弊端就是在流向透水铺装系统的槽子表面时，将出水管直接搭在了面层的中心点处，这样做的后果就是整个实验过程中配比的模拟雨水径流无法均匀的分配到整个系统中，而实际条件下的自然降雨和路面径流会均匀的流向整个透水路面，上述这样明显错误的估算了透水铺装系统渗透速率变化情况和运行年限。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、准确模拟透水铺装路面系统的透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法，并给出运行年限的预测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置，包括装有配比好的模拟的雨水径流的大水桶、小水桶、一个或多个盛装透水铺装系统的有机玻璃槽，所述大水桶中设有大搅拌器，所述小水桶中设有小搅拌器；

所述大水桶与小水桶之间通过加压抽水泵连通，所述小水桶的出水管上设有抽水泵，所述抽水泵的出口水管上对应每个所述有机玻璃槽的上方分别设有喷洒器，所述有机玻璃槽的底部设有穿孔排水板，并放有承接出水桶。

本发明的应用上述的检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置研究透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究方法，包括步骤：

首先，将大水桶中装入配比混合好的雨水径流，透明有机玻璃槽中装入透水铺装系统各结构层，此时，启动搅拌器电源、抽水泵电源，过程中根据水流状态进行调节大小，逐渐向透水铺装路面系统进行通水，与此同时，玻璃槽下方放有水桶，用于承接出水径流，大水桶中所装雨水径流浓度均是依据相关资料进行浓度配比的；

然后，实验过程中分别对流向透水铺装系统的进水口和对下方水桶中的出水样进行采集，每换一次水便进行一次水样收集，最终测定水样的颗粒物浓度，对比两次进出水的浓度变化，能计算出透水铺装系统的雨水径流的净化效果；

之后，每隔一定天数对透水铺装路面进行透水率的测定，与此同时，实验过程中三个透明有机玻璃槽中的透水路面分别进行不同的清理方式，最终得出单个透水路面的透水率随时间的变化以及三种不同清理方式采取时透水路面的透水率恢复效果有什么不同；

最后，依据堵塞的标志，出流量为进流量的10％或透水路面表层有3cm的积水时来判断其是否堵塞，若是堵塞，则根据通水的天数来预测透水铺装的生命周期，实验中，每一天的通水量相当于实际条件下一年的通水量。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法，由于通过在大水桶中配比模拟自然界的雨水径流，既可以控制污染物的浓度，也可以控制污染物的种类；并且通过两次搅拌可以是雨水径流的颗粒物及污染物处于均匀分布的状态，有利于实验结果的准确性；同时，实验过程中既可以测定进出水颗粒物的浓度变化以估算透水铺装路面的污染物去除效果还可以隔天测定其渗透性能的变化，对比分析其堵塞情况，最终依据堵塞标志预估透水铺装路面的使用年限。该研究方法简单、高效、模拟准确，能在较短时间内得到想要的结果。

附图说明

图1为现有技术中的预测透水铺装路面系统使用年限的研究装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法的结构示意图。

图中：

1、大水桶，2、小水桶，3、大搅拌器，4、小搅拌器，5、加压抽水泵，6、导流管，7、透水铺装系统，8、抽水泵，9、出水管，10、喷洒器，11、机玻璃槽。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置，其较佳的具体实施方式是：

包括装有配比好的模拟的雨水径流的大水桶、小水桶、一个或多个盛装透水铺装系统的有机玻璃槽，所述大水桶中设有大搅拌器，所述小水桶中设有小搅拌器；

所述大水桶与小水桶之间通过加压抽水泵连通，所述小水桶的出水管上设有抽水泵，所述抽水泵的出口水管上对应每个所述有机玻璃槽的上方分别设有喷洒器，所述有机玻璃槽的底部设有穿孔排水板，并放有承接出水桶。

所述大搅拌器和小搅拌器分别设有搅拌快慢调节装置，所述小水桶的出水管上设有流速调节阀门。

所述大水桶和小水桶中装有能满足模拟全年降雨径流所需水量，所述大水桶中盛装配比的模拟降雨径流中的污染物浓度和成分能依据不同的实验目的进行配比测定；

所述有机玻璃槽中盛装的透水铺装路面系统能依据不同的铺装类型和不同的结构层厚度种类而配置。

本发明的应用上述的检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置进行透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究方法，其较佳的具体实施方式是：

包括步骤：

首先，将大水桶中装入配比混合好的雨水径流，透明有机玻璃槽中装入透水铺装系统各结构层，此时，启动搅拌器电源、抽水泵电源，过程中根据水流状态进行调节大小，逐渐向透水铺装路面系统进行通水，与此同时，玻璃槽下方放有水桶，用于承接出水径流，大水桶中所装雨水径流浓度均是依据相关资料进行浓度配比的；

然后，实验过程中分别对流向透水铺装系统的进水口和对下方水桶中的出水样进行采集，每换一次水便进行一次水样收集，最终测定水样的颗粒物浓度，对比两次进出水的浓度变化，能计算出透水铺装系统的雨水径流的净化效果；

之后，每隔一定天数对透水铺装路面进行渗透系数的测定，与此同时，实验过程中三个透明有机玻璃槽中的透水路面分别进行不同的清理方式，最终得出单个透水路面的渗透性能随时间的变化以及三种不同清理方式采取时透水路面的渗透性能有什么不同；

最后，依据堵塞的标志，出流量为进流量的10％或透水路面表层有3cm的积水时来判断其是否堵塞，若是堵塞，则根据通水的天数来预测透水铺装的生命周期，实验中，每一天的通水量相当于实际条件下一年的通水量。

还包括步骤：

计算透水铺装路面的SS去除效率，通过实验过程中收集进出水口的水样，采用悬浮物测定的重量法进行SS浓度的测定，并取其平均值，最后应用SS浓度去除效率公式计算该SS去除效率，进行渗透性能的测定，堵塞时间即使用年限的评估预测；

若换成其他透水铺装路面类型或其它污染物配比特征，重复上述步骤，仍比较其差异和得出不同的研究结果。

本发明的检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置和方法，主要是依据在透水铺装运行周期内由于自然界内污染物的累积和泥沙负荷等原因，从而造成透水铺装渗透性能下降以至于最终失去效用这一过程，在现有的研究基础上进行相关改进和优化，可以检测透水铺装透水率随时间的变化情况以及采用不同清理措施的恢复效果，并最终预测透水铺装使用年限，可以模拟室外条件下多年的降雨雨水径流来评估其变化和使用效果。

本发明是透水路面透水率衰减和恢复效果的研究装置，由于通过在大水桶中配比模拟自然界的雨水径流，既可以控制污染物的浓度，也可以控制污染物的种类；并且通过两次搅拌可以是雨水径流的颗粒物及污染物处于均匀分布的状态，有利于实验结果的准确性；同时，实验过程中既可以测定进出水颗粒物的浓度变化以估算透水铺装路面的污染物去除效果还可以隔天测定其渗透性能的变化，对比分析其堵塞情况，最终依据堵塞标志预估透水铺装路面的使用年限。该研究方法简单、高效、模拟准确，能在较短时间内得到想要的结果。

具体实施例：

如图2所示，包括大小两个塑料白色水桶(其中大水桶的体积大小是依据北京市年降雨总量设计而成，小水桶保证实验过程中的水量适当以充分混合雨水径流的前提下而设计的尺寸)、承接小水桶的合金架子、三个透明有机玻璃槽、有机玻璃槽下面垫有一透水穿孔铁板、槽底四周焊接四棱锥状收口的出水口、出水口下面承接塑料桶以收集出水径流、适应大小水桶的大小搅拌器、抽取水的水泵、小水桶底部出水的水管设有阀门来控制流经各玻璃槽的流量、玻璃槽上方有穿孔铁板，铁板上搭有铁质栅格。

三个透明有机玻璃槽的尺寸相同，规格为400mm×500mm×650mm的长方体，该玻璃槽尺寸依据透水铺装路面系统结构层的配置和北京年降雨总量而定，其中大小搅拌器均由铁质叶轮制作而成，同时每个搅拌器还有调节搅拌速率的装置，玻璃槽下方的穿孔铁板具有良好的承重能力。

具体实验步骤：

1、将大桶中装好配比浓度的定量的模拟雨水径流，三个透明玻璃槽也安置好透水铺装路面系统，先接通大搅拌器电源，待其混合径流搅拌均匀后接通抽取泵电源，将水抽取至小水桶中，同理而后接通小搅拌器电源，与此同时调节松开控制小水桶底部出水的阀门，使流向玻璃槽的水管均匀稳定的通水状态，此时，收集进水口的水样和玻璃槽下方开始出流的水样，送去测定SS浓度，分别为A和B。

2、实验中每天通雨水径流至透水铺装系统的量相当于实际条件下一年的降雨总量，三个透水铺装系统每天采用不同的维护措施后，再每隔数天在透水铺装面层测量表面渗透系数，观察其趋势变化。

3、随着时间的推进，透水铺装系统由于污染物的累积，会逐渐降低其使用寿命，最终出现堵塞，此时，依据堵塞的具体标志：出流量为进流量的10％或铺装表面出现3cm的积水时，来预测实验进行到此时便为透水铺装系统的使用年限。

4、计算透水铺装的污染物去除效率(A-B/A×100％＝E)；

对比不同维护措施下透水铺装渗透性能随时间的变化；

判断不同铺装类型下的最佳维护清理措施；

得出三种不同清理维护条件下使用年限关系。

若换成其他透水铺装路面类型或其他污染物配比特征，重复上述步骤，仍可比较其差异和得出不同的研究结果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种应用检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置进行透水铺装透水率衰减效果和恢复效果的研究方法，其特征在于：

所述检测透水铺装透水率衰减和恢复效果的研究装置包括装有配比好的模拟的雨水径流的大水桶、小水桶、一个或多个盛装透水铺装系统的有机玻璃槽，所述大水桶中设有大搅拌器，所述小水桶中设有小搅拌器；

所述大水桶与小水桶之间通过加压抽水泵连通，所述小水桶的出水管上设有抽水泵，所述抽水泵的出口水管上对应每个所述有机玻璃槽的上方分别设有喷洒器，所述有机玻璃槽的底部设有穿孔排水板，并放有承接出水桶；

所述大搅拌器和小搅拌器分别设有搅拌快慢调节装置，所述小水桶的出水管上设有流速调节阀门；

所述大水桶和小水桶中装有能满足模拟全年降雨径流所需水量，所述大水桶中盛装配比的模拟降雨径流中的污染物浓度和成分能依据不同的实验目的进行配比测定；

所述有机玻璃槽中盛装的透水铺装路面系统能依据不同的铺装类型和不同的结构层厚度种类而配置；

所述透水铺装透水率衰减效果和恢复效果的研究方法能够最终预测透水铺装路面系统使用年限，包括步骤：

首先，将大水桶中装入配比混合好的雨水径流，透明有机玻璃槽中装入透水铺装系统各结构层，此时，启动搅拌器电源、抽水泵电源，过程中根据水流状态进行调节大小，逐渐向透水铺装路面系统进行通水，与此同时，玻璃槽下方放有水桶，用于承接出水径流，大水桶中所装雨水径流浓度均是依据相关资料进行浓度配比的；

然后，实验过程中分别对流向透水铺装系统的进水口和对下方水桶中的出水样进行采集，每换一次水便进行一次水样收集，最终测定水样的颗粒物浓度，对比两次进出水的浓度变化，能计算出透水铺装系统的雨水径流的净化效果；

之后，每隔一定天数对透水铺装路面进行渗透系数的测定，与此同时，实验过程中三个透明有机玻璃槽中的透水路面分别进行不同的清理方式，最终得出单个透水路面的渗透性能随时间的变化以及三种不同清理方式采取时透水路面的渗透性能有什么不同；

最后，依据堵塞的标志，出流量为进流量的10％或透水路面表层有3cm的积水时来判断其是否堵塞，若是堵塞，则根据通水的天数来预测透水铺装的生命周期，实验中，每一天的通水量为实际条件下一年的通水量。

2.根据权利要求1所述的透水铺装透水率衰减效果和恢复效果的研究方法，其特征在于，还包括步骤：

计算透水铺装路面的SS去除效率，通过实验过程中收集进出水口的水样，采用悬浮物测定的重量法进行SS浓度的测定，并取其平均值，最后应用SS浓度去除效率公式计算该SS去除效率，进行渗透性能的测定，堵塞时间即使用年限的评估预测；

若更换透水铺装路面类型或污染物配比特征，重复上述步骤，仍比较其差异和得出不同的研究结果。

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