CN108593518A - 透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置及其工作方法，外部箱体内设置有若干垫块，筒体位于各垫块上，伸缩顶杆的上端与筒体底部的一侧相连接，伸缩顶杆的下端固定于外部箱体的底部，筒体内设置有卡圈，水平叶轮位于最上层的套筒内，喷头位于筒体的正上方，筒体的侧面自上到下依次连接有若干液位出水溢流管；外部箱体底部侧面的出水口处连通有排水管，排水管上设置有排水阀门，外部箱体顶部侧面的溢流口连通有溢流控制管，筒体的外壁上设置有精密尺，伸缩顶杆的控制端通过连杆与摇柄相连接，该装置及其工作方法能够测试透水铺装结构透水及衰变性能，同时考虑地表径流及降雨强度的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种透水铺装结构的测试装置及其工作方法，具体涉及一种透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置及其工作方法。
背景技术
随着城市化进程的快速推进，给城市带来了诸多不良的影响，如城市内涝、城市热岛效应等。在强降雨发生时，传统的密集配型道路会在降雨初期于路表形成一层薄薄的水膜，使车辆极易发生打滑，大大降低了行驶的安全性；同时，由于传统的密集配型道路结构不能在短时间内将大量的雨水排除，导致城市内涝现象的发生。透水铺装结构的混合料具有较多的孔隙，而透水沥青混凝土、透水水泥混凝土的空隙率较大，具有良好的渗透性能，同时，其多孔结构能够贮存一定量的水，能有效的延缓暴雨洪峰径流出现的时间，缓解城市内涝效应。随着近年海绵城市战略的提出，透水铺装作为海绵城市实现的一种途径成为研究的热点问题。渗透性能作为衡量透水铺装结构渗透排水功能的重要指标，测试原理均来源于达西定律，但测试时并没有标准的仪器，传统的渗透测试装置只作为单一的渗透性测试装置，并未考虑透水铺装结构的长期衰变性能测试以及地表径流，降雨强度等因素对其渗透性能的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置及其工作方法，该装置及其工作方法能够测试透水铺装结构透水及衰变性能，同时考虑地表径流及降雨强度的影响。
为达到上述目的，本发明所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置包括外部箱体、筒体、伸缩顶杆、水平叶轮、喷头、摇柄、连杆及控制器；
外部箱体内设置有若干垫块，筒体位于各垫块上，伸缩顶杆的上端与筒体底部的一侧相连接，伸缩顶杆的下端固定于外部箱体的底部，筒体由自上到下依次密封连接的若干套筒组成，最下层的套筒内设置有卡圈，水平叶轮位于最上层的套筒内，喷头位于筒体的正上方，筒体的侧面自上到下依次连接有若干液位出水溢流管，各液位出水溢流管上均设置有阀门开关；
外部箱体底部侧面的出水口处连通有排水管，排水管上设置有排水阀门，外部箱体顶部侧面的溢流口连通有溢流控制管，溢流控制管上设置有溢流控制阀门，筒体的外壁上设置有精密尺，精密尺上设置有能够上下滑动的激光定位块体；
伸缩顶杆的控制端通过连杆与摇柄相连接，水平叶轮的控制端及激光定位块体均与控制器相连接。
还包括外部控制连杆，其中，外部控制连杆的端部伸入到筒体内后与水平叶轮的顶部相连接。
喷头的入水口处设置有进水管，进水管上设置有流速表。
还包括收水容器、抽水泵及水体回收管道，排水管的出水口位于收水容器的正上方，收水容器的底部出口经水体回收管道与抽水泵的入口相连通，抽水泵的出口与进水管的入口相连通。
收水容器内自上到下依次设置有若干筛网，其中，各筛网的网孔孔径自上到下逐渐减小。
筛网的层数为5层；液位出水溢流管的数目为六根。
所述控制器上设置有显示器、定位按钮、调节速度按钮、高度控制按钮及开关，其中，显示器、定位按钮、调节速度按钮、高度控制按钮及开关均与控制器相连接。
本发明所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈上，然后转动摇柄，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头从筒体的顶部向筒体内洒水，当外部箱体内的水位达到溢流控制管时，则打开溢流控制阀门，从而使外部箱体内的水位保持稳定，当溢流控制管流出的水流稳定时，控制器通过激光定位块体测量外部箱体内水的溢流水位高度H11；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管，再打开该液位出水溢流管上的阀门开关，当筒体内的液位高度与该液位出水溢流管内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器通过激光定位块体测量筒体内水的液位高度H21；
4)打开排水阀门，并开始计时，记录时间T时收水容器内的积累水量Q1；
5)设待测试透水铺装结构的厚度为H31，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S1，则测试待测试透水铺装结构的渗透系数K1为
本发明所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈上，然后转动摇柄，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头从筒体的顶部向筒体内洒水，并记录喷头入水口处水的流速，当外部箱体内的水位达到溢流控制管时，则打开溢流控制阀门，从而使外部箱体内的水位保持稳定，当溢流控制管流出的水流稳定时，控制器通过激光定位块体测量外部箱体内水的溢流水位高度H12；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管，再打开该液位出水溢流管上的阀门开关，当筒体内的液位高度与该液位出水溢流管内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器通过激光定位块体测量筒体内水的液位高度H22；
4)调节水平叶轮的倾斜度，调节水平叶轮的转速及高度；
5)打开排水阀门，同时开始计时，记录时间T2时收水容器内的积累水量Q2；
6)设待测试透水铺装结构的厚度为H32，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S2，则待测试透水铺装结构在当前径流速度及流经水层高度影响下的渗透系数k1为
本发明所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈上，然后转动摇柄，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头从筒体的顶部向筒体内洒水，并记录喷头入水口处水的流速，当外部箱体内的水位达到溢流控制管时，则打开溢流控制阀门，从而使外部箱体内的水位保持稳定，当溢流控制管流出的水流稳定时，控制器通过激光定位块体测量外部箱体内水的溢流水位高度H13；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管，然后打开该液位出水溢流管上的阀门开关，当筒体内的液位高度与该液位出水溢流管内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器通过激光定位块体测量筒体内水的液位高度H23；
4)向筒体内分次加入等质量的堵塞砂粒进行堵塞模拟，再每次加入堵塞砂粒后，打开排水阀门，同时开始计时，记录时间T3时收水容器内的积累水量Q3，则每次堵塞模拟后待测试透水铺装结构的渗透系数K3为其中，待测试透水铺装结构的厚度为H33，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S3；根据各次堵塞模拟得到的待测试透水铺装结构的渗透系数K3评估待测试透水铺装结构的衰变性能。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置及其工作方法在具体操作时，通过调节水平叶轮及伸缩顶杆以模拟地表径流速度及真实径流水膜厚度，同时通过调节喷头出水的流速，以模拟不同强度的降雨，从而获取透水铺装结构在当前径流速度及流经水层高度影响下的渗透系数，另外，通过分次加入等质量的堵塞砂粒进行堵塞模拟，以获取每次堵塞模拟后待测试透水铺装结构的渗透系数，然后根据各次堵塞模拟得到的待测试透水铺装结构的渗透系数评估待测试透水铺装结构的衰变性能。另外，本发明通过激光定位块体在精密尺上移动，以获取液位高度，为后续计算提供依据。同时，筒体由若干自上到下依次密封连接的若干套筒，便于透水铺装结构的安装及取出。
进一步，通过收水容器实现水的回收，同时通过筛网实现水的过滤，且各筛网的网孔孔径自上到下逐渐减小，便于水的过滤。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中筒体21的结构示意图；
图3为本发明中控制器24的结构示意图。
其中，1为进水管、2为流速表、3为喷头、4为外部控制连杆、5 为水平叶轮、6为液位出水溢流管、7为阀门开关、8为溢流控制阀门、 9为溢流控制管、10为垫块、11为排水管、12为排水阀门、13为收水容器、14为筛网、15为水体回收管道、16为抽水泵、17为连杆、18为摇柄、19为外部箱体、20为卡圈、21为筒体、22为激光定位块体、23 为精密尺、24为控制器、25为显示器、26为开关、27为调节速度按钮、 28为定位按钮、29为高度控制按钮、30为伸缩顶杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1、图2及图3，本发明所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置包括外部箱体19、筒体21、伸缩顶杆30、水平叶轮5、喷头 3、摇柄18、连杆17及控制器24；外部箱体19内设置有若干垫块10，筒体21位于各垫块10上，伸缩顶杆30的上端与筒体21底部的一侧相连接，伸缩顶杆30的下端固定于外部箱体19的底部，筒体21由自上到下依次密封连接的若干套筒组成，最下层的套筒内设置有卡圈20，水平叶轮5位于最上层的套筒内，喷头3位于筒体21的正上方，筒体21的侧面自上到下依次连接有若干液位出水溢流管6，各液位出水溢流管6 上均设置有阀门开关7；外部箱体19底部侧面的出水口处连通有排水管 11，排水管11上设置有排水阀门12，外部箱体19顶部侧面的溢流口连通有溢流控制管9，溢流控制管9上设置有溢流控制阀门8，筒体21的外壁上设置有精密尺23，精密尺23上设置有能够上下滑动的激光定位块体22；伸缩顶杆30的控制端通过连杆17与摇柄18相连接，水平叶轮5的控制端及激光定位块体22均与控制器24相连接。
本发明还包括外部控制连杆4，其中，外部控制连杆4的端部伸入到筒体21内后与水平叶轮5的顶部相连接；喷头3的入水口处设置有进水管1，进水管1上设置有流速表2。
本发明还包括收水容器13、抽水泵16及水体回收管道15，排水管 11的出水口位于收水容器13的正上方，收水容器13的底部出口经水体回收管道15与抽水泵16的入口相连通，抽水泵16的出口与进水管1 的入口相连通；收水容器13内自上到下依次设置有若干筛网14，其中，各筛网14的网孔孔径自上到下逐渐减小；筛网14的层数为5层；液位出水溢流管6的数目为六根。
所述控制器24上设置有显示器25、定位按钮28、调节速度按钮27、高度控制按钮29及开关26，其中，显示器25、定位按钮28、调节速度按钮27、高度控制按钮29及开关26均与控制器24相连接，其中，定位按钮用于启动激光定位块体，按压调节速度按钮27，使水平叶轮5左升右降，并调至所需速度，通过高度控制按钮29调节水平叶轮5的高度。
本发明所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法，包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈20上，然后转动摇柄18，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头3从筒体21的顶部向筒体21 内洒水，当外部箱体19内的水位达到溢流控制管9时，则打开溢流控制阀门8，从而使外部箱体19内的水位保持稳定，当溢流控制管9流出的水流稳定时，控制器24通过激光定位块体22测量外部箱体19内水的溢流水位高度H11；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管 6，再打开该液位出水溢流管6上的阀门开关7，当筒体21内的液位高度与该液位出水溢流管6内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器24 通过激光定位块体22测量筒体21内水的液位高度H21；
4)打开排水阀门12，并开始计时，记录时间T时收水容器13内的积累水量Q1；
5)设待测试透水铺装结构的厚度为H31，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S1，则测试待测试透水铺装结构的渗透系数K1为
本发明所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈20上，然后转动摇柄18，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头3从筒体21的顶部向筒体21 内洒水，并记录喷头3入水口处水的流速，当外部箱体19内的水位达到溢流控制管9时，则打开溢流控制阀门8，从而使外部箱体19内的水位保持稳定，当溢流控制管9流出的水流稳定时，控制器24通过激光定位块体22测量外部箱体19内水的溢流水位高度H12；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管 6，再打开该液位出水溢流管6上的阀门开关7，当筒体21内的液位高度与该液位出水溢流管6内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器24 通过激光定位块体22测量筒体21内水的液位高度H22；
4)调节水平叶轮5的倾斜度，调节水平叶轮5的转速及高度；
5)打开排水阀门12，同时开始计时，记录时间T2时收水容器13内的积累水量Q2；
6)设待测试透水铺装结构的厚度为H32，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S2，则待测试透水铺装结构在当前径流速度及流经水层高度影响下的渗透系数k1为
本发明所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈20上，然后转动摇柄18，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头3从筒体21的顶部向筒体21 内洒水，并记录喷头3入水口处水的流速，当外部箱体19内的水位达到溢流控制管9时，则打开溢流控制阀门8，从而使外部箱体19内的水位保持稳定，当溢流控制管9流出的水流稳定时，控制器24通过激光定位块体22测量外部箱体19内水的溢流水位高度H13；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管 6，然后打开该液位出水溢流管6上的阀门开关7，当筒体21内的液位高度与该液位出水溢流管6内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器 24通过激光定位块体22测量筒体21内水的液位高度H23；
4)向筒体21内分次加入等质量的堵塞砂粒进行堵塞模拟，再每次加入堵塞砂粒后，打开排水阀门12，同时开始计时，记录时间T3时收水容器13内的积累水量Q3，则每次堵塞模拟后待测试透水铺装结构的渗透系数K3为其中，待测试透水铺装结构的厚度为H33，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S3；根据各次堵塞模拟得到的待测试透水铺装结构的渗透系数K3评估待测试透水铺装结构的衰变性能。
另外，堵塞模拟的次数根据待测试透水铺装结构的空隙率及使用性能要求确定，水体中的堵塞砂粒经筛网14进行过滤，过滤后的水体可循环利用，另外，自上到下各筛网14的孔径逐渐减小。
Claims (10)
1.一种透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置，其特征在于，包括外部箱体(19)、筒体(21)、伸缩顶杆(30)、水平叶轮(5)、喷头(3)、摇柄(18)、连杆(17)及控制器(24)；
外部箱体(19)内设置有若干垫块(10)，筒体(21)位于各垫块(10)上，伸缩顶杆(30)的上端与筒体(21)底部的一侧相连接，伸缩顶杆(30)的下端固定于外部箱体(19)的底部，筒体(21)由自上到下依次密封连接的若干套筒组成，最下层的套筒内设置有卡圈(20)，水平叶轮(5)位于最上层的套筒内，喷头(3)位于筒体(21)的正上方，筒体(21)的侧面自上到下依次连接有若干液位出水溢流管(6)，各液位出水溢流管(6)上均设置有阀门开关(7)；
外部箱体(19)底部侧面的出水口处连通有排水管(11)，排水管(11)上设置有排水阀门(12)，外部箱体(19)顶部侧面的溢流口连通有溢流控制管(9)，溢流控制管(9)上设置有溢流控制阀门(8)，筒体(21)的外壁上设置有精密尺(23)，精密尺(23)上设置有能够上下滑动的激光定位块体(22)；
伸缩顶杆(30)的控制端通过连杆(17)与摇柄(18)相连接，水平叶轮(5)的控制端及激光定位块体(22)均与控制器(24)相连接。
2.根据权利要求1所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置，其特征在于，还包括外部控制连杆(4)，其中，外部控制连杆(4)的端部伸入到筒体(21)内后与水平叶轮(5)的顶部相连接。
3.根据权利要求1所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置，其特征在于，喷头(3)的入水口处设置有进水管(1)，进水管(1)上设置有流速表(2)。
4.根据权利要求3所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置，其特征在于，还包括收水容器(13)、抽水泵(16)及水体回收管道(15)，排水管(11)的出水口位于收水容器(13)的正上方，收水容器(13)的底部出口经水体回收管道(15)与抽水泵(16)的入口相连通，抽水泵(16)的出口与进水管(1)的入口相连通。
5.根据权利要求4所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置，其特征在于，收水容器(13)内自上到下依次设置有若干筛网(14)，其中，各筛网(14)的网孔孔径自上到下逐渐减小。
6.根据权利要求5所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置，其特征在于，筛网(14)的层数为5层；液位出水溢流管(6)的数目为六根。
7.根据权利要求5所述的透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置，其特征在于，所述控制器(24)上设置有显示器(25)、定位按钮(28)、调节速度按钮(27)、高度控制按钮(29)及开关(26)，其中，显示器(25)、定位按钮(28)、调节速度按钮(27)、高度控制按钮(29)及开关(26)均与控制器(24)相连接。
8.一种权利要求1所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈(20)上，然后转动摇柄(18)，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头(3)从筒体(21)的顶部向筒体(21)内洒水，当外部箱体(19)内的水位达到溢流控制管(9)时，则打开溢流控制阀门(8)，从而使外部箱体(19)内的水位保持稳定，当溢流控制管(9)流出的水流稳定时，控制器(24)通过激光定位块体(22)测量外部箱体(19)内水的溢流水位高度H11；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管(6)，再打开该液位出水溢流管(6)上的阀门开关(7)，当筒体(21)内的液位高度与该液位出水溢流管(6)内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器(24)通过激光定位块体(22)测量筒体(21)内水的液位高度H21；
4)打开排水阀门(12)，并开始计时，记录时间T时收水容器(13)内的积累水量Q1；
5)设待测试透水铺装结构的厚度为H31，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S1，则测试待测试透水铺装结构的渗透系数K1为
9.一种权利要求1所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈(20)上，然后转动摇柄(18)，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头(3)从筒体(21)的顶部向筒体(21)内洒水，并记录喷头(3)入水口处水的流速，当外部箱体(19)内的水位达到溢流控制管(9)时，则打开溢流控制阀门(8)，从而使外部箱体(19)内的水位保持稳定，当溢流控制管(9)流出的水流稳定时，控制器(24)通过激光定位块体(22)测量外部箱体(19)内水的溢流水位高度H12；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管(6)，再打开该液位出水溢流管(6)上的阀门开关(7)，当筒体(21)内的液位高度与该液位出水溢流管(6)内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器(24)通过激光定位块体(22)测量筒体(21)内水的液位高度H22；
4)调节水平叶轮(5)的倾斜度，调节水平叶轮(5)的转速及高度；
5)打开排水阀门(12)，同时开始计时，记录时间T2时收水容器(13)内的积累水量Q2；
6)设待测试透水铺装结构的厚度为H32，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S2，则待测试透水铺装结构在当前径流速度及流经水层高度影响下的渗透系数k1为
10.一种权利要求1所述透水铺装结构透水及衰变性能的测试装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待测试透水铺装结构放置于卡圈(20)上，然后转动摇柄(18)，根据所需模拟道路的坡度调节待测试透水铺装结构的倾斜度；
2)根据待模拟降雨的强度通过喷头(3)从筒体(21)的顶部向筒体(21)内洒水，并记录喷头(3)入水口处水的流速，当外部箱体(19)内的水位达到溢流控制管(9)时，则打开溢流控制阀门(8)，从而使外部箱体(19)内的水位保持稳定，当溢流控制管(9)流出的水流稳定时，控制器(24)通过激光定位块体(22)测量外部箱体(19)内水的溢流水位高度H13；
3)根据待测试透水铺装结构的厚度选择其中一根液位出水溢流管(6)，然后打开该液位出水溢流管(6)上的阀门开关(7)，当筒体(21)内的液位高度与该液位出水溢流管(6)内的液位齐平且不再有水溢流出时，控制器(24)通过激光定位块体(22)测量筒体(21)内水的液位高度H23；
4)向筒体(21)内分次加入等质量的堵塞砂粒进行堵塞模拟，再每次加入堵塞砂粒后，打开排水阀门(12)，同时开始计时，记录时间T3时收水容器(13)内的积累水量Q3，则每次堵塞模拟后待测试透水铺装结构的渗透系数K3为其中，待测试透水铺装结构的厚度为H33，待测试透水铺装结构的有效渗透面积为S3；根据各次堵塞模拟得到的待测试透水铺装结构的渗透系数K3评估待测试透水铺装结构的衰变性能。
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