[发明专利]模拟透水砖真实工作环境及透水系数变化的实时测量装置

说明书

本发明公开了一种模拟透水砖真实工作环境及透水系数变化的实时测量装置，包括有机玻璃容器、水平雨水径流模拟装置、降雨模拟装置以及压力传感器和数据采集装置。透水砖呈一定坡度置于有机玻璃容器内渗透区，出水区末端设有可调节透水砖表面雨水径流深度的高度可调式溢流孔；水平雨水径流模拟装置设有可调节雨水径流流量的阀门，降雨模拟装置设有可调节降雨强度的单片机控制系统，可对水平雨水径流模拟装置及降雨模拟装置中阀门进行启闭组合获取各种雨水径流环境。可根据透水砖内水头损失和渗透区出水量，利用达西定律计算透水砖的实时透水系数。本发明具有模拟真实雨水径流环境、可实时测量透水系数、构造简单、使用方便等优点。

技术领域

本发明属于雨水净化及循环利用技术领域，具体涉及一种可以模拟透水砖真实工作环境及透水系数变化的实时测量装置，适用于透水砖透水、堵塞及其控制过程与效果的研究。

背景技术

铺装透水砖的透水路面在实际使用过程中经常会出现孔隙堵塞而造成透水性能衰减的问题，甚至有的路面会在几年时间内完全丧失透水性能。透水砖透水性能由透水系数表征，孔隙堵塞通常表现为透水系数的降低。现有透水砖的透水系数测试装置是由《透水路面砖与透水路面板》国家标准GB/T 25993-2010给出，只能固定地测量某透水砖在纯水条件下的透水系数，且不能实时测量透水砖的透水系数。实际的雨水径流中一般均含有不同浓度的泥沙等固体悬浮物质，雨水径流通过透水砖下渗时，部分泥沙等固体悬浮物质会被截留在透水砖表面和内部，引起透水砖的透水性能下降，即透水砖堵塞，需要实时测量透水砖的透水系数，以评估透水砖在实际的不同雨水径流条件下的透水性能。针对普遍存在的透水砖堵塞问题，需要采取表面清扫、高压水枪冲洗和真空负压抽吸等方法清理透水砖截留的固体悬浮物质，或采用改进透水砖表面亲水及疏水性、优化透水砖孔隙结构等方法从源头上减缓透水砖堵塞；但这些方法对透水砖透水性能的改善情况如何，也需要通过实时测量透水砖透水系数来评判。

虽有文献报道了一种可以实时记录透水混凝土渗透系数变化的装置(崔新壮等，中国公路学报，2016，29(10)：1-11+19)，但其不能真正模拟实际的雨水径流环境条件，主要表现为：(1)它采用的透水混凝土为水平铺装，与实际的坡度路面不符；(2)它采用不同的叶片转速来产生不同的雨水径流流速，这种雨水径流是水平旋转的无重力坡度的水流，与实际的雨水径流条件不符，实际的雨水径流是基于一定路面坡度的水平重力流；(3)它仅通过雨水喷头进行固定水量的喷洒来模拟降雨环境，而实际的降雨强度按一定的雨型而不断变化，并且降雨中和降雨停止后的路面雨水径流也一般都会存在，导致该装置无法模拟真实的降雨及雨水径流环境，会使试验结果的代表性欠缺，不能被真正有效用来指导实际应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的透水砖工作环境模拟和实时透水系数测量装置的不足，提供了一种可以模拟透水砖真实工作环境及透水系数变化的实时测量装置。该装置主要功能包括：模拟实际降雨过程中透水砖真实工作环境及地面雨水径流通过透水砖的向下入渗过程；同步实时检测透水砖上、下表面之间的压力水头及透水砖透过水量的变化情况。

本发明采取如下技术方案予以实现的：

模拟透水砖真实工作环境及透水系数变化的实时测量装置，包括有机玻璃容器、水平雨水径流模拟装置、降雨模拟装置以及压力传感器和数据采集装置；其中，

有机玻璃容器内部被分为并排依次相连的进水区、渗透区和出水区，且进水区和出水区的底部在同一水平面上，渗透区的底部低于进水区和出水区的底部，进水区与渗透区之间以及渗透区与出水区之间均分别通过底部的穿孔花墙连通，出水区末端设有高度可调的溢流孔，渗透区底部设有出水口；

压力传感器和数据采集装置包括两个压力传感器和数据采集系统；

试验时，透水砖设置在有机玻璃容器的渗透区，具有预设的坡度，具体坡度值在典型的路面坡度区间选取；两个压力传感器分别设置于透水砖上侧和下侧，并与数据采集系统相连，通过模数转换器连接在电脑，用来测量透水砖两侧压力差，从而获得水头损失的数据；