CN216978760U - 一种研究雨水花园填料层的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种研究雨水花园填料层的实验装置，包括模拟降雨淋洗装置和若干代表雨水花园功能结构的模拟土柱，模拟降雨淋洗装置包括水箱，水箱通过进水管经可调水泵与若干喷头相连通，喷头通过进水管固定于铁架上，每个喷头的下方设有一个模拟土柱，模拟土柱的顶部设有溢水口，中间设有填料层，底部设有打孔亚克力隔离板，其下方置入有打孔渗水管，打孔渗水管的的出水口下方设有液体收集瓶，其出水口处设有开关，模拟土柱的下方设有钢筋底座，模拟降雨淋洗装置喷出的雨水能够形成覆盖立体空间的水幕，将其下方的模拟土柱覆盖于内，模拟自然环境降雨，本实用新型结构简单，成本低廉，安装维护方便快捷，为雨水花园填料层的研究提供了便利。

Description

一种研究雨水花园填料层的实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验设备技术领域，尤其涉及一种研究雨水花园填料层的实验装置。

背景技术

雨水不仅是自然界补充地下水的重要方式，也是现代城市中生活生产用水的主要来源。随着城市化的不断发展，城市地表不透水面积的逐渐增大导致生物栖息地不断减少，雨水自我良性循环途径受阻，城市内涝灾害频发，成为威胁城市安全的重大隐患。雨水花园是指充分利用城市中自然存在的或人工挖掘的浅凹绿地，引导来自屋顶或地面的雨水在此汇集，通过植物、沙土的综合作用把雨水净化，在缓慢下渗过程中，打通地表与地下水的循环补给通道，并使之补给城市景观用水、厕所用水等，是以生态滞留池为主要表现形式的较小尺度的生态绿地景观，近年来在许多发达国家被广泛地用于雨洪控制与径流污染控制工程。雨水花园起源于20世纪的美国，自引进中国以来应用较为广泛，有效缓解了我国城市用水压力以及城市雨洪控制难题。在国家大力提倡“海绵城市”的今天，水资源的节约与利用成为当今城市建设热门话题。

雨水花园技术具有结构简单、造价低、效果明显等优点，在“海绵城市”建设中具有广泛的市场。但是，在应用此项技术的过程中，需要对雨水花园填料层进行特别研究，目前专门用于研究雨水花园填料层的实验装置还未见应用，因此，急需开发一种研究雨水花园填料层的实验装置以解决上述技术问题。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种研究雨水花园填料层的实验装置，结构简单，成本低廉，安装维护方便快捷，为雨水花园填料层的研究提供了便利，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种研究雨水花园填料层的实验装置，包括模拟降雨淋洗装置和若干代表雨水花园功能结构的模拟土柱，所述模拟降雨淋洗装置包括水箱，所述水箱通过进水管经可调水泵与若干喷头相连通，所述喷头通过进水管固定于铁架上，每个喷头的下方设有一个模拟土柱，所述模拟土柱的顶部设有溢水口，中间设有填料层，底部设有用于沥水的打孔亚克力隔离板，其下方置入有打孔渗水管，所述打孔渗水管的出水口下方设有液体收集瓶，所述打孔渗水管的出水口处设有开关，所述模拟土柱的下方设有钢筋底座，所述模拟降雨淋洗装置喷出的雨水能够形成覆盖立体空间的水幕，将其下方的模拟土柱覆盖于内，模拟自然环境降雨。

优选地，所述模拟土柱采用透明亚克力材质制作而成。

优选地，所述溢水口设置于距离模拟土柱顶部5cm处。

优选地，所述打孔亚克力隔离板设置于距离模拟土柱底部5cm处。

优选地，所述水箱的材质为轻型材质，颜色为白色。

优选地，所述打孔渗水管的材质为PVC直径，直径为20mm。

优选地，各结构之间均可拆卸连接。

本实用新型提供的一种研究雨水花园填料层的实验装置，具有如下有益效果。

1.本实用新型结构简单，成本低廉，安装维护方便快捷，为雨水花园填料层的研究提供了便利，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。

2.本实用新型的模拟土柱采用透明亚克力材质制作而成，便于观察雨水花园地下部分的土层结构；水箱的材质为轻型材质，安全轻便，易于搬动；水箱颜色为白色，可以确保夏季高温太阳暴晒下内部雨水温度变化不大；打孔亚克力隔离板下方打孔渗水管的设置，更加方便经模拟土柱过滤后的雨水进入液体收集瓶内；模拟土柱下方钢筋底座的设置，提高了实验装置的稳固性和实验过程的安全性，且更加方便人工操作。

附图说明

图1为实用新型提供的一种研究雨水花园填料层的实验装置的主视图；

图2为实用新型提供的一种研究雨水花园填料层的实验装置的侧视图；

图3为实用新型提供的一种研究雨水花园填料层的实验装置的俯视图。

图中：

101.进水管 102.水箱 103.可调水泵 104.喷头 105.溢水口 106.模拟土柱107.填料层 108.打孔渗水管 109.钢筋底座 110.液体收集瓶 111.铁架 112.打孔亚克力隔离板。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型做进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。

如图1-3所示，分别为本实用新型提供的一种研究雨水花园填料层的实验装置的主视图，侧视图及其俯视图。该研究雨水花园填料层的实验装置包括模拟降雨淋洗装置和若干代表雨水花园功能结构的模拟土柱106，所述模拟降雨淋洗装置包括水箱102，所述水箱102的材质为轻型材质，颜色为白色。所述水箱102通过进水管101经可调水泵103与若干喷头104相连通，所述喷头104通过进水管101固定于铁架111上，每个喷头104的下方设有一个模拟土柱106，所述模拟土柱106采用透明亚克力材质制作而成。所述模拟土柱106的顶部设有溢水口105，所述溢水口105设置于距离模拟土柱106顶部5cm处。中间设有填料层107，底部设有用于沥水的打孔亚克力隔离板112，所述打孔亚克力隔离板112设置于距离模拟土柱106底部5cm处。其下方置入有打孔渗水管108，所述打孔渗水管108的材质为PVC直径，直径为20mm。所述打孔渗水管108的出水口下方设有液体收集瓶110，所述打孔渗水管108的出水口处设有开关，所述模拟土柱106的下方设有钢筋底座109，组成所述研究雨水花园填料层的实验装置的各结构之间均可拆卸连接。所述模拟降雨淋洗装置喷出的雨水能够形成覆盖立体空间的水幕，将其下方的模拟土柱106覆盖于内，模拟自然环境降雨。

本实用新型的模拟土柱106采用透明亚克力材质制作而成，便于观察雨水花园地下部分的土层结构；水箱102的材质为轻型材质，安全轻便，易于搬动；水箱102颜色为白色，可以确保夏季高温太阳暴晒下内部雨水温度变化不大；打孔亚克力隔离板112下方打孔渗水管108的设置，更加方便经模拟土柱106过滤后的雨水进入液体收集瓶110内；模拟土柱106下方钢筋底座109的设置，提高了实验装置的稳固性和实验过程的安全性，且更加方便人工操作。

实施例：

新建利用建筑颗粒废弃物做的雨水花园试验区位于上海应用技术大学植物园内，原为一处荒废草地，面积约50平方米。该实验于2019年10月开始到2021年1月结束，实验所用建筑废弃物来自上海市拆除的废弃建筑物，通过与上海浦东新区兴盛路基材料有限公司合作，经公司分选、破碎，筛选出5-15mm和15-25mm两种粒级，建筑颗粒废弃物作为雨水花园填料层的研究区，面积约10平方米。实验目的是通过试验研究最终可以总结成适合于该区域的一种建筑颗粒废弃物在雨水花园填料层中应用的技术集成，故前期需要设计等比例缩小的模拟建筑颗粒废弃物做雨水花园的土柱实验装置。在土层结构中将建筑废弃物粉碎后作为原始土壤替换材料，运用正交实验分析雨水花园中对蓄水能力和污染物去除影响较大的主要结构层指标：不同填料、不同填料层厚度、不同填料粒径的土层结构对雨水的蓄积能力和对径流中悬浮物等的去除能力。所述正交实验中模拟土柱106设置因素A填料层填料组分、因素B填料层厚度和因素C填料粒径大小，三种结构参数作为研究因素，所述因素A填料层填料组分包含2水平：沸石和建筑颗粒废弃物，所述因素B填料层厚度包含3水平：30cm、40cm、50cm，所述因素C填料粒径大小包含2水平：5～15mm、15～25mm。因素A中，单位体积改良种植土分别由50％粒径为0.35～0.5mm黄沙、30％上海市黄色粉质黏土、15％泥炭、5％有机肥混合而成；建筑垃圾的主要成分为50％建筑废弃物、40％沸石、10％瓜子片。(其中瓜子片粒径1～2cm，沸石粒径1～2cm)。通过排列组合共产生12个模拟土柱实验组(标号A-L)，所述12个实验组模拟土柱均设置填料层为变量，常量从上到下依次为蓄水层(30cm)、覆盖层(5cm，铺设粒径为1～2cm的砾石)、土壤层(20cm改良种植土)、过渡层(铺设2层土工布或纱布)、排水层(20cm 2～4cm的砾石)及蓄水层上部的溢水口105和排水层下部的渗水设施(打孔渗水管108、出水口与液体收集瓶110)。其中A的填料层为30cm厚建筑小颗粒废弃物(粒径为5～15mm)；B的填料层为30cm厚建筑大颗粒废弃物(粒径为15～25mm)；C的填料层为40cm厚建筑小颗粒废弃物(粒径为5～15mm)；D的填料层为40cm厚建筑大颗粒废弃物(粒径为15～25mm)；E的填料层为50cm厚建筑小颗粒废弃物(粒径为5～15mm)；F的填料层为50cm厚建筑大颗粒废弃物(粒径为15～25mm)；G的填料层为30cm厚小沸石(粒径为5～15mm)；H的填料层为30cm厚大沸石(粒径为15～25mm)；I的填料层为40cm厚小沸石(粒径为5～15mm)；J的填料层为40cm厚大沸石(粒径为15～25mm)；K的填料层为50cm厚小沸石(粒径为5～15mm)；L的填料层为50cm厚大沸石(粒径为15～25mm)。所述正交实验中模拟降雨淋洗装置基于前期预实验得到的数据和分析作为基础，在正式实验时把模拟降雨分为了三个等级：暴雨(15.0-39.9mm/h)、大暴雨(40.0-49.9mm/h)、特大暴雨(≥50.0mm/h)。实验过程采取5d为一个周期的模拟降雨方式，进水1d，干期4d，每个周期取土柱出水并等量混合保存，试验共进行45d。三个降雨等级各三次，每次进水持续时间为1h。所述作为雨水花园填料层的研究中正交试验测定指标包含以下两个部分：控制雨洪的效果、降低径流污染的效果。其中所述控制雨洪的效果指标包含延迟出流时间、渗透率、蓄水率；所述降低径流污染的效果指标包含悬浮物、重金属、营养物。所述测定指标采用Excel2020整理数据，采用SPSS 25.0对数据进行方差分析和显著性检验来进行数据分析并聚焦于综合评估出建筑颗粒废弃物应用于雨水花园填料层的最佳参数，总结出建筑颗粒废弃物在雨水花园填料层中应用的技术集成。

本实用新型结构简单，成本低廉，安装维护方便快捷，为雨水花园填料层的研究提供了便利，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。

本文中应用了具体个例对实用新型构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该实用新型构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种研究雨水花园填料层的实验装置，其特征在于，包括模拟降雨淋洗装置和若干代表雨水花园功能结构的模拟土柱，所述模拟降雨淋洗装置包括水箱，所述水箱通过进水管经可调水泵与若干喷头相连通，所述喷头通过进水管固定于铁架上，每个喷头的下方设有一个模拟土柱，所述模拟土柱的顶部设有溢水口，中间设有填料层，底部设有用于沥水的打孔亚克力隔离板，其下方置入有打孔渗水管，所述打孔渗水管的出水口下方设有液体收集瓶，所述打孔渗水管的出水口处设有开关，所述模拟土柱的下方设有钢筋底座，所述模拟降雨淋洗装置喷出的雨水能够形成覆盖立体空间的水幕，将其下方的模拟土柱覆盖于内，模拟自然环境降雨。

2.根据权利要求1所述的一种研究雨水花园填料层的实验装置，其特征在于，所述模拟土柱采用透明亚克力材质制作而成。

3.根据权利要求2所述的一种研究雨水花园填料层的实验装置，其特征在于，所述溢水口设置于距离模拟土柱顶部5cm处。

4.根据权利要求3所述的一种研究雨水花园填料层的实验装置，其特征在于，所述打孔亚克力隔离板设置于距离模拟土柱底部5cm处。

5.根据权利要求4所述的一种研究雨水花园填料层的实验装置，其特征在于，所述水箱的材质为轻型材质，颜色为白色。

6.根据权利要求5所述的一种研究雨水花园填料层的实验装置，其特征在于，所述打孔渗水管的材质为PVC直径，直径为20mm。

7.根据权利要求6所述的一种研究雨水花园填料层的实验装置，其特征在于，各结构之间均可拆卸连接。

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