[发明专利]基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置，主要用于人工降雨和人工径流同时模拟条件下，设计的植物滞留系统对人工降雨与人工径流水质水量影响的动力学研究，并通过优化植物滞留系统结构，能够达到水质水量综合控制的目的。属于环境工程和生态工程技术领域。

(二)背景技术

随着点源污染的治理显现效果，城市降雨径流非点源污染已开始引起越来越多的关注。城市非点源污染在时空分布、污染物组成及浓度、源头-输移-汇集方式等诸多方面与农村非点源污染都有明显的不同。城市降雨、地面径流同时具有危害性与资源性，解决城市非点源污染的问题，亦应将削减污染与资源化结合考虑。目前植物滞留系统的结构组成及各组成要素对水质水量运移的模拟研究正在开展，但针对水质水量综合控制的实验装置研究还未进行。而此次设计的一种基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置更注重实际降雨、径流过程的耦合模拟和优化控制，使实验室模拟与现场试验具有更好的链接，达到优化模拟实验目的。研究降雨径流所携带的污染物在植物滞留系统中的长时间迁移转化机理和控制过程即水质水量的动态变化过程和最优控制急需通过优化模拟实验来完成。所以本次实验装置结合水质水量模拟过程和植物滞留系统结构优化过程，针对实验需求本发明对基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置进行设计。

本发明设计的基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置，分别考虑人工降雨和人工径流过程，不仅能模拟控制水量过程，同时也能模拟控制水质迁移过程。由于分别考虑人工降雨和人工径流，更符合实际水量过程状况，使得模拟过程具有较好的实际价值和实践意义。本发明设计的基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置，能同时考虑水量和水质变化过程，实现对植物滞留系统的结构优化。该装置模拟的水质水量情况，更符合实际水量变化过程的输入条件，能够反映出不同输入条件、不同雨强、植物类型和介质成分及深度、不同空间和时间等对水质水量动态变化的影响，并具有能同时进行多个实验过程，受外部因素影响小，实验条件易于同步优化控制，费用和占地面积小、而实验的精确性较高等优点。

(三)发明内容

1、目的：

本发明的目的在于提供一种基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置。该装置分别考虑人工降雨和人工径流过程，不仅能模拟控制水量过程，同时也能模拟控制水质迁移过程，更符合实际水量变化过程的输入条件，能在同时考虑水量和水质变化过程中实现对植物滞留系统的结构优化。

2、技术方案：

见图1，本发明是一种基于水质水量综合控制的植物滞留系统结构优化实验装置，它包括降雨水箱、水泵、导水管、接头、支架、降雨孔、PVC细管、PVC细管胶皮塞、PVC-U管、PVC-U管底座、采样孔、采样孔堵塞、径流槽、径流管、橡皮管接头、软管夹、橡皮软管和PVC硬管。它们之间的位置连接关系是：

储降雨水箱的下部出口与水泵进水口相连，水泵的出水口通过导水管与放置在支架上的PVC细管上均匀分布的多个的降雨孔相连通，且PVC细管与导水管用接头相连，PVC细管的另一端是由PVC细管胶皮塞堵塞。PVC细管上设置有许多方向朝下的降雨孔正对应于PVC-U管之上方，采样孔设置在从PVC-U管的顶部至底部每间隔20cm的位置。而PVC-U管的底部由PVC-U管底座封住。主体设备另一端的径流槽的底部出口与水泵进水口相连，水泵的出口通过导水管与放置在支架上的径流管相连，径流管上等间隔设置有方向朝下圆孔并与PVC硬管相连通，径流管的另一端由PVC细管胶皮塞堵塞。PVC硬管与橡皮软管采用橡皮管接头相连，橡皮软管与PVC-U管相连通，并软管夹夹住橡皮软管，以便控制径流流量。

所述储降雨水箱是盒式结构的箱体；

所述水泵是基本型蠕动泵，其功能为将储降雨水箱和径流槽中的水通过导水管自动抽压到PVC细管和径流管中；

所述支架是普通金属结构丫形支架；

所述导水管是塑料管，具有导水和给降雨孔供水的作用；

所述降雨孔是导水管正对于PVC-U管顶部的地方用钻头打出的多排均布的圆孔，降雨从多排均布圆孔滴入到PVC-U管中；

所述PVC-U管，其底部与PVC-U管底座用AB胶缝合，具有防水、防腐作用。用于长时间盛装实验所用的各种类型的潮湿土壤及碎石等；

所述采样孔是带螺纹的塑料管，用铜锁将其固定。此管用于采集土壤中的水样和监测土壤温度；

所述接头是市购塑料管接头，起连接作用；

所述PVC细管是塑料管，用于人工降雨；