初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置及方法，能测定初期雨水在不同降雨在土体中的下渗情况，通过采集不同高度土层中的土壤样品和余液样品可以研究污染物在土体内的积累情况，从而探究初期雨水污染物在土壤中的时空分布规律。该装置由透明的填土圆柱筒、开孔金属网、不锈钢承重支架和余液收集桶四部分组成，能完成初期降雨模拟、雨水下渗、各土层高度样品采集和余液回收等一系列试验流程。该技术能为监测初期雨水污染物在土体中分布情况提供一种有效方案，具有重要的理论创新价值及工程意义，为海绵城市的发展提供理论和技术指导。 1

【技术实现步骤摘要】
初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置及方法
本专利技术提出了一种初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置及方法，属于土木工程领域。
技术介绍
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的"弹性"，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。海绵城市的三大科学内涵包括：水量上削峰，水质上排污以及雨水资源回用，因此，海绵城市在消除城市内涝，并使雨水下渗以补给地下水方面发挥重大作用。然而，初期雨水在形成地表径流下渗到土体中的过程会携带大量污染物，如果不加处理直接汇入地下水就会对水体造成污染。由于土体对地表径流携带的污染物具有很好的净化效果，因此需要对下渗过程中污染物在土体中的时空分布进行深入研究。
技术实现思路
本专利技术公开了一种初期雨水下渗模拟装置，且基于该初期雨水下渗模拟装置提出了一种初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟方法，模拟了初期雨水在不同降雨时刻各土层高度的雨水渗入情况，通过采集不同高度土层中的土壤样品研究污染物在土体内的积累情况，为监测初期雨水污染物在土体中分布情况提供一种有效方案。本专利技术采用的技术方案如下：初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置，包括一个承重支架，在所述的承重支架的顶部一个金属网，在金属网的上部设有一个与其配合安装在填土圆柱筒。进一步的，所述的填土圆柱筒由多段小圆柱筒拼接而成。进一步的，每段小圆柱筒的顶部设有凹槽，底部设有凸起，相连的小圆柱筒之间通过凸起和凹槽相互配合，进一步的，所述的填土圆柱筒由透明的亚克力有机玻璃制成。进一步的，在所述的填土圆柱筒的侧向设有侧向固定装置。利用所述的初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置进行模拟的方法如下：(1)土体上部初期雨水水头高度的确定(2)污染物种类及浓度的确定(3)试验准备选取海绵体中的土样进行模型填筑，取土样时应同时测定不同土层高度处的土壤类型和压实度，保证填筑的土体模型能尽可能还原土体的分层状况和压实度；将取好的土样填筑在所述的圆柱筒中并压实，拼接方式安装试验装置；根据当地的污染物的种类及含量，配置含有污染物的合成雨水进行试验；(4)模拟降雨过程初期降雨每个阶段的降雨时间和降雨量应参考相关文献，在模拟降雨的过程中，需将配置好的合成雨水分时段倒入土体模型顶端，在每个时段末观测并记录雨水的下渗最大高度，采集不同土层高度的土体样品并从余液收集桶采集余液样本，测定各样品中污染物的浓度；(5)土壤渗出液的收集在每次降雨的时段末，拆分所述的圆柱筒进行取样，取样间隔为10-12cm；取样时，刮取一定量的土样，并装入事先预备好的袋中，标记好土层高度并尽快进行污染物的检测；(6)土体中污染物含量的测定将收集到的土体样本浸入蒸馏水中取土体的浸出液，并把各层土体的浸出液分为若干组，通过化学试剂检测方法测定浸出液中各类污染物的含量；记录不同土层高度中各污染物的含量，分析污染物的时空分布规律。进一步的，步骤1中土体上部初期雨水水头高度的具体确定方法是：取降雨量最大区域的最大月降水量或者日降水量数值作为最终的降雨量；将整个区域所占的面积除以海绵体所占的面积可得一个增大系数，将此增大系数乘以降雨量即为土体上部初期雨水水头高度。进一步的，步骤(2)中污染物种类及浓度的确定方法是：污染物种类可通过收集雨水进行化学检测或者查阅文献获取雨水中污染物的种类和含量，将各种污染物含量与土壤水质相关标准中规定的数值进行比较，选取含量超标的污染物类型作为研究对象开展实验。本专利技术的有益效果：首先，本专利技术设计的初期雨水下渗模拟装置，由透明的填土圆柱筒、开孔金属网、不锈钢承重支架和余液收集桶四部分组成。透明的填土圆柱筒能够很方便地观察到不同的初期雨水水头在土体内的最大下渗高度，且填土圆柱筒具有可拆分性，可获取不同填土高度处的土壤样品，进行污染物浓度的分析，探究污染物在土壤中的时空分布。其次，由于海绵体上部初期雨水水头高度极大地影响了雨水下渗高度和污染物的时空分布，且其影响因素很多，本专利技术提出的计算方法能较为准确地计算该数值，即取某一地区降雨量最大区域的最大月降水量(或者日降水量)数值作为最终的降雨量，将整个地区所占的面积除以该地区中所有海绵体所占的面积可得一个增大系数，将此增大系数乘以降雨量即为土体上部初期雨水水头高度。另外，合成雨水的配置以及降雨过程的模拟严格参照初期污染物含量以及降水过程的特点进行模拟，极大程度地还原了实际降雨过程，保证了初期雨水污染物在土壤中的时空分布的真实性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为试验装置示意图；图2为试验装置分解图；图3为圆柱筒俯视图；图4为圆柱筒侧视图；图5为按照侧向固定装置后的结构图；图中：1—填土圆柱筒，2—开孔金属网，3—不锈钢承重支架，4—余液收集桶。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中初期雨水在形成地表径流下渗到土体中的过程会携带大量污染物，如果不加处理直接汇入地下水就会对水体造成污染。由于土体对地表径流携带的污染物具有很好的净化效果，因此需要对下渗过程中污染物在土体中的时空分布进行深入研究，为解决上述问题，本专利技术设计了一套初期雨水下渗的试验装置，能测定初期雨水在不同降雨在土体中的下渗情况，通过采集不同高度土层中的土壤样品和余液样品可以研究污染物在土体内的积累情况，从而探究初期雨水污染物在土壤中的时空分布规律。该装置由透明的填土圆柱筒、开孔金属网、不锈钢承重支架和余液收集桶四部分组成，能完成初期降雨模拟、雨水下渗、各土层高度样品采集和余液回收等一系列试验流程。该技术能为监测初期雨水污染物在土体中分布情况提供一种有效方案，具有重要的理论创新价值及工程意义，为海绵城市的发展提供理论和技术指导。为探究不同降雨量在土体中能达到的最大下渗高度以及雨水中的污染物在下渗过程中的时空分布规律，本专利技术设计了一套初期雨水下渗的模拟装置。该装置由透明的填土圆柱筒、开孔金属网、不锈钢承重支架和余液收集桶四部分组成，如图1、图2所示。透明的填土圆柱筒用于盛放土样，是由多段小圆柱筒拼接而成，具有分段可拆分性，保证在雨水下渗模拟试验结束后分段取样检测污染物浓度。圆柱筒是由透明的亚克力有机玻璃制成，可实现在试验过程中实时观测雨水下渗高度,圆柱筒的尺寸如图3所示。图3中R1为圆柱筒的外径，直径可取为160-170mm，R3为圆柱筒的内径，可取150-160mm,且保证圆柱筒外径比内径大约8-12mm。为实现圆柱筒的可拆分性，每个小圆柱筒的上端设有高度为8-12mm的凹槽，相对应的其底端设计了高度为8-12mm的凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置，其特征在于，包括一个承重支

【技术特征摘要】
1.初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置，其特征在于，包括一个承重支架，在所述的承重支架的顶部一个金属网，在金属网的上部设有一个与其配合安装在填土圆柱筒。2.如权利要求1所述的初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置，其特征在于，所述的填土圆柱筒由多段小圆柱筒拼接而成。3.如权利要求2所述的初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置，其特征在于，每段小圆柱筒的顶部设有凹槽，底部设有凸起，相连的小圆柱筒之间通过凸起和凹槽相互配合。4.如权利要求2所述的初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置，其特征在于，所述的填土圆柱筒由透明的亚克力有机玻璃制成。5.如权利要求2所述的初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置，其特征在于，在所述的填土圆柱筒的侧向设有侧向固定装置。6.利用权利要求1-5任一所述的初期雨水污染物在土壤中的时空分布物理模拟装置进行模拟的方法，其特征在于，如下：(1)土体上部初期雨水水头高度的确定；(2)污染物种类及浓度的确定；(3)试验准备选取海绵体中的土样进行模型填筑，取土样时应同时测定不同土层高度处的土壤类型和压实度，保证填筑的土体模型能尽可能还原土体的分层状况和压实度；将取好的土样填筑在所述的圆柱筒中并压实，拼接方式安装试验装置；根据当地的污染物的种类及含量，配置含有污染物的合成雨水进行试验；(4)模拟降雨过程初期降雨每个阶段的降雨时间和降雨量应参考相关文献，在模...

【专利技术属性】
技术研发人员：金青，崔新壮，张炯，苏俊伟，卢途，王艺霖，李骏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37