CN114859011A - 一种城市设计用海绵城市模拟设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市设计用海绵城市模拟设备，具体涉及城市设计技术领域，包括安装架，所述安装架上部固定安装有住宅区模型、工业区模型、政务区模型和商业区模型，所述安装架顶部安装有降水调节机构，所述安装架下部安装有四个模拟填料机构。本发明通过降水调节机构的设置，使实验人员可自主控制降雨时间、模拟降雨大小和幅度，可控性强，对各种不同大小和幅度的降水条件对地面的影响可进行全面评估，获得多种类型的降雨径流结果，实验效率高，成本低，实用性强，通过模拟填料机构的设置，实验人员可对多种填料土的吸水、蓄水、渗水和净水效果进行组合检测，得到最佳的海绵城市地面建设方案，实验功能强大，效果好。

Description

一种城市设计用海绵城市模拟设备

技术领域

本发明涉及城市设计技术领域，具体涉及一种城市设计用海绵城市模拟设备。

背景技术

随着社会的发展，人们对城市建设的要求也逐渐增高，建造海绵城市，使城市能够像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护，已经逐渐成为人们对城市的新要求。

在建设海绵城市前，人们需要合理设计城市地面的各项参数，使其蓄滞雨水的功能达到最优，并评估不同参数的方案实施的效果，现有技术多采用现场实验，以一处城市地点为试验点，结合降雨情况进行长期观测和记录，但这种方法存在以下问题：

1.试验点的地面填料用土已为固定，不可变换和改动，实验只能得到单一填料用土的吸水、蓄水、渗水和净水结果，难以对多种填料土进行组合检测，得到最佳的海绵城市地面建设方案，实验功能单一，效果差；

2.试验点需等待地面自然降雨，降雨时间、大小和幅度均不可控制，实验耗费时间长，各种不同大小和幅度的降水条件对地面的影响不能全面评估，难以获得多种类型的降雨径流结果，实验效率低，成本高，实用性差；

3.试验点单一，难以评估城市不同功能区间的建筑对降水导向和地面吸水的影响，适用性差，准确性低。

发明内容

为此，本发明提供一种城市设计用海绵城市模拟设备，通过降水调节机构的设置，使实验人员可自主控制降雨时间、模拟降雨大小和幅度，可控性强，对各种不同大小和幅度的降水条件对地面的影响可进行全面评估，获得多种类型的降雨径流结果，实验效率高，成本低，实用性强，通过模拟填料机构的设置，实验人员可将不同类型的排水土层进行排列组合后与装配槽滑动配合，对多种填料土的吸水、蓄水、渗水和净水效果进行组合检测，得到最佳的海绵城市地面建设方案，实验功能强大，效果好，通过住宅区模型、工业区模型、政务区模型和商业区模型的设置，可对城市中不同功能区间的建筑进行模拟，便于评估各种不同类型建筑对降水导向和地面吸水的影响，适用性强，准确性高，以解决现有技术中以一处城市地点为试验点现场实验，导致实验功能单一，效果差，效率低，成本高，实用性差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种城市设计用海绵城市模拟设备，包括安装架，所述安装架上部固定安装有住宅区模型、工业区模型、政务区模型和商业区模型，所述安装架顶部安装有降水调节机构，所述安装架下部安装有四个模拟填料机构；

所述降水调节机构包括降水箱，所述降水箱内开设有传动槽，所述传动槽前部内固定安装有两根导轨，所述降水箱后部内开设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有四个滑块，前部所述导轨外壁滑动连接有从动滑架，后部所述导轨外壁滑动连接有主动滑架，所述从动滑架后壁与左部两个滑块前壁和主动滑架与右部两个滑块前壁间均固定连接有控流板，右部所述控流板内开设有中型孔，左部所述控流板内开设有小型孔，所述降水箱下壁内开设有大型孔，所述降水箱上壁右后角固定安装有输入管，所述从动滑架下壁的左端与右端内均转动连接有转轴，所述转轴下部外壁固定套接有带轮，两个所述带轮外壁间传动套接有联动带，所述降水箱右前壁内固定连接有卡座，所述联动带左下部固定安装有卡销；

所述模拟填料机构包括底架，所述底架内等距滑动连接有七块连板，中部间隔的三块所述连板后壁均开设有限位槽，三个所述限位槽内均滑动连接有两根卡杆，前部和后部四块所述连板中部均固定连接有连杆，四根所述连杆和三对卡杆后端外壁间转动套接有一对折弯杆和一对X型杆，七块所述连板内均开设有装配槽，所述装配槽内均滑动连接有排水土层。

进一步地，四个所述模拟填料机构分别安装于住宅区模型、工业区模型、政务区模型和商业区模型下部，四个所述底架上壁均开设有镂空漏水槽，且四个所述底架上壁分别与住宅区模型、工业区模型、政务区模型和商业区模型下壁固定连接。

进一步地，所述降水箱固定连接在安装架顶部。

进一步地，所述卡座内端与联动带右部固定连接。

进一步地，所述卡销后部与主动滑架右端转动连接，所述主动滑架滑动连接在从动滑架后部。

进一步地，所述底架上壁后端和降水箱左壁均固定连接有动力气缸，所述底架上壁的动力气缸输出端与下端连杆后部外壁固定套接，所述降水箱左壁的动力气缸输出端与左部控流板左壁固定连接。

进一步地，四根所述连杆、三对卡杆、一对折弯杆和一对X型杆组成了三个首尾转动连接的菱形。

进一步地，所述排水土层有七种不同的类型，分别为细混凝土层、粗混凝土层、碎石垫层、土木布层、夯实土层、粗砂石层和细砂石层。

本发明具有如下优点：

1、本发明通过降水调节机构的设置，与现有技术相比，使实验人员可控制外部水泵向输入管内通入水源，后发动动力气缸推拉左部控流板，左部控流板可带动主动滑架和左部两个滑块联动，在卡销的作用下，主动滑架沿后部导轨的滑动可带动联动带联动，在卡座与联动带前部和降水箱前壁内的固定作用下，联动带的运动可拉动从动滑架沿前部导轨滑动，从而使左部控流板与右部控流板的位置发生变化，控制中型孔、小型孔和大型孔的重合范围，使得降水箱内的水经大型孔范围直接漏出时，降水箱下部模拟填料机构接收到的模拟降水雨势大，降水量多；降水箱内的水经中型孔和大型孔重合范围时，降水箱下部模拟填料机构接收到的模拟降水雨势适中，降水量中等；降水箱内的水经中型孔、大型孔和小型孔与大型孔和小型孔重合范围时，降水箱下部模拟填料机构接收到的模拟降水雨势偏小，降水量少，实验人员可自主控制降雨时间、模拟降雨大小和幅度，可控性强，对各种不同大小和幅度的降水条件对地面的影响可进行全面评估，获得多种类型的降雨径流结果，实验效率高，成本低，实用性强；

2、本发明通过模拟填料机构的设置，与现有技术相比，实验人员可将不同类型的排水土层进行排列组合后与装配槽滑动配合，在降水调节机构的降水经底架上壁向下进入底架内时，可被七个自上而下分布的排水土层层层渗透过滤成净水后，到达底架底部内，随着底架底部水位的上涨，动力气缸可控制其输出端上抬，使得下端连杆上升，连杆、卡杆、折弯杆和X型杆组成的三个菱形在面积不变的情况下同步向左右伸展变形，左部卡杆向限位槽左端滑动，右部卡杆向限位槽右端滑动，七个排水土层在底架内壁同步向上滑动，且间距缩小，使得七个排水土层仍可继续工作，过滤降水，可对多种填料土的吸水、蓄水、渗水和净水效果进行组合检测，得到最佳的海绵城市地面建设方案，实验功能强大，效果好；

3、本发明通过住宅区模型、工业区模型、政务区模型和商业区模型的设置，与现有技术相比，可对城市中不同功能区间的建筑进行模拟，便于评估各种不同类型建筑对降水导向和地面吸水的影响，适用性强，准确性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明降水箱仰视结构示意图；

图3为本发明降水箱仰视结构剖视图；

图4为本发明降水箱内部传动结构仰视示意图；

图5为本发明图3中A区域结构放大图；

图6为本发明模拟填料机构后视结构示意图；

图7为本发明模拟填料机构后视结构剖视图；

图8为本发明模拟填料机构无排水土层状态前视结构示意图；

图9为本发明模拟填料机构前视结构示意图。

图中：1、安装架；2、住宅区模型；3、工业区模型；4、政务区模型；5、商业区模型；6、降水调节机构；7、模拟填料机构；8、传动槽；9、导轨；10、滑槽；11、滑块；12、从动滑架；13、主动滑架；14、控流板；15、中型孔；16、小型孔；17、大型孔；18、输入管；19、转轴；20、带轮；21、联动带；22、卡座；23、卡销；24、降水箱；25、底架；26、动力气缸；27、连板；28、限位槽；29、卡杆；30、连杆；31、折弯杆；32、X型杆；33、装配槽；34、排水土层。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

参照说明书附图1-5，该实施例的一种城市设计用海绵城市模拟设备，包括安装架1，所述安装架1上部固定安装有住宅区模型2、工业区模型3、政务区模型4和商业区模型5，所述安装架1顶部安装有降水调节机构6，所述安装架1下部安装有四个模拟填料机构7；

所述降水调节机构6包括降水箱24，所述降水箱24内开设有传动槽8，所述传动槽8前部内固定安装有两根导轨9，所述降水箱24后部内开设有滑槽10，所述滑槽10内滑动连接有四个滑块11，前部所述导轨9外壁滑动连接有从动滑架12，后部所述导轨9外壁滑动连接有主动滑架13，所述从动滑架12后壁与左部两个滑块11前壁和主动滑架13与右部两个滑块11前壁间均固定连接有控流板14，右部所述控流板14内开设有中型孔15，左部所述控流板14内开设有小型孔16，所述降水箱24下壁内开设有大型孔17，所述降水箱24上壁右后角固定安装有输入管18，所述从动滑架12下壁的左端与右端内均转动连接有转轴19，所述转轴19下部外壁固定套接有带轮20，两个所述带轮20外壁间传动套接有联动带21，所述降水箱24右前壁内固定连接有卡座22，所述联动带21左下部固定安装有卡销23。

进一步地，所述降水箱24固定连接在安装架1顶部，使得实验人员通过降水箱24降水时，水可模仿自然降雨向下落到住宅区模型2、工业区模型3、政务区模型4、商业区模型5和四个模拟填料机构7内。

进一步地，所述卡座22内端与联动带21右部固定连接，使得联动带21在卡座22的固定作用下移动，可带动两个带轮20和从动滑架12整体联动。

进一步地，所述卡销23后部与主动滑架13右端转动连接，所述主动滑架13滑动连接在从动滑架12后部，主动滑架13的滑动可带动联动带21联动，进而拉动从动滑架12沿前部导轨9滑动。

实施场景具体为：实验人员可控制外部水泵向输入管18内通入水源，后发动动力气缸26推拉左部控流板14，左部控流板14可带动主动滑架13和左部两个滑块11联动，在卡销23的作用下，主动滑架13沿后部导轨9的滑动可带动联动带21联动，在卡座22与联动带21前部和降水箱24前壁内的固定作用下，联动带21的运动可拉动从动滑架12沿前部导轨9滑动，从而使左部控流板14与右部控流板14的位置发生变化，控制中型孔15、小型孔16和大型孔17的重合范围，使得降水箱24内的水经大型孔17范围直接漏出时，降水箱24下部模拟填料机构7接收到的模拟降水雨势大，降水量多；降水箱24内的水经中型孔15和大型孔17重合范围时，降水箱24下部模拟填料机构7接收到的模拟降水雨势适中，降水量中等；降水箱24内的水经中型孔15、大型孔17和小型孔16与大型孔17和小型孔16重合范围时，降水箱24下部模拟填料机构7接收到的模拟降水雨势偏小，降水量少，实验人员可自主控制降雨时间、模拟降雨大小和幅度，可控性强，对各种不同大小和幅度的降水条件对地面的影响可进行全面评估，获得多种类型的降雨径流结果，实验效率高，成本低，实用性强，该实施方式具体解决了现有技术中以一处城市地点为试验点现场实验，试验点的地面填料用土已为固定，不可变换和改动，实验只能得到单一填料用土的吸水、蓄水、渗水和净水结果，难以对多种填料土进行组合检测，得到最佳的海绵城市地面建设方案，实验功能单一，效果差的问题。

参照说明书附图6-9，该实施例的一种城市设计用海绵城市模拟设备，还包括模拟填料机构7，所述模拟填料机构7包括底架25，所述底架25内等距滑动连接有七块连板27，中部间隔的三块所述连板27后壁均开设有限位槽28，三个所述限位槽28内均滑动连接有两根卡杆29，前部和后部四块所述连板27中部均固定连接有连杆30，四根所述连杆30和三对卡杆29后端外壁间转动套接有一对折弯杆31和一对X型杆32，七块所述连板27内均开设有装配槽33，所述装配槽33内均滑动连接有排水土层34。

进一步地，四个所述模拟填料机构7分别安装于住宅区模型2、工业区模型3、政务区模型4和商业区模型5下部，四个所述底架25上壁均开设有镂空漏水槽，且四个所述底架25上壁分别与住宅区模型2、工业区模型3、政务区模型4和商业区模型5下壁固定连接，使得降水调节机构6模拟的降雨可向下经住宅区模型2、工业区模型3、政务区模型4和商业区模型5流入底架25内。

进一步地，所述底架25上壁后端和降水箱24左壁均固定连接有动力气缸26，所述底架25上壁的动力气缸26输出端与下端连杆30后部外壁固定套接，所述降水箱24左壁的动力气缸26输出端与左部控流板14左壁固定连接，使得动力气缸26为降水调节机构6调节降水范围和模拟填料机构7控制排水土层34的分布间距提供了动力。

进一步地，四根所述连杆30、三对卡杆29、一对折弯杆31和一对X型杆32组成了三个首尾转动连接的菱形，使得三个菱形在面积不变的情况下同步变形，可带动七个排水土层34在底架25内壁同步滑动，七个排水土层34的间距发生变化。

进一步地，所述排水土层34有七种不同的类型，分别为细混凝土层、粗混凝土层、碎石垫层、土木布层、夯实土层、粗砂石层和细砂石层，可模拟城市建造时，不同的地面构造对降水渗入和过滤的情况。

实施场景具体为：实验人员可将不同类型的排水土层34进行排列组合后与装配槽33滑动配合，在降水调节机构6的降水经底架25上壁向下进入底架25内时，可被七个自上而下分布的排水土层34层层渗透过滤成净水后，到达底架25底部内，随着底架25底部水位的上涨，动力气缸26可控制其输出端上抬，使得下端连杆30上升，连杆30、卡杆29、折弯杆31和X型杆32组成的三个菱形在面积不变的情况下同步向左右伸展变形，左部卡杆29向限位槽28左端滑动，右部卡杆29向限位槽28右端滑动，七个排水土层34在底架25内壁同步向上滑动，且间距缩小，使得七个排水土层34仍可继续工作，过滤降水，可对多种填料土的吸水、蓄水、渗水和净水效果进行组合检测，得到最佳的海绵城市地面建设方案，实验功能强大，效果好，住宅区模型2、工业区模型3、政务区模型4和商业区模型5可对城市中不同功能区间的建筑进行模拟，便于评估各种不同类型建筑对降水导向和地面吸水的影响，适用性强，准确性高，该实施方式具体解决了现有技术中以一处城市地点为试验点现场实验，试验点需等待地面自然降雨，降雨时间、大小和幅度均不可控制，实验耗费时间长，各种不同大小和幅度的降水条件对地面的影响不能全面评估，难以获得多种类型的降雨径流结果，实验效率低，成本高，实用性差，试验点单一，难以评估城市不同功能区间的建筑对降水导向和地面吸水的影响，适用性差，准确性低的问题。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种城市设计用海绵城市模拟设备，包括安装架(1)，其特征在于：所述安装架(1)上部固定安装有住宅区模型(2)、工业区模型(3)、政务区模型(4)和商业区模型(5)，所述安装架(1)顶部安装有降水调节机构(6)，所述安装架(1)下部安装有四个模拟填料机构(7)；

所述降水调节机构(6)包括降水箱(24)，所述降水箱(24)内开设有传动槽(8)，所述传动槽(8)前部内固定安装有两根导轨(9)，所述降水箱(24)后部内开设有滑槽(10)，所述滑槽(10)内滑动连接有四个滑块(11)，前部所述导轨(9)外壁滑动连接有从动滑架(12)，后部所述导轨(9)外壁滑动连接有主动滑架(13)，所述从动滑架(12)后壁与左部两个滑块(11)前壁和主动滑架(13)与右部两个滑块(11)前壁间均固定连接有控流板(14)，右部所述控流板(14)内开设有中型孔(15)，左部所述控流板(14)内开设有小型孔(16)，所述降水箱(24)下壁内开设有大型孔(17)，所述降水箱(24)上壁右后角固定安装有输入管(18)，所述从动滑架(12)下壁的左端与右端内均转动连接有转轴(19)，所述转轴(19)下部外壁固定套接有带轮(20)，两个所述带轮(20)外壁间传动套接有联动带(21)，所述降水箱(24)右前壁内固定连接有卡座(22)，所述联动带(21)左下部固定安装有卡销(23)；

所述模拟填料机构(7)包括底架(25)，所述底架(25)内等距滑动连接有七块连板(27)，中部间隔的三块所述连板(27)后壁均开设有限位槽(28)，三个所述限位槽(28)内均滑动连接有两根卡杆(29)，前部和后部四块所述连板(27)中部均固定连接有连杆(30)，四根所述连杆(30)和三对卡杆(29)后端外壁间转动套接有一对折弯杆(31)和一对X型杆(32)，七块所述连板(27)内均开设有装配槽(33)，所述装配槽(33)内均滑动连接有排水土层(34)。

2.根据权利要求1所述的一种城市设计用海绵城市模拟设备，其特征在于：四个所述模拟填料机构(7)分别安装于住宅区模型(2)、工业区模型(3)、政务区模型(4)和商业区模型(5)下部，四个所述底架(25)上壁均开设有镂空漏水槽，且四个所述底架(25)上壁分别与住宅区模型(2)、工业区模型(3)、政务区模型(4)和商业区模型(5)下壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种城市设计用海绵城市模拟设备，其特征在于：所述降水箱(24)固定连接在安装架(1)顶部。

4.根据权利要求1所述的一种城市设计用海绵城市模拟设备，其特征在于：所述卡座(22)内端与联动带(21)右部固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种城市设计用海绵城市模拟设备，其特征在于：所述卡销(23)后部与主动滑架(13)右端转动连接，所述主动滑架(13)滑动连接在从动滑架(12)后部。

6.根据权利要求1所述的一种城市设计用海绵城市模拟设备，其特征在于：所述底架(25)上壁后端和降水箱(24)左壁均固定连接有动力气缸(26)，所述底架(25)上壁的动力气缸(26)输出端与下端连杆(30)后部外壁固定套接，所述降水箱(24)左壁的动力气缸(26)输出端与左部控流板(14)左壁固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种城市设计用海绵城市模拟设备，其特征在于：四根所述连杆(30)、三对卡杆(29)、一对折弯杆(31)和一对X型杆(32)组成了三个首尾转动连接的菱形。

8.根据权利要求1所述的一种城市设计用海绵城市模拟设备，其特征在于：所述排水土层(34)有七种不同的类型，分别为细混凝土层、粗混凝土层、碎石垫层、土木布层、夯实土层、粗砂石层和细砂石层。

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