用於建立城市透水面集水效應試驗的裝置的製作方法

2023-06-05 21:57:36 1

專利名稱：用於建立城市透水面集水效應試驗的裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於水土保持研究裝置技術領域，涉及一種用於建立城市透水面集 水效應試驗的裝置，是一套適應於城區路面的降雨模擬試驗系統，該裝置可以 現場測定下墊面的滲透率，來獲得雨水收集的相關資料。
背景技術：
構築城巿透水面的建築構件，如透水管、透水混凝土塊等體積都比較大， 用常規觀測十壤入滲率的儀器顯然無法直接觀測透水面的滲水效果； 一般情況 下，須根據透水面的結構形式，參照十壤滲水率的測量方法，設訃專門的試驗 裝置進行觀測。
在Schliiter等Schliiter W， Jefferies C. Modelling the outflow from a porous pavement. Urban Water, 2002， 4: 245-253通過地下排水管，觀 測了一個透水磚鋪設的停車場，獲得了不同降雨條件下使用期為20個月的透水 磚地面的滲水特性，並據此驗證了相關數學模型的可靠性試驗中。在陳奕帆等陳奕帆，葉奮，楊永平.透水人行道面表面水滲入率的確定與驗證.道路與 交通.中國市政工程，2006， (1): 4-6在人行道現場圍起匯水面積為13. 66ma 的測試範圍，用滲水儀放水模擬和降雨器降雨模擬的方法，測定同一時間各控 制點處的水深和集水管中水量，得出了聯鎖塊人行道面表面水滲入率試驗中。 在紀桂霞等紀桂霞，王文遠，徐向陽.城市雨水入滲及排水系統試驗研宄.上 海理工大學學報，2003， 25(1): 72-76和紀桂霞，王文遠，徐向陽.透水 雨水管道的雨量入滲試驗研究.水利學報，2004， (2): 115-118通過透水鋪 蓋面的土柱雨水入滲和透水雨水管道模型試驗，對滲透式雨水利用系統進行了 試驗研究的等一系列有關雨水入滲試驗中，都涉及到了人工降雨或產流測量。 現有的測量系統部分都是直接在試驗場地挖一個大坑然後把集流桶或者其 他裝置放入其中進行測量；從現有的試驗裝置中可以看出試驗裝備存在以下不足試驗裝備不夠靈活，不便於運輸和移動；由於集水箱的位置要求需要將試 驗場地開挖很多，對試驗場地破壞大，同時也降低了試驗效率；試驗一般需要 大量水，現有的裝置對水資源浪費比較大。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用於建立城巿透水面集水效應試驗的 裝置。
本發明的技術方案如下
本發明的裝置主要由徑流測量裝置、降雨入滲試驗面和降雨模擬裝置三個 部分組成。
徑流測量裝置主耍組成部分為集流槽、集流桶、同歩微型潛水泵、徑流 桶、調節控水閥門、秒表等；採用同步微型潛水泵對集流桶內水流往徑流桶內 抽水使保持集流桶內水位穩定，同步微型潛水泵的流量通過秒表與標註水位刻 度的徑流桶配合觀測；集流槽是半封閉結構，向試驗面開口，能有效的阻擋試 驗面以外的雨水，提高試驗的精確性。
降雨入滲試驗面，以可插入拔出式組合鋼板樁為邊牆，分隔出一定尺度的 觀測面，防止該觀測面與觀測區域外的地表徑流和地下水交流； 一組試驗面的 降雨模擬試驗結束後，鋼板樁可拔出，供以後重複使用；
降雨模擬裝置，該裝置的包括降雨噴頭、可調平底座和供水系統；可調平 底座，整個框架由角鋼焊接而成；底座可以通過三個分別可以調節卨低的螺絲 杆調節水平，使之適合於多種坡地面的；供水系統，主要由控水閥門、子母結 構供水箱、A潛水泵和B潛水泵組成；子母結構供水箱母箱的箱體框架採用螺栓 固定，可拆卸，箱壁內置三合板和塑料布以保持水密性，容積大；作為子箱的 穩壓桶容積較小，置於母箱內，以保持固定的水位向降雨器供水。
本發明的效果和益處是
降雨器是底座採用螺栓調平方式製作，適合於各種坡面；供水系統採用子 母箱結構；其中母箱供水箱由角鋼螺栓固定而成，容量大，便於拆卸和移動， 同時將子箱穩壓桶置於供水桶中，使水流循環利用，節約用水；測量系統方面採用轉移式測量法，集流桶直徑為15cm地面埋深為15cm，開挖量很小，對下墊 面破壞輕；同步微型潛水泵尺寸小，價格低廉，實用性高，抽水量達到試驗要 求，能方便快捷進行試驗；
使用本裝置能方便迅速的在城區展開試驗，測量城區透水面滲透率，為城 市下墊面集水效應研究提供相應數據，試驗完成後能迅速撤離。同時能保證最
小程度影響周遍居民和環境。該發明的裝置精確度高，靈活性高，用水量少， 成本低，對周邊環境影響小。


圖1是用於建立城巿透水面集水效應試驗的裝置示意圖。
圖2是降雨測量系統示意圖。
圖3是集水槽試驗面示意圖。
圖4是降雨器底座支架平面圖。
圖5是供水箱示意圖。
圖中1降雨噴頭；2供水管；3拉索；4供水箱；5 A潛水泵；6穩壓桶； 7 B潛水泵；8輸水管；9徑流桶；10控制調水閥門；11集流桶；12集流槽； 13組合鋼板樁；14可調平底座；15固定杆；16同步微型潛水泵；17螺絲； 18型鋼；19三角鋼；20橫向水平儀；21縱向水平儀；22調節螺絲杆；23塑 料布；24鋼條；25角鋼。
具體實施例方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施例。 實施例
徑流測量裝置見圖2，該裝置主要組成部分為集流槽12、集流桶ll、同
步微型潛水泵16、徑流桶9、調節控水閥門10、秒表等；集流槽12見圖3位置 處於試驗面與測量系統之間，集流槽10是2000X200X100mm3，用鐵皮製作， 在集流槽和集流桶連接面中間部位有一個直徑為30mm的圓形開口 ，並延伸出一 個開口圓管，以直接將徑流收集並送入集流桶中，向試驗面開口，這種半封閉
結構，能有效的阻擋試驗面以外的雨水，提高試驗的精確性。在水流進口底部設計一個寬為30mm的可插入地面的鐵皮，方便試驗面與集流槽12之間的連接， 增加試驗面的密封性；集流桶11直徑為15cil，高15cm的圓柱桶，，同步微型潛 水泵12為佳寶AP3100型，其揚程為2. 8m，功率為28W，最大流量為1350L/H，頻 率為50Hz/60Hz，電壓為AC110V./220V/240V;採用同步微型潛水泵16對集流桶 11內水流往徑流桶9抽水，調節控水閥門10，保持集流桶11內水位穩定，從 而使同步微型潛水泵16出流量與試驗區域出口流量一致，集流桶11內水位通 過桶內刻度尺監測；同步微型潛水泵16的流量通過秒表與標註水位刻度的徑流 桶9配合觀測。
降雨入滲試驗面，以可組合鋼板樁13為邊牆，分隔出一定尺度的觀測面， 防止該觀測面與觀測區域外的地表徑流和地下水交流； 一組試驗面的降雨模擬 試驗結束後，鋼板樁可拔出，以重複使用；
降雨模擬裝置，該裝置的主要部分為降雨噴頭l、供水管2、可調平底座 14、供水系統連接組成。供水管2長度為5.5m，分為兩段，採用鐵管接頭連接， 可拆卸。可調平底座支架14，該部分包括基座，水平儀和水平調節儀三個部分。 基座一個用角鋼25焊接而成的300X600mn/的矩形框架，中間兩根中軸鋼將它分 成田字形結構，輸水管的接頭部位在正中間，有兩根三角鋼固定；水平儀分為 橫向水平儀20和縱向水平儀21，只有當兩個都達到水平時底座才屬於平衡狀態； 水平調節儀主要是是直徑30mm，長100mm杆件底部磨尖的三個調節螺絲杆22，兩 個螺絲杆置於距底座一端100mm處的角鋼上和一個在縱向中軸鋼上，呈以橫軸鋼 為高的等邊三角形，通過旋轉調節螺絲杆22使橫向水平儀20和縱向水平儀21同 時達到水平狀態，而使基座水平，這也使得該裝置適用於各種坡角的坡面詳圖 見圖4;供水系統，該裝置的主要部分為控水閥門、了-母結構供水箱、A潛水 泵5和B潛水泵7組成；子母結構供水箱圖5的母箱見為一個1000X2000X2000mmi 可拆卸儲水容器，供水箱4用型鋼18做12條邊，底面每個角各加一根型鋼18固定， 供水箱4的六個面分別為6根鋼條24，而且在面中間利用一根鋼條24固定。箱體 框架採用螺栓固定，便於拆卸，箱壁內置三合板和塑料布23以保持水密性；子 箱為直徑0.5m，體積150L的塑料桶作的穩壓桶6，置於供水箱4內；A潛水泵5通過母箱向子箱穩壓桶6供水，子箱中的水流一部分通過B潛水泵7輸給降雨模擬 器，產生模擬降雨；另一部分溢出返回到母箱中，能節約用水；通過控水閥門 調節對降雨器的供水流量，可控制模擬降雨的強度大小；
該裝置示意圖見圖1;水先由A潛水泵5從供水箱4向子箱穩壓桶6供水， 待到子箱穩壓桶6處於滿溢狀態後，再由B潛水泵7從穩壓桶6把水送入整個 降雨裝置中；通過降雨噴頭l將雨水降落至降雨入滲試驗面上，雨水流經地表， 匯入集流槽12，然後將地表水收集至徑流集流桶ll，再由桶內同步微型潛水泵 16將水抽入徑流桶9，同時調節控水閥門10，使徑流集流桶11中的水位保持穩 定，這樣就可以用徑流桶量尺的讀數記錄地表徑流量，秒表讀出時間，再經過 計算得出口流量及試驗面下滲流量隨時間變化的過程。
權利要求
1. 一種用於建立城市透水面集水效應試驗的裝置，其特徵在於該裝置包括徑流測量裝置、降雨入滲試驗面和適合於多種坡面的降雨模擬裝置三個部分；徑流測量裝置包括集流槽(12)、集流桶(11)、同步微型潛水泵(16)、徑流桶(9)、調節控水閥門(10)和秒表；集流桶(11)為直徑為15cm、高15cm的圓柱桶；採用同步微型潛水泵(16)對集流桶(11)內水往徑流桶(9)抽水；調節控水閥門(10)，保持集流桶(11)內水位穩定，使同步水泵出流量與試驗區域出口流量一致，集流桶(11)內水位通過桶內刻度尺監測；同步潛水泵的流量通過秒表與標註水位刻度的徑流桶(9)配合觀測；降雨入滲試驗面，以可移動的組合鋼板樁(13)為邊牆，分隔出觀測面；適合於多種坡面的降雨模擬裝置包括降雨噴頭(1)、可調平底座(14)和供水系統；可調平底座(14)的整個框架由角鋼焊接而成；供水系統包括控水閥門、子母結構供水箱、A潛水泵(5)、B潛水泵(7)；子母結構供水箱的母箱供水箱(4)為可拆卸儲水容器；箱體框架採用螺栓固定，可拆卸；箱壁內置三合板和塑料布(23)；子箱容積置於母箱內；A潛水泵(5)通過母箱向子箱供水，子箱穩壓桶(6)中的水流一部分通過B潛水泵(7)輸給降雨模擬器，產生模擬降雨；另一部分溢出返回到母箱中；通過控水閥門調節對降雨器的供水流量，控制模擬降雨的雨強大小。
2.根據權利要求1所述的用於建立城市透水面集水效應試驗的裝置，其特 徵還在於集流槽(12)位於試驗面與測量系統之間，是半封閉結構，向入滲試 驗面開口；在集流槽(12)和集流桶(11)連接面中間部位有一個圓形開口，並延 伸出一個開口圓柱，徑流由此收集直接送入集流桶(ll)中；在水流進口底部有一個插入地面的鐵皮，方便試驗面與集流槽(12)之間的連接。
3.根據權利要求1所述的用於建立城市透水面集水效應試驗的裝置，其特 徵還在於底座上放置水平儀以及水平調整儀，水平調整儀由三個通過分別調節高低而使底座保持水平的螺絲杆(22)，呈等邊三角形分布。
全文摘要
本發明屬於水土保持研究裝置技術領域，公開了一種用於建立城市透水面集水效應試驗的裝置。其特徵是裝置主要包括徑流測量裝置、降雨入滲試驗面和降雨模擬裝置三個部分。徑流測量裝置包括集流槽、集流桶、同步微型潛水泵、徑流桶、調節控水閥門、秒表部分；採用轉移式測量法測量徑流流量。降雨入滲試驗面，以組合鋼板樁為邊牆分隔出觀測面；降雨模擬裝置包括降雨噴頭、可調平底座和供水系統三個部分，底座支架可以通過可以分別調節三個螺絲杆保持水平，使該裝置適合於各種坡面。供水系統主要包括控水閥門、子母結構供水箱、1號潛水泵和2號潛水泵。子箱在母箱內。本發明的效果和益處是對周邊環境影響小，精確靈活，用水少，成本低。
文檔編號G09B25/00GK101436359SQ20081001286
公開日2009年5月20日 申請日期2008年8月18日 優先權日2008年8月18日
發明者徐向舟, 柴國威, 禮 陳 申請人:大連理工大學