CN212646365U - 一种简便可拆卸的模拟径流冲刷装置 - Google Patents

Abstract

一种简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其包括模拟路面（4），该模拟路面上方设置布水管（2），模拟路面（4）上置有支架（5），模拟路面（4）还连接出水口，布水管（2）设置于所述支架（5）上，支架（5）高度可调节；支架（5）为升降杆；模拟路面（4）的底部设有装置基座（6），模拟路面（4）包括两部分，即平面部分和斜面部分，所述平面部分和斜面部分无缝连接或为一体结构。通过沿程设置沿程取水口8，揭示不同降雨强度下，路面径流对道路边壁的冲刷作用。同时，在整个降雨过程中，可随时对不同路段路面径流水质情况进行实时监测，从而更好的研究在径流冲刷作用下各类污染物的迁移特征。

Description

一种简便可拆卸的模拟径流冲刷装置

技术领域

本发明涉及模拟径流冲刷装置，尤其是一种简便可拆卸的模拟径流冲刷装置。

背景技术

近年来，许多城市在面临城市内涝频发同时，也面临着面源污染和水资源短缺。城市不透水面积的增加，使得地表下渗率降低，进而引发出径流污染和城市内涝等问题。这些问题的存在会制约经济发展、危害人类安全等，给水环境带来严峻的考验。

针对城市水环境和城市内涝问题，我国提出“海绵城市”建设理念，对于城市雨水问题的研究开始日渐深入，大量雨水设施在城市建设中广为应用。人工模拟降雨系统用来模拟天然降雨，代替天然降雨进行相关科学研究，要求模拟的降雨特性应与天然降雨特性一致。即模拟降雨机的落地雨滴速度与天然雨滴的终点速度接近，降雨动能与天然降雨吻合，雨滴大小组合与天然降雨一致，模拟降雨的雨强要有较大的变化范围，且可以模拟天然降雨过程的变化。本发明创新点在于装置的简便易拆解性，针对小区域模拟降雨的可控性强，同时针对不同下垫面地势类型的差异性，本发明选用不同路面材料如沥青、混凝土、绿地等制成模拟模块，于装置底部设置自动升降装置用以随时调节路面坡度。

发明内容

本发明的目的在于简化喷洒设备的配置，提高对多个不同小区域降雨的控制性，在保证天然降雨特性的同时，简化降雨流程，并针对冲刷下垫面铺装结构进行改造，可以随时更换不同类型下垫面以及调整下垫面坡度，从而更全面地模拟各类环境条件下的径流冲刷。

本发明提供一种简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其包括模拟路面，该模拟路面上方设置布水管，模拟路面上置有支架，模拟路面还连接出水口，以便使模拟降雨的水流排出，布水管设置于所述支架上，所述支架高度可调节。

优选的是，支架的结构为液压升降杆。

优选的是，所述模拟路面的底部设有装置基座。

更优选的是，所述模拟路面包括两部分，即平面部分和斜面部分，所述平面部分和斜面部分无缝连接或为一体结构。

更优选的是，所述装置基座及所述模拟路面之间设有自动升降装置，以调节模拟路面中斜面部分的坡度。

优选的是，所述布水管的上游设有进水口，该进水口连接自吸式增压泵及流量计，所述布水管的上游还设有压力传感器和布水管阀门，以便通过控压和开闭布水管来自动调节降雨强度。

更优选的是，布水管包括两根，每根布水管上设置至少15个喷头，每个喷头均可开闭，以确保布水的均匀性。

所述出水口为所述模拟路面地表径流出流口，用以接取径流样品。

所述模拟路面，相当于常规路面的下垫面层，该模拟路面选取城市常见下垫面类型作为模拟路面区域，可选材料有：沥青、透水砖、混凝土、绿地。

所述模拟路面的厚度为80~100mm。

更优选的是，所述装置基座内部在远离出水口的一端设有自动升降装置，该自动升降装置升高，则模拟路面的斜面部分下降；该自动升降装置降低，则模拟路面的斜面部分抬起，从而通过自动升降装置的升降达到调整模拟路面斜面部分坡度的目的。

天然降雨的终点速度与雨滴直径之间呈幂函数关系，且随着雨滴直径的增大而增大。本装置设有液压升降杆以根据需要调节降雨高度。同时，在布水管道上采用两管并联，两条管道上分别装有可拆卸的两种不同孔径的降雨喷头，以达到对不同雨型下雨滴大小的真实模拟。结合降雨高度的调整以及降雨喷头的配置，使得落地雨滴速度与天然雨滴的终点速度接近，降雨动能与天然降雨吻合，雨滴大小组合与天然降雨一致，模拟降雨的雨强要有较大的变化范围，且可以模拟天然降雨过程的变化。本发明创新点在于装置的简便易拆解性，针对小区域模拟降雨的可控性强，同时针对不同下垫面地势类型的差异性，在底部设置自动升降装置用以随时调节路面坡度。

在径流沿程部分设置不同的出水口，进行大雨量降雨时，模拟区域水量充足，路面呈淹没态，可在降雨过程中可对不同冲刷迁移距离的径流进行取样。取样口可随路面升降调节高度，并可控制开闭。

通过沿程设置沿程取水口，揭示不同降雨强度下，路面径流对道路边壁的冲刷作用。同时，在整个降雨过程中，可随时对不同路段路面径流水质情况进行实时监测，从而更好的研究在径流冲刷作用下各类污染物的迁移特征。

经实验验证，在水压充足的情况下，各喷头每小时产出水量保持恒定，故本装置以增压泵控制水压充足的情况下，主要通过改变喷头的数量来调节水量。这也是实现装置简单易拆卸的本质所在，同时也是本装置的一大特点。

本装置所选用喷头单个喷头在0.1MPa水压下每小时产水量为9.2L。在保持水压稳定的情况下，为实现2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇降雨模拟，分别采用喷头数为13、15、17、20、24、37个。

在模拟2年一遇以下降雨强度的降雨时，采用小孔径雾化喷头。单个喷头在0.1MPa水压下每小时产水量为4.6L。本装置在保证水压稳定的情况下，模拟12.87mm/h雨强降雨需要9个喷头。

本发明提供简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，用于研究径流对路面的模拟冲刷实验中，针对路面模拟冲刷实验的小范围降雨特点，本发明的主要创新点在于装置的简便可拆卸，可以根据需要随时调节降雨区域，并通过阀门和喷头的开闭来调节水量，实现均匀布水，从而完成对不同重现期降雨的模拟。同时改进下垫面布置结构，可随时调整下垫面的类型、坡度等相关要素。

附图说明

图1为本发明所述简便可拆卸的模拟径流冲刷装置的一优选实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的俯视图；

图3 为图1所示实施例的简便可拆卸的模拟径流冲刷装置的基座的结构示意图；

图4为图3所示基座的侧视图

图1-图2中数字标记的含义是：

1 进水口 2 布水管 3 出水口 4 模拟路面 5 支架

6 装置基座 7 路面液压升降装置 8 沿程取水口。

具体实施方式

实施例1.1: 简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其模拟降雨所需水经由进水口1所连接的自动水量水压调节装置进行配水，进水过程中，流量计自动记录进水流量。模拟雨水由喷头喷洒到模拟路面4，在模拟路面4形成径流后由出水口3流出。每次进行模拟径流冲刷前，通过支架5调节该支架5上布水管2的高度，从而调节降雨喷洒的高度，通过装置基座6中的自动升降器调节模拟路面4末端的斜面部分的坡度。当需要更换模拟路面4的下垫面类型时，可以将模拟路面4的板块替换为所需要进行冲刷实验的路面板块。

如图2－图4所示，进行布水时水流一次经过喷头1~15所在位置，每个喷头的有效喷洒直径为0.6m，最大喷洒直径为0.7m，因此设置喷头间距为0.6m，以达到最佳布水效果。本装置中共配有两条布水管2，每条布水管2均可随时开闭，在进行模拟降雨时，根据所需模拟降雨强度的不同进行布水管2的开闭，两条布水管2管配合工作，完成均匀布水，实现对各种雨型的最佳模拟效果。

本实施例所述简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，包括模拟路面4，该模拟路面4上方设置布水管2，模拟路面4上置有支架，模拟路面4还连接出水口3，以便使模拟降雨的水流排出，布水管设置于支架5上，支架5高度可调节。

模拟路面4的底部设有装置基座；模拟路面4包括两部分，即平面部分和斜面部分，所述平面部分和斜面部分无缝连接或为一体结构。

装置基座及模拟路面4之间设有路面液压升降装置7，以调节模拟路面4中斜面部分的坡度。

布水管2的上游设有进水口1，该进水口1连接自吸式增压泵及流量计，布水管2的上游还设有压力传感器和布水管阀门，以便通过控压和开闭布水管2来自动调节降雨强度。

本实施例中含两根布水管2，每根布水管2上设置15个喷头，每个喷头均可开闭，以确保布水的均匀性。

出水口3为模拟路面4地表径流出流口，用以接取径流样品。

模拟路面4相当于常规路面的下垫面层，该模拟路面4选取城市常见下垫面类型作为模拟路面区域，可选材料有：沥青、透水砖、混凝土、绿地。

模拟路面4的厚度为80~100mm。

所述装置基座内部在远离出水口的一端设有路面液压升降装置7，该路面液压升降装置7升高，则模拟路面4的斜面部分下降；该路面液压升降装置7降低，则模拟路面4的斜面部分抬起，从而通过路面液压升降装置7的升降达到调整模拟路面4斜面部分坡度的目的。

天然降雨的终点速度与雨滴直径之间呈幂函数关系，且随着雨滴直径的增大而增大。本装置设有液压升降杆以根据需要调节降雨高度。同时，在布水管道上采用两管并联，两条管道上分别装有可拆卸的两种不同孔径的降雨喷头，以达到对不同雨型下雨滴大小的真实模拟。结合降雨高度的调整以及降雨喷头的配置，使得落地雨滴速度与天然雨滴的终点速度接近，降雨动能与天然降雨吻合，雨滴大小组合与天然降雨一致，模拟降雨的雨强要有较大的变化范围，且可以模拟天然降雨过程的变化。

在径流沿程部分设置不同的出水口，进行大雨量降雨时，模拟区域水量充足，路面呈淹没态，可在降雨过程中可对不同冲刷迁移距离的径流进行取样。取样口可随路面升降调节高度，并可控制开闭。

通过沿程设置沿程取水口8，揭示不同降雨强度下，路面径流对道路边壁的冲刷作用。同时，在整个降雨过程中，可随时对不同路段路面径流水质情况进行实时监测，从而更好的研究在径流冲刷作用下各类污染物的迁移特征。

Claims (7)

1.一种简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其包括模拟路面（4），该模拟路面上方设置布水管（2），模拟路面（4）上置有支架（5），模拟路面（4）还连接出水口，布水管（2）设置于所述支架（5）上，支架（5）高度可调节；其特征在于：支架（5）为升降杆；模拟路面（4）的底部设有装置基座（6），模拟路面（4）包括两部分，即平面部分和斜面部分，所述平面部分和斜面部分无缝连接或为一体结构。

2.如权利要求1所述的简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其特征在于：装置基座（6）及所述模拟路面（4之间设有自动升降装置，以调节模拟路面中斜面部分的坡度。

3.如权利要求1或2所述的简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其特征在于：布水管（2）的上游设有进水口，该进水口连接自吸式增压泵及流量计，布水管（2）的上游还设有压力传感器和布水管阀门。

4.如权利要求3所述的简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其特征在于：布水管（2）包括两根，每根布水管上设置至少15个喷头，每个喷头均可开闭，以确保布水的均匀性。

5.如权利要求1或2或4所述的简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其特征在于：模拟路面，相当于常规路面的下垫面层，该模拟路面选取城市常见下垫面类型作为模拟路面区域。

6.如权利要求5所述的简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其特征在于：所述装置基座内部在远离出水口的一端设有自动升降装置，该自动升降装置升高，则模拟路面的斜面部分下降；该自动升降装置降低，则模拟路面的斜面部分抬起，从而通过自动升降装置的升降达到调整模拟路面斜面部分坡度的目的。

7.如权利要求6所述的简便可拆卸的模拟径流冲刷装置，其特征在于：所示装置基座沿程设置取水口。

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