[发明专利]一种模拟护坡结构水文水质的试验装置

说明书

本发明公开了一种模拟护坡结构水文水质的试验装置，试验装置包括供水箱、整流槽、试验仓以及分层集水器，试验仓倾斜布置，整流槽布置在试验仓上边界的入口，整流槽的出口布置有溢流堰，分层集水器布置在试验仓下边界的出口，分层集水器包括集水箱、隔水层、表层出水管以及地下水出水管，集水箱与试验仓连通，隔水层将集水箱分成上下两个腔体，表层出水管连通集水箱内的上部腔体，地下水出水管连通集水箱内的下部腔体。进水采用具有溢流堰的整流槽和出水采用分层集水等设计，通过溢流进水模拟道路及周边环境来水，利用分层集水分别监测地表水和地下水的水质水量变化过程，具有真实模拟的试验效果。本发明可广泛应用于水利工程技术领域。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别涉及一种模拟护坡结构水文水质的试验装置。

背景技术

径流污染控制是海绵城市建设的四大控制目标之一，生态护坡是地表径流污染进入河道的最后一道防线，也是实现河道水质净化的重要空间、地表水与地下水互相渗透补给的重要通道。雨水径流进入护坡结构后，受到表层植被的拦截滞留、土壤的渗透吸附、植物根系的吸收降解等各种物理化学作用，从而产生了物质能量转化，其过程机理十分复杂，难以借助数学模型手段进行系统的仿真模拟计算。物理模型试验是定量评估生态护坡对径流污染控制效果、研究和试验护坡结构组合优化问题最有效的科学手段，物理模型试验装置设计的科学合理性直接影响科学试验的成败以及试验成果的可靠性。

生态护坡对径流污染控制的作用主要是植被及其根系拦截与降解吸收、土壤及护坡结构材料的渗透吸附等综合作用。模拟护坡结构的水文水质试验装置需具备护坡上边界入口的径流模拟监测、中间段护坡结构试验仓、下边界出口流量监测及水质采样等功能。

目前国内外对于护坡结构水文水质模拟试验研究非常少见，文献报道中一般采用喷淋供水及实验仓组合的护坡试验装置，类似的研究装置如透水铺装试验装置、雨水花园试验等海绵城市措施有关试验装置，但以上试验装置均存在一定局限性，例如采用喷淋方式模拟外边界雨水径流及其携带污染物进入试验区的方式与实际的溢流进入方式存在差异，会导致水量、污染物空间分布以及浓度梯度场与实际情况不同；常见装置在出水口边界仅采用统一出口进行水量收集或水质采样，未细分地表水、地下水进行分别监控检测，监测结果不能区分不同材料及边界条件在地表、地下的水文水质转化过程的差异，对研究成果的深入分析不利。

因此，研发合理的模拟装置，以期达到真实模拟护坡结构上的水文、水质变化过程的效果，对开展护坡结构对雨水径流及其携带污染物的滞留、净化效果等相关科学研究具有重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题中的至少之一，达到真实模拟护坡结构上的水文、水质变化过程的效果，本发明提供一种模拟护坡结构水文水质的试验装置，所采用的技术方案如下：

本发明所提供的模拟护坡结构水文水质的试验装置包括供水箱、整流槽、试验仓以及分层集水器，所述试验仓倾斜布置，所述整流槽布置在所述试验仓上边界的入口，所述整流槽的出口布置有溢流堰，所述分层集水器布置在所述试验仓下边界的出口，所述分层集水器包括集水箱、隔水层、表层出水管以及地下水出水管，所述集水箱与所述试验仓连通，所述隔水层将所述集水箱分成上下两个腔体，所述表层出水管连通所述集水箱内的上部腔体，所述地下水出水管连通所述集水箱内的下部腔体。

进一步，所述试验仓包括自下而上分层布置的土工布、素土层、土工网、素土层、护坡材料层、植土层以及护坡植被。

进一步，在所述试验仓的出口，所述植土层的位置高于所述隔水层。

进一步，所述试验仓中布置有土壤水分监测仪器。

进一步，所述集水箱的上下两个腔体分别设置有反滤层。

进一步，所述反滤层沿水流方向依次填充细沙、粗砂以及石子。

进一步，所述隔水层呈漏斗状，所述表层出水管布置在所述隔水层的最低位置。