CN111006986A - 透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置及方法，上部筒体位于下部筒体上，待测试件位于上部筒体及下部筒体内，上部筒体的顶部设置有防溅罩，其中，防溅罩上设置有溢流口，溢流雨水收集量筒位于溢流口的下方；下部筒体的底部出口处设置有下渗漏斗，下渗雨水收集量筒位于下渗漏斗的下方；水箱的出口与水泵的入口相连通，水泵的出口与降雨喷头的入口及旁路管的入口相连通，旁路管的出口与水箱相连通，降雨喷头位于上部筒体的正上方，水泵的出口处设置有第一流量计，降雨喷头的入口处设置有第二流量计，该装置及方法能够实现测试透水路面的蓄水效能、对雨水径流总量及径流峰值。
Description
技术领域
本发明涉及一种透水路面测试装置及方法，具体涉及一种透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置及方法。
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。追其原因，是在强降雨发生时灰色基础设施(现役雨水管网为代表)已无法满足城市化后变大的径流洪峰排放要求，绿色基础设施应运而生。随着近年海绵城市战略的提出，以透水路面为代表的绿色基础设施作为海绵城市实现的一种途径成为研究的热点问题。透水路面结构的混合料具有较多的孔隙，其中透水沥青混凝土、透水水泥混凝土、透水铺装的空隙率较大，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，也有吸附尘埃减少噪音,改善环境质量等功效。目前来说，相关的实验仪器多是关于对透水路面的单一的渗透性测试装置，对于研究透水路面的储水效能，对雨水径流总量及峰值的控制的研究并没有标准的实验仪器设计。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置及方法，该装置及方法能够实现测试透水路面的蓄水效能、对雨水径流总量及径流峰值。
为达到上述目的，本发明所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置包括上部筒体、下部筒体、溢流雨水收集量筒、下渗雨水收集量筒、水箱、水泵、降雨喷头及旁路管；
上部筒体位于下部筒体上，待测试件位于上部筒体及下部筒体内，上部筒体的顶部设置有防溅罩，其中，防溅罩上设置有溢流口，溢流雨水收集量筒位于溢流口的下方；
下部筒体的底部出口处设置有下渗漏斗，下渗雨水收集量筒位于下渗漏斗的下方；
水箱的出口与水泵的入口相连通，水泵的出口与降雨喷头的入口及旁路管的入口相连通，旁路管的出口与水箱相连通，降雨喷头位于上部筒体的正上方，水泵的出口处设置有第一流量计，降雨喷头的入口处设置有第二流量计；
还包括支架，其中，下部筒体位于支架上，第二流量计经输水管及连杆与降雨喷头的入口相连通，其中，支架的侧面设置有卡槽，连杆卡接于所述卡槽内。
水箱的顶部设置有搅拌器，其中，搅拌器的搅拌头插入于水箱内。
所述上部筒体及下部筒体均为透明结构，且上部筒体的内壁上及下部筒体的内壁上均设置有水分测试试纸。
本发明所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试方法包括以下步骤：
1)将质量为M的沉淀物和体积为V水纯水从水箱的上部入口倒入，再搅拌使沉淀物与纯水混合均匀，以作为标准沉淀物的雨水；
2)在上部筒体的内壁上及下部筒体的内壁上粘贴水分测试试纸；
3)在下部筒体内铺设级配碎石垫层，并人工夯实；
4)制作透水混凝土的基层及面层，再放入上部筒体内，然后将上部筒体放置到下部筒体上，得待测试件，其中，待测试件的厚度为H，待测试件接收降雨的有效面积为S，即待测试件的上表面面积为S，待测试件的体积V试件＝S*H；
5)根据待模拟的降雨强度i调节降雨喷头的高度；
6)开启水泵，调节水泵出水口处水的压力，水泵输出的水分为两路，其中一路经旁路管进入到水箱中，另一路经降雨喷头喷洒到待测试件的上表面上，记录降雨的开始时间T1，观察第一流量计及第二流量计的流速，将第一流量计与第二流量计测量得到的流量的差值作为降雨喷头此时的降雨强度i；
7)检查水分测试试纸的变色情况，当最底部的水分测试试纸变色时，则认为雨水已经下渗到待测试件的底部，观察待测试件的底部是否形成水滴，当待测试件的底部形成水滴并下落时，记录第一滴水下落的时刻T2，从待测试件底部下落的水滴经下渗漏斗流入下渗雨水收集量筒中；
8)从T2时刻开始，每隔30s记录一次下渗雨水收集量筒内的下渗雨水量V下；同时观察溢流口是否有雨水溢流出来，当有溢流出来并掉落到溢流雨水收集量筒时，记录当前时刻T3；
9)从时间T3开始，每隔30s记录一次溢流雨水收集量筒内的溢流雨水量V上1；
10)当下渗雨水收集量筒内的下渗雨水量稳定增加时，则关闭水泵，结束降雨，记录结束降雨的时间T4，得降雨的持续时间T＝T4-T1；
11)观察收集下渗雨水收集量筒内的雨量变化，当收集下渗雨水收集量筒内的下渗雨水量不变化时，则观察结束；
12)测量溢流雨水收集量筒内的溢流雨水量V1及下渗雨水收集量筒内的下渗雨水量V2；
13)在降雨强度i下，绘制时间与溢流雨水收集量筒内溢流雨水量的变化曲线；同时绘制时间与下渗雨水收集量筒内下渗雨水量的变化曲线；
14)计算存留在饱和后待测试件内的雨水量V3＝V-V1-V2，完成透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置及方法在具体操作时，将标准配制的沉淀物和纯水进行混合，形成标准配置的雨水，标准配置的雨水经降雨喷头喷洒到待测试件上，通过第一流量计记录水泵的总出水流量，通过第二流量计记录进入到降雨喷头中雨水的流量，通过调节降雨喷头的高度，以调节降雨的强度，同时通过第一流量计及第二流量计检测得到的流量来观察降雨的强度，在实验过程中，通过采集每次实验的总降雨量、下渗量、溢流量、下渗初始时间及其结束时间、溢流初始时间及其结束时间，从而获取透水路面在某降雨强度和降雨历时下对雨水的蓄滞能力，分析待测试件的蓄滞能力与降雨强度、降雨历时之间的关系，通过记录雨水溢流量随时间的变化，揭示透水路面对径流洪峰的控制效能和洪峰延迟时间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1为搅拌器、2为水箱、3为水泵、4为第一流量计、5为第二流量计、6为输水管、7为连杆、8为降雨喷头、9为支架、10为防溅罩、11为上部筒体、12为下部筒体、13为溢流口、14为下渗漏斗、15为下渗雨水收集量筒、16为溢流雨水收集量筒。
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，本发明所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置包括上部筒体11、下部筒体12、溢流雨水收集量筒16、下渗雨水收集量筒15、水箱2、水泵3、降雨喷头8及旁路管；上部筒体11位于下部筒体12上，待测试件位于上部筒体11及下部筒体12内，上部筒体11的顶部设置有防溅罩10，其中，防溅罩10上设置有溢流口13，溢流雨水收集量筒16位于溢流口13的下方；下部筒体12的底部出口处设置有下渗漏斗14，下渗雨水收集量筒15位于下渗漏斗14的下方；水箱2的出口与水泵3的入口相连通，水泵3的出口与降雨喷头8的入口及旁路管的入口相连通，旁路管的出口与水箱2相连通，降雨喷头8位于上部筒体11的正上方，水泵3的出口处设置有第一流量计4，降雨喷头8的入口处设置有第二流量计5。
本发明还包括支架9，其中，下部筒体12位于支架9上，第二流量计5经输水管6及连杆7与降雨喷头8的入口相连通，其中，支架9的侧面设置有卡槽，连杆7卡接于所述卡槽内。
水箱2的顶部设置有搅拌器1，其中，搅拌器1的搅拌头插入于水箱2内；所述上部筒体11及下部筒体12均为透明结构，且上部筒体11的内壁上及下部筒体12的内壁上均设置有水分测试试纸。
本发明所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试方法包括以下步骤：
1)将质量为M的沉淀物和体积为V水纯水从水箱2的上部入口倒入，再搅拌使沉淀物与纯水混合均匀，以作为标准沉淀物的雨水；
2)在上部筒体11的内壁上及下部筒体12的内壁上粘贴水分测试试纸；
3)在下部筒体12内铺设级配碎石垫层，并人工夯实；
4)制作透水混凝土的基层及面层，再放入上部筒体11内，然后将上部筒体11放置到下部筒体12上，得待测试件，其中，待测试件的厚度为H，待测试件接收降雨的有效面积为S，即待测试件的上表面面积为S，待测试件的体积V试件＝S*H；
5)根据待模拟的降雨强度i调节降雨喷头8的高度；
6)开启水泵3，调节水泵3出水口处水的压力，水泵3输出的水分为两路，其中一路经旁路管进入到水箱2中，另一路经降雨喷头8喷洒到待测试件的上表面上，记录降雨的开始时间T1，观察第一流量计4及第二流量计5的流速，将第一流量计4与第二流量计5测量得到的流量的差值作为降雨喷头8此时的降雨强度i；
7)检查水分测试试纸的变色情况，当最底部的水分测试试纸变色时，则认为雨水已经下渗到待测试件的底部，观察待测试件的底部是否形成水滴，当待测试件的底部形成水滴并下落时，记录第一滴水下落的时刻T2，从待测试件底部下落的水滴经下渗漏斗14流入下渗雨水收集量筒15中；
8)从T2时刻开始，每隔30s记录一次下渗雨水收集量筒15内的下渗雨水量V下；同时观察溢流口13是否有雨水溢流出来，当有溢流出来并掉落到溢流雨水收集量筒16时，记录当前时刻T3；
9)从时间T3开始，每隔30s记录一次溢流雨水收集量筒16内的溢流雨水量V上1；
10)当下渗雨水收集量筒15内的下渗雨水量稳定增加时，则关闭水泵3，结束降雨，记录结束降雨的时间T4，得降雨的持续时间T＝T4-T1；
11)观察收集下渗雨水收集量筒15内的雨量变化，当收集下渗雨水收集量筒15内的下渗雨水量不变化时，则观察结束；
12)测量溢流雨水收集量筒16内的溢流雨水量V1及下渗雨水收集量筒15内的下渗雨水量V2；
13)在降雨强度i下，绘制时间与溢流雨水收集量筒16内溢流雨水量的变化曲线；同时绘制时间与下渗雨水收集量筒15内下渗雨水量的变化曲线；
14)计算存留在饱和后待测试件内的雨水量V3＝V-V1-V2，完成透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试。
在实验过程中，通过采集每次实验的总降雨量、下渗量、溢流量、下渗初始时间及其结束时间、溢流初始时间及其结束时间，从而获取透水路面在某降雨强度和降雨历时下对雨水的蓄滞能力，分析待测试件的蓄滞能力与降雨强度、降雨历时之间的关系，通过记录雨水溢流量随时间的变化，揭示透水路面对径流洪峰的控制效能和洪峰延迟时间。
Claims (5)
1.一种透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置，其特征在于，包括上部筒体(11)、下部筒体(12)、溢流雨水收集量筒(16)、下渗雨水收集量筒(15)、水箱(2)、水泵(3)、降雨喷头(8)及旁路管；
上部筒体(11)位于下部筒体(12)上，待测试件位于上部筒体(11)及下部筒体(12)内，上部筒体(11)的顶部设置有防溅罩(10)，其中，防溅罩(10)上设置有溢流口(13)，溢流雨水收集量筒(16)位于溢流口(13)的下方；
下部筒体(12)的底部出口处设置有下渗漏斗(14)，下渗雨水收集量筒(15)位于下渗漏斗(14)的下方；
水箱(2)的出口与水泵(3)的入口相连通，水泵(3)的出口与降雨喷头(8)的入口及旁路管的入口相连通，旁路管的出口与水箱(2)相连通，降雨喷头(8)位于上部筒体(11)的正上方，水泵(3)的出口处设置有第一流量计(4)，降雨喷头(8)的入口处设置有第二流量计(5)。
2.根据权利要求1所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置，其特征在于，还包括支架(9)，其中，下部筒体(12)位于支架(9)上，第二流量计(5)经输水管(6)及连杆(7)与降雨喷头(8)的入口相连通，其中，支架(9)的侧面设置有卡槽，连杆(7)卡接于所述卡槽内。
3.根据权利要求1所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置，其特征在于，水箱(2)的顶部设置有搅拌器(1)，其中，搅拌器(1)的搅拌头插入于水箱(2)内。
4.根据权利要求1所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置，其特征在于，所述上部筒体(11)及下部筒体(12)均为透明结构，且上部筒体(11)的内壁上及下部筒体(12)的内壁上均设置有水分测试试纸。
5.一种透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试方法，其特征在于，基于权利要求1所述的透水路面雨水滞留能力及洪峰延迟效应的测试装置，包括以下步骤：
1)将质量为M的沉淀物和体积为V水纯水从水箱(2)的上部入口倒入，再搅拌使沉淀物与纯水混合均匀，以作为标准沉淀物的雨水；
2)在上部筒体(11)的内壁上及下部筒体(12)的内壁上粘贴水分测试试纸；
3)在下部筒体(12)内铺设级配碎石垫层，并人工夯实；
4)制作透水混凝土的基层及面层，再放入上部筒体(11)内，然后将上部筒体(11)放置到下部筒体(12)上，得待测试件，其中，待测试件的厚度为H，待测试件接收降雨的有效面积为S，即待测试件的上表面面积为S，待测试件的体积V试件＝S*H；
5)根据待模拟的降雨强度i调节降雨喷头(8)的高度；
6)开启水泵(3)，调节水泵(3)出水口处水的压力，水泵(3)输出的水分为两路，其中一路经旁路管进入到水箱(2)中，另一路经降雨喷头(8)喷洒到待测试件的上表面上，记录降雨的开始时间T1，观察第一流量计(4)及第二流量计(5)的流速，将第一流量计(4)与第二流量计(5)测量得到的流量的差值作为降雨喷头(8)此时的降雨强度i；
7)检查水分测试试纸的变色情况，当最底部的水分测试试纸变色时，则认为雨水已经下渗到待测试件的底部，观察待测试件的底部是否形成水滴，当待测试件的底部形成水滴并下落时，记录第一滴水下落的时刻T2，从待测试件底部下落的水滴经下渗漏斗(14)流入下渗雨水收集量筒(15)中；
8)从T2时刻开始，每隔30s记录一次下渗雨水收集量筒(15)内的下渗雨水量V下；同时观察溢流口(13)是否有雨水溢流出来，当有溢流出来并掉落到溢流雨水收集量筒(16)时，记录当前时刻T3；
9)从时间T3开始，每隔30s记录一次溢流雨水收集量筒(16)内的溢流雨水量V上1；
10)当下渗雨水收集量筒(15)内的下渗雨水量稳定增加时，则关闭水泵(3)，结束降雨，记录结束降雨的时间T4，得降雨的持续时间T＝T4-T1；
11)观察收集下渗雨水收集量筒(15)内的雨量变化，当收集下渗雨水收集量筒(15)内的下渗雨水量不变化时，则观察结束；
12)测量溢流雨水收集量筒(16)内的溢流雨水量V1及下渗雨水收集量筒(15)内的下渗雨水量V2；
13)在降雨强度i下，绘制时间与溢流雨水收集量筒(16)内溢流雨水量的变化曲线；同时绘制时间与下渗雨水收集量筒(15)内下渗雨水量的变化曲线；
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