CN112525599B - 一种溅溢污染物质采样及集雨设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种溅溢污染物质采样及集雨设备及方法,解决了现有技术中存在的采集范围小、样品保存不便、采样周期不可控,降水与溅溢物质设备分离、携带不便以及对操作人员技术要求较高的问题。通过调整功能柱分段采集不同高度、水平范围内的溅溢样品;智控器主体内的电机转动,并带动贮存管转动,使样品负载材料沿导向槽展开于功能柱表面,进行样品采集;采样计时结束后,智控器主体内的电机转动,并带动贮存管反转,使样品负载材料收回附于贮存管上,进行自封贮存。本发明提供了一种溅溢污染物质采样及集雨设备及方法,其结构简单、组装拆卸方便、对操作人员的技术要求较低。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测采样技术领域,具体涉及一种溅溢污染物质采样及集雨设备及方法。
背景技术
降水滴落在土壤表面时产生的溅蚀,影响土壤结构、团聚体组成、孔隙度,降低土壤渗透性的同时,促进土壤中污染物迁移扩散扩大污染范围,加剧地表径流侵蚀、水土流失,降低土地的适耕性及生产能力。此外,对于受辐射性、持久性或腐蚀性等物质污染的地块,在降水过程中土粒溅溢迁移形成大范围的面源污染,同时危害物质随雨滴溅溢至行人、车辆装备、建筑物靠近地面部分将严重影响人体健康、车辆损耗、装备与建筑物运行寿命。因此,定量研究近地表污染物质的时空溅溢特性具有重要意义。
目前地表溅蚀及污染物质采集的设备、方法多关注降水量、土壤溅蚀动力和溅蚀量的测定,溅蚀装置多为开放式收集盒,将拟试验土壤装入特定的土槽中,在自然或人工模拟降雨条件下收集一定时间内的溅出土壤量。研究表明,强暴雨的雨滴可使土壤结构分散,土粒最高溅起60cm,水平移动100~150cm,现有的装置尚无法在不扰动自然土壤表面状况的条件下,直接定量收集指定位置的溅溢土样,也无法同时收集不同时间段内的降水量和不同水平位置、不同高度空间的溅溢土量。此外,收集样品的材料暴露在环境,采样结束时无法及时贮存保护,使采集的样品易受其他环境、人为因素影响,进而影响样品的收集效率和质量。而且结构较复杂的设备搬运不便,对普通操作人员要求较高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有设备无法适用于定量收集不同时间段内的降水与一定空间的溅溢污染物质,样品贮存不便以及对操作人员的技术水平要求较高的问题,而提供了一种溅溢污染物质采样及集雨设备及方法。
本发明的技术方案是:
一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特殊之处在于:包括万向铰接轴、至少两个功能柱;
所述功能柱外表面的轴向方向设有开口,且功能柱外表面的圆周设置有导向槽;
所述万向铰接轴包括铰接轴和与功能柱一一对应的万向铰接杆以及铰接柄;所述铰接轴通过万向铰接杆与铰接柄相连;所有万向铰接杆分别与铰接轴周侧设置的相应接口连接;
所述功能柱包括外管、贮存管、智控器、样品负载材料、密封盖;所述外管上、下两端均设置有导向槽,管壁上设置有通长的开口;所述贮存管设在功能柱内,贮存管上设有固定夹;所述样品负载材料一端通过所述固定夹固定于贮存管柱体表面,另一端穿过功能柱的开口并延展附于功能柱柱体表面以及相应延展区域的所述导向槽内;所述智控器设置在贮存管内,并与贮存管固定连接;所述智控器用于带动贮存管转动,进而使样品负载材料沿导向槽展开于外管表面或收卷于贮存管柱体表面;所述密封盖设置在功能柱的一端;
所述功能柱均与铰接柄连接;
还包括降水采集器支架、降水收集器、降水收集导流管、集雨瓶;
所述降水收集器为折叠式不透水的圆形扇且中心嵌有降水感应器;所述降水采集器支架通过螺纹接口固定于万向铰接轴中心,并穿过万向铰接轴;下端伸入地表内保持稳定,上端与降水感应器固定连接;所述降水收集器圆周方向设置圆孔,且圆孔的直径与降水收集导流管的直径相适配;所述降水收集器通过降水收集导流管与集雨瓶相连。
基于以上方案,本发明还进一步做了如下优化:
进一步地,所述导向槽共有两道,分别对应于样品负载材料的两侧边缘;延伸出外管的样品负载材料的两侧边缘相应限位于两道导向槽内;所述导向槽槽口表面尺寸小于槽底尺寸,所述样品负载材料的两侧边缘紧密卷起呈棒状,使得样品负载材料的两侧棒状边缘对应卡接于两道导向槽内。
进一步地,所述智控器内设置有智控器主体、智控器底座、电机;所述电机包括电机输出轴、与密封盖固定连接的电机本体;所述电机输出轴设置在智控器主体内,并与其固定连接;所述智控器主体与贮存管固定连接;所述电机驱动电机输出轴使贮存管在功能柱内转动;所述智控器底座设置在智控器近密封盖的一端。
进一步地,还包括基座;所述基座上表面设置有与功能柱直径相适配的固定接口。
进一步地,所述密封盖包括密封盖本体和巩固固定杆;所述巩固固定杆交叉设置于密封盖本体的内表面,用于固定电机本体。
进一步地,所述基座为楔入式基座或方形基座;
进一步地,所述功能柱为轻质防腐防蚀材质。
进一步地,所述集雨瓶设置有两个,两个集雨瓶通过导管相连,导管设置在两个集雨瓶的上部。
进一步地,所述样品负载材料防腐防蚀,优选为无纺布或者表面粘有吸附性材料的布。
基于以上设备,本发明提供一种溅溢污染物质采样方法,包括以下步骤:
步骤1:按照采样地点地表条件选择基座,根据上述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,进行组装,放置;
步骤2:根据采样高度要求,调节万向铰接轴的万向铰接杆以调整功能柱采样侧倾斜度,并使所有的功能柱的顶端在同一平面上;
步骤3:采样人员将样品负载材料一端通过固定夹固定于贮存管表面,另一端延伸出功能柱侧缝附于其表面,上下端置于导向槽内;
步骤4:根据采样计划对智控器进行设置;
步骤5:采样计时开始,智控器主体内的电机转动,并带动贮存管转动,使样品负载材料沿导向槽展开于外管表面,进行样品采集;在采样的同时集雨收集器可收集降雨;
步骤6:采样计时结束后,智控器主体内的电机转动,并带动贮存管反转,使样品负载材料收回附于贮存管上,进行贮存;收集的雨贮存在集雨瓶内。
本发明的有益效果是:
1.本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备,由于设置有多个功能柱能够实现同时采集单个或多个样品以及不同样品负载材料的采样效率对比,提高采样及后续测定精度。
2.本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备,调节万向铰接杆进而调节功能柱的斜度,可采集近地表不同高度范围和不同水平距离处的溅溢土壤样品,采样点覆盖面的调整灵活,并对采集的样品进行自封保存,可有效的提高采样准确性和采样效率。
3.本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备,设置有收集降水的装置,可同时满足降水与溅溢土壤采样的要求。
4.本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备,采样设备使用灵活、简单,防腐防蚀且可实现智能化控制。
5.本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备,设备不仅限于土壤溅蚀定量监测采样研究,还可广泛用于不同下垫面溅溢污染物质或沉降灰尘等微量样品的采集与保存。
6.本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备,功能柱设可自动采集、封存样品,在完成采样任务的同时减少操作人员的时间投入。
7.本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其结构简单、即时组装拆卸,便于携带和运输,对操作人员的技术要求较低。
附图说明
图1为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备的结构示意图。
图2为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备中万向铰接轴的结构示意图;
图3为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备中基座的结构示意图;
图4为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备中功能柱的结构示意图;
图5为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备中功能柱的轴向剖面图;
图6为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备中功能柱非工作状态示意图;
图7为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备中功能柱工作状态示意图;
图8为本发明一种溅溢污染物质采样及集雨设备中智控器工作流程图。
附图标记说明:
1-功能柱,11-外管,111-导向槽,12-贮存管,121-固定夹,13-智控器,131-智控器主体,132-智控器底座,14-密封盖,141-巩固固定杆,2-样品负载材料,3-万向铰接轴,31-铰接轴,32-万向铰接杆,33-铰接柄,4-基座,4a方形基座,4b-楔入式基座,5-降水采集器支架,6-降水收集器,7-降水感应器,8-降水收集导流管,9-集雨瓶。
具体实施方式
结合附图对本发明的技术方案进行清楚和完整的描述。
实施例一:如图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8所示,一种溅溢污染物质采样及集雨设备,包括万向铰接轴3、至少两个功能柱1;
所述功能柱1外表面的轴向方向设有开口,且功能柱1外表面的圆周设置有导向槽111;
所述万向铰接轴3包括铰接轴31和与功能柱1一一对应的万向铰接杆32以及铰接柄33;所述铰接轴31通过万向铰接杆32与铰接柄33相连;所有万向铰接杆32分别与铰接轴31周侧设置的相应接口连接;
所述功能柱1包括外管11、贮存管12、智控器13、样品负载材料2、密封盖14;所述外管11上、下两端均设置有导向槽111,管壁上设置有通长的开口;所述贮存管12设在外管11内,贮存管12上设有固定夹121;所述样品负载材料2一端通过所述固定夹121固定于贮存管12柱体表面,另一端穿过外管11的开口并延展附于外管11表面以及相应延展区域的所述导向槽111内;所述智控器13设置在贮存管12内,并与贮存管12固定连接;所述智控器13用于带动贮存管12转动,进而使样品负载材料2沿导向槽111展开于外管11表面或收卷于贮存管12柱体表面;所述密封盖14设置在功能柱1的一端;
所述功能柱1均与铰接柄33连接,通过万向铰接杆(32)调整功能柱(1)的倾斜度与高度,依照常规下垫面条件下雨滴的溅溢范围,功能柱(1)有效采样高度不小于60cm;
还包括降水采集器支架5、降水收集器6、降水收集导流管8、集雨瓶9;
所述降水收集器6为折叠式不透水的圆形扇且中心嵌有降水感应器7;所述降水采集器支架5通过螺纹接口固定于万向铰接轴3中心,并穿过万向铰接轴3;下端伸入地表内保持稳定,上端与降水感应器7固定连接;所述降水收集器6圆周方向设置圆孔,且圆孔的直径与降水收集导流管8的直径相适配;所述降水收集器6通过降水收集导流管8与集雨瓶9相连。
所述导向槽111共有两道,分别对应于样品负载材料2的两侧边缘;延伸出外管11的样品负载材料2的两侧边缘相应限位于两道导向槽111内;所述导向槽111槽口表面尺寸小于槽底尺寸,所述样品负载材料2的两侧边缘紧密卷起呈棒状,使得样品负载材料2的两侧棒状边缘对应卡接于两道导向槽111内。
实施例二:如1、图2、图4、图5、图6、图7、图8所示,一种溅溢污染物质采样及集雨设备,包括万向铰接轴3、至少两个功能柱1;
所述外管11的轴向方向设有开口,且外管11的圆周设置有导向槽111;
所述万向铰接轴3包括铰接轴31和与功能柱1一一对应的万向铰接杆32以及铰接柄33;所述铰接轴31通过万向铰接杆32与铰接柄33相连;所有万向铰接杆32分别与铰接轴31周侧设置的相应接口连接;
所述功能柱1包括外管11、贮存管12、智控器13、样品负载材料2、密封盖14;所述外管11上、下两端均设置有导向槽111,管壁上设置有通长的开口;所述贮存管12设在外管11内,贮存管12上设有固定夹121;所述样品负载材料2一端通过所述固定夹121固定于贮存管12柱体表面,另一端穿过外管11的开口并延展附于外管11表面以及相应延展区域的所述导向槽111内;所述智控器13设置在贮存管12内,并与贮存管12固定连接;所述智控器13用于带动贮存管12转动,进而使样品负载材料2沿导向槽111展开于外管11表面或收卷于贮存管12柱体表面;所述密封盖14设置在功能柱1的一端;
所述智控器13包括智控器主体131、智控器底座132、电机;所述电机包括电机输出轴、与密封盖14固定连接的电机本体;所述电机输出轴设置在智控器主体131内,并与其固定连接;所述智控器主体131与贮存管12固定连接;所述电机主体驱动电机输出轴使贮存管12在功能柱1内转动;所述智控器底座132设置在智控器13近密封盖14的一端;
所述功能柱1均与铰接柄33连接,通过万向铰接杆(32)调整功能柱(1)的倾斜度与高度,依照常规下垫面条件下雨滴的溅溢范围,功能柱(1)有效采样高度不小于60cm;
还包括降水采集器支架5、降水收集器6、降水收集导流管8、集雨瓶9;
所述降水收集器6为折叠式不透水的圆形扇且中心嵌有降水感应器7;所述降水采集器支架5通过螺纹接口固定于万向铰接轴3中心,并穿过万向铰接轴3;下端伸入地表内保持稳定,上端与降水感应器7固定连接;所述降水收集器6圆周方向设置圆孔,且圆孔的直径与降水收集导流管8的直径相适配;所述降水收集器6通过降水收集导流管8与集雨瓶9相连。
所述导向槽111共有两道,分别对应于样品负载材料2的两侧边缘;延伸出功能柱1的样品负载材料2的两侧边缘相应限位于两道导向槽111内;所述导向槽111槽口表面尺寸小于槽底尺寸,所述样品负载材料2的两侧边缘紧密卷起呈棒状,使得样品负载材料2的两侧棒状边缘对应卡接于两道导向槽111内。
实施例三:如图1至图8所示,一种溅溢污染物质采样及集雨设备,包括万向铰接轴3、至少两个功能柱1;
所述功能柱1外表面的轴向方向设有开口,且功能柱1外表面的圆周设置有导向槽111;
所述万向铰接轴3包括铰接轴31和与功能柱1一一对应的万向铰接杆32以及铰接柄33;所述铰接轴31通过万向铰接杆32与铰接柄33相连;所有万向铰接杆32分别与铰接轴31周侧设置的相应接口连接;
所述功能柱1包括外管11、贮存管12、智控器13、样品负载材料2、密封盖14;所述外管11上、下两端均设置有导向槽111,管壁上设置有通长的开口;所述贮存管12设在外管11内,贮存管12上设有固定夹121;所述样品负载材料2一端通过所述固定夹121固定于贮存管12柱体表面,另一端穿过外管11的开口并延展附于外管11表面以及相应延展区域的所述导向槽111内;所述智控器13设置在贮存管12内,并与贮存管12固定连接;所述智控器13用于带动贮存管12转动,进而使样品负载材料2沿导向槽111展开于功能柱体表面或收卷于贮存管12柱体表面;所述密封盖14设置在功能柱1的一端;
所述智控器13包括智控器主体131、智控器底座132、电机;所述电机包括电机输出轴、与密封盖14固定连接的电机本体;所述电机输出轴设置在智控器主体131内,并与其固定连接;所述智控器主体131与贮存管12固定连接;所述电机主体驱动电机输出轴使贮存管12在功能柱1内转动;所述智控器底座132设置在智控器13近密封盖14的一端;
所述功能柱1均与铰接柄33连接,通过万向铰接杆32调整功能柱1的倾斜度与高度,依照常规下垫面条件下雨滴的溅溢范围,功能柱1有效采样高度不小于60cm;
还包括降水采集器支架5、降水收集器6、降水收集导流管8、集雨瓶9;
所述降水收集器6为折叠式不透水的圆形扇且中心嵌有降水感应器7;所述降水采集器支架5通过螺纹接口固定于万向铰接轴3中心,并穿过万向铰接轴3;下端伸入地表内保持稳定,上端与降水感应器7固定连接;所述降水收集器6圆周方向设置圆孔,且圆孔的直径与降水收集导流管8的直径相适配;所述降水收集器6通过降水收集导流管8与集雨瓶9相连。
所述导向槽111共有两道,分别对应于样品负载材料2的两侧边缘;延伸出外管11的样品负载材料2的两侧边缘相应限位于两道导向槽111内;所述导向槽111槽口表面尺寸小于槽底尺寸,所述样品负载材料2的两侧边缘紧密卷起呈棒状,使得样品负载材料2的两侧棒状边缘对应卡接于两道导向槽111内。
还包括基座4;所述基座4上表面设置有与外管11直径相适配的固定接口。
所述密封盖14包括密封盖本体和巩固固定杆141;所述巩固固定杆141交叉设置于密封盖本体的内表面,用于固定电机本体。
所述基座4为楔入式基座4a;所述功能柱1为轻质防腐防蚀材质。
所述集雨瓶9设置有两个,两个集雨瓶9通过导管相连,导管设置在两个集雨瓶9的上部。
所述样品负载材料2为无纺布或者表面粘有吸附性材料的布。
基于上述设备的基本工作原理为:
首先选择楔入式底座4a,根据上述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,进行组装,放置;其次根据采样高度要求,调节万向铰接轴3的万向铰接杆32以调整功能柱1采样侧倾斜度,并使三个功能柱1的顶端在同一平面上;样品负载材料2优选的为无纺布或者表面粘有吸附性材料的布等防腐防蚀材料,采样人员将样品负载材料2一端穿过外管11的开口并固定于固定夹121上,另一端延伸出外管11附于其导向槽111内;根据采样时间对智控器13进行设置;当采样计时开始时,智控器主体131内的电机转动,并带动贮存管12转动,使样品负载材料2沿导向槽111展开于外管11表面,进行样品采集;在采样的同时降水收集器9可收集降雨,通过降水收集导流管8导流至集雨瓶9内;采样计时结束后,智控器主体131内的电机转动,并带动贮存管12反转,使样品负载材料2收起并附于贮存管12上,进行样品贮存;收集的雨贮存在集雨瓶9内。
本发明提供的一种溅溢污染物质采样及集雨设备及方法可有效针对环境中具有放射性、挥发性、腐蚀性等物质,因降雨或人为活动引起溅溢而促进污染物扩散、污染环境,同时对堆放地面的材料、设备的近地表部分也会有一定影响。更广泛地,工作人员在此类环境中执业作业时,地表灰尘弹起会落在衣服、皮肤上影响人体健康,该设备可以但不仅限于室内有害试剂、尘土溅洒引起的污染,也可用于近地表扬尘污染长期采样等。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,对于本领域的普通专业技术人员来说,可以对前述实施例所记载的具体技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:包括万向铰接轴(3)、至少两个功能柱(1);
所述功能柱(1)外表面的轴向方向设有开口,且功能柱(1)外表面的圆周设置有导向槽(111);
所述万向铰接轴(3)包括铰接轴(31)和与功能柱(1)一一对应的万向铰接杆(32)以及铰接柄(33);所述铰接轴(31)通过万向铰接杆(32)与铰接柄(33)相连;所有万向铰接杆(32)分别与铰接轴(31)周侧设置的相应接口连接;
所述功能柱(1)包括外管(11)、贮存管(12)、智控器(13)、样品负载材料(2)、密封盖(14);所述外管(11)上、下两端均设置有导向槽(111),管壁上设置有通长的开口;所述贮存管(12)设在外管(11)内,贮存管(12)上设有固定夹(121);所述样品负载材料(2)一端通过所述固定夹(121)固定于贮存管(12)柱体表面,另一端穿过外管(11)的开口并延展附于外管(11)表面以及相应延展区域的所述导向槽(111)内;所述智控器(13)设置在贮存管(12)内,并与贮存管(12)固定连接;所述智控器(13)用于带动贮存管(12)转动,进而使样品负载材料(2)沿导向槽(111)展开于外管(11)表面或收卷于贮存管(12)柱体表面;所述密封盖(14)设置在功能柱(1)的一端;
所述功能柱(1)均与铰接柄(33)连接;
还包括基座(4)、降水采集器支架(5)、降水收集器(6)、降水收集导流管(8)、集雨瓶(9);
所述基座(4)上表面设置有与功能柱(1)直径相适配的固定接口;所述降水收集器(6)为折叠式不透水的圆形扇且中心嵌有降水感应器(7);所述降水采集器支架(5)通过螺纹接口固定于万向铰接轴(3)中心,并穿过万向铰接轴(3);下端伸入地表内保持稳定,上端与降水感应器(7)固定连接;所述降水收集器(6)圆周方向设置圆孔,且圆孔的直径与降水收集导流管(8)的直径相适配;所述降水收集器(6)通过降水收集导流管(8)与集雨瓶(9)相连。
2.根据权利要求1所述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:所述导向槽(111)共有两道,分别对应于样品负载材料(2)的两侧边缘;延伸出外管(11)的样品负载材料(2)的两侧边缘相应限位于两道导向槽(111)内;所述导向槽(111)槽口表面尺寸小于槽底尺寸,所述样品负载材料(2)的两侧边缘紧密卷起呈棒状,使得样品负载材料(2)的两侧棒状边缘对应卡接于两道导向槽(111)内。
3.根据权利要求2所述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:所述智控器(13)包括智控器主体(131)、智控器底座(132)、电机;所述电机包括电机输出轴、与密封盖(14)固定连接的电机本体;所述电机输出轴设置在智控器主体(131)内,并与其固定连接;所述智控器主体(131)与贮存管(12)固定连接;所述电机主体驱动电机输出轴使贮存管(12)在功能柱(1)内转动;所述智控器底座(132)设置在智控器(13)近密封盖(14)的一端。
4.根据权利要求3所述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:所述密封盖(14)包括密封盖本体和巩固固定杆(141);所述巩固固定杆(141)交叉设置于密封盖本体的内表面,用于固定电机本体。
5.根据权利要求4所述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:所述基座(4)为楔入式基座(4a)或方形基座(4b)。
6.根据权利要求5所述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:所述功能柱(1)为轻质防腐防蚀材质。
7.根据权利要求6所述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:所述集雨瓶(9)设置有两个,其中与降水收集导流管(8)直接连接的集雨瓶上部设有5个等孔径的溢流孔(91),1个溢流孔(91)通过导管连接另一个集雨瓶,最大程度收集并计量采样阶段的降水量。
8.根据权利要求7所述一种溅溢污染物质采样及集雨设备,其特征在于:所述样品负载材料(2)为无纺布或者表面粘有吸附性材料的布。
9.一种溅溢污染物质采样方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:按照采样地点地表条件选择基座(4),根据权利要求1至8任一所述的一种溅溢污染物质采样及集雨设备,进行组装,放置;
步骤2:根据采样高度要求,调节万向铰接轴(3)的万向铰接杆(32)以调整功能柱(1)采样侧倾斜度,并使所有的功能柱(1)的顶端在同一平面上;
步骤3:采样人员将样品负载材料(2)一端通过固定夹(121)固定于贮存管(12)表面,另一端延伸出外管(11)侧缝附于其表面,上下端置于导向槽(111)内;
步骤4:根据采样计划对智控器(13)进行设置;
步骤5:采样计时开始,智控器主体(131)内的电机转动,并带动贮存管(12)转动,使样品负载材料(2)沿导向槽(111)展开于外管(11)表面,进行样品采集;在采样的同时降水收集器(6)可收集降雨;
步骤6:采样计时结束后,智控器主体(131)内的电机转动,并带动贮存管(12)反转,使样品负载材料(2)收回附于贮存管(12)上,进行贮存;收集的雨贮存在集雨瓶(9)内。
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