专利名称：一种用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种研究环境污染的试验装置，特别是涉及一种用于研究城市降 雨径流污染的物理模型试验装置。
背景技术：
降雨形成的地表径流是河湖水体污染物汇集的主要途径之一，随着城市人口和机 动车的增加，城市降雨后地表径流携带的污染物质成为水体污染的一个重要来源，因此，研 究降雨期间城市地表污染物质的量和迁移规律，对相关水体的非点源污染控制及水资源保 护具有重要意义。但是，自然降雨径流观测具有投入成本高、周期长、不可控程度高等特点， 使得城市地表径流污染的研究受到了很大的限制。因此，迫切需要设计一套投入成本低、可 控程度高的试验装置用于研究城市降雨径流污染。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种投入成本低、可控程度高、结构简单、操 作简便且可重复使用的用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用这样的一种用于城市降雨径流污染研究的 物理模型试验装置，其包括模拟降雨发生装置和模拟城市不透水地表的地表模拟板以及用 于收集降雨径流的雨水收集取样箱；所述模拟降雨发生装置包括供水系统、压力表、时间控 制器和喷淋系统，所述供水系统包括用以调节控制流量的阀门，所述阀门、压力表、时间控 制器和喷淋系统通过管道依次相连；所述地表模拟板上开设至少一个降雨径流收集孔，降 雨径流通过该收集孔流入所述雨水收集取样箱内。由于自然降雨后，地表累积的污染物受到雨滴的侵蚀力、地表径流的溶蚀和携带 作用、摩擦力以及重力作用，因此，本实用新型根据物理模型的力相似原理，通过人工降雨 模拟自然降雨的方法研究不透水地表灰尘冲刷过程，通过采用模拟降雨发生装置、地表模 拟板和雨水收集取样箱这些技术手段，达到排除随机干扰因素，简化控制因子的目的，由于 本实用新型采用的部件较少，而且采用压力表、时间控制器这些计量精度高的工具，因而具 有投入成本低、可控程度高、结构简单、操作简便且可重复使用的优点，该试验装置有助于 进一步揭示城市降雨径流产污规律，并为区域环境治理、污染控制提供基础数据。本实用新型的所述供水系统可采用城市居民生活饮用水的自来水供水系统，所述 供水系统提供给喷淋系统的水压优选控制在0. 1 0. 2MPa之间，采用这样的水压，能产生 均勻的类似天然降雨特性的模拟降雨，从而使模拟降雨的效果与自然降雨特征更相似；本 实用新型的所述地表模拟板采用钢筋水泥浇筑而成，且该板的横截面呈中间高，两侧边缘 低的弧形结构，这样的地表模拟板外形与城市街道相似。在本实用新型中，所述地表模拟板 优选呈长度为1. 5米，宽度为0. 8米的矩形，其中间凸出部分高于边缘2厘米，且该板在距 边缘2厘米处开设宽度为5厘米的内凹弧形集水槽；所述降雨径流收集孔的直径为5厘米 且设置在所述集水槽中。[0007]本实用新型的所述喷淋系统优选由支架和若干个悬挂在所述支架上的倒挂式G 型微喷头构成，所述倒挂式G型微喷头与所述地表模拟板的中间凸出部分之间距离为2. 2 米；采取这样的结构后，模拟降雨的水滴能达到自然降雨条件下雨滴的终点速度，从而使模 拟降雨的效果与自然降雨特征更相似。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明。
图1为本实用新型物理模型试验装置的一种结构示意图。图2为本实用新型中地表模拟板的一种结构示意图。图3为图2中沿A-A线的剖视图。
具体实施方式
参见图1至3所示的一种用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置，包括 模拟降雨发生装置1和模拟城市不透水地表的地表模拟板2以及用于收集降雨径流的雨水 收集取样箱；所述模拟降雨发生装置1包括供水系统1-1、压力表1-2、时间控制器1-3和喷 淋系统1-4，所述供水系统1-1包括用以调节控制流量的阀门1-1-1，所述阀门1-1-1、压力 表1-2、时间控制器1-3和喷淋系统1-4通过管道1-5依次相连；所述地表模拟板2上开设 至少一个降雨径流收集孔2-1，降雨径流通过该收集孔2-1流入所述雨水收集取样箱内。本 实用新型的所述压力表1-2优选市售的Y60压力表来控制水压，其最大量程为0. 6MPa,精度 为0. 02MPa。所述的时间控制器1-3优选市售的GS-709型电子定时器，通过其控制模拟降 雨时间，该设备的时钟误差<0.6s/d，采用防水工艺设计，性能优良，安全可靠。所述供水系统1-1采用城市居民生活饮用水的自来水供水系统，由供水系统1-1 提供给喷淋系统1-4的水压通过所述阀门1-1-1和压力表1-2控制在0. 1 0. 2MPa之间； 所述地表模拟板2由钢筋水泥浇筑而成，且该板的横截面呈中间高，两侧边缘低的弧形结 构，如图3所示。如图2所示，本实用新型的所述地表模拟板2呈矩形，该矩形的长度为1. 5米，宽 度0. 8米，其中间凸出部分高于边缘2厘米，且该板在距边缘2厘米处开设宽度为5厘米的 内凹弧形集水槽2-2 ；所述降雨径流收集孔2-1的直径为5厘米且设置在所述集水槽2-2中。本实用新型的所述喷淋系统1-4由支架1-4-1和若干个悬挂在所述支架1-4-1上 的市售的倒挂式G型微喷头1-4-2构成，所述倒挂式G型微喷头1-4-2与所述地表模拟板2 的中间凸出部分之间距离为2. 2米，在本实用新型中，倒挂式G型微喷头1-4-2优选为5 7个。本实用新型在试验时，可分成四组进行。表1为第一组试验，控制因子为地表灰尘 量，取值分别为 0. Olg · CnT2、0. 02g ·αιΓ2、0. 03g ·αιΓ2、0. 04g ·αιΓ2、0. 05g ·αιΓ2、0. 06g ·αιΓ2， 水压为0. 12MPa，地表灰尘粒径为混合粒径，所述混合粒径即由57. 07%小于0. 125mm的颗 粒、17. 69%介于0. 125 0. 2mm的颗粒、15. 10%介于0.2 0. 45mm的颗粒和10. 14%大于 0. 45mm的颗粒组成。降雨时间为25min。表2为第二组试验，控制因子为地表灰尘粒径，分别 取< 0. 125mm, 0. 125 0. 2mm, 0. 2 0. 45mm, > 0. 45mm的灰尘颗粒作为冲刷对象，地表灰尘量为0.02g KnT2WKSSO. 12MPa，降雨时间为25min。表3为第三组试验，控制因子为降 雨强度，降雨强度由水压控制，水压分别为0. 0775MPa、0. lMPa、0. 12MPa、0. 14MPa、0. 20MPa, 地表灰尘量为0. 02g ·αιΓ2，地表灰尘粒径为混合粒径，降雨时间为25min。表4为第四组试 验，控制因子为地表坡度，取值分别为0°、1.9°、5. 7°，地表灰尘量为0.02g*CnT2，地表灰 尘粒径为混合粒径，降雨时间为25min。以上四组试验仅为本实用新型的一些优选实施例， 在试验时可根据实际研究需要自行设计研究项目。表权利要求1.一种用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置，其特征在于该试验装置 包括模拟降雨发生装置(1)和模拟城市不透水地表的地表模拟板(2)以及用于收集降雨 径流的雨水收集取样箱；所述模拟降雨发生装置(1)包括供水系统(1-1)、压力表(1-2)、 时间控制器(1-3)和喷淋系统(1-4)，所述供水系统(1-1)包括用以调节控制流量的阀门 (1-1-1)，所述阀门(1-1-1)、压力表(1-2)、时间控制器(1-3)和喷淋系统(1-4)通过管道 (1-5)依次相连；所述地表模拟板(2)上开设至少一个降雨径流收集孔(2-1)，降雨径流通 过该收集孔(2-1)流入所述雨水收集取样箱内。
2.根据权利要求1所述的用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置，其特征在 于所述供水系统(1-1)采用城市居民生活饮用水的自来水供水系统；所述地表模拟板(2) 由钢筋水泥浇筑而成，且该板的横截面呈中间高，两侧边缘低的弧形结构。
3.根据权利要求2所述的用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置，其特征在 于所述地表模拟板(2)呈长度为1.5米，宽度为0.8米的矩形，其中间凸出部分高于边缘 2厘米，且该板在距边缘2厘米处开设宽度为5厘米的内凹弧形集水槽(2-2)；所述降雨径 流收集孔(2-1)的直径为5厘米且设置在所述集水槽(2-2)中。
4.根据权利要求1或2所述的用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置，其特 征在于由所述供水系统(1-1)提供给所述喷淋系统(1-4)的水压控制在0. 1 0. 2MPa之 间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验 装置，其特征在于所述喷淋系统(1-4)由支架(1-4-1)和若干个悬挂在所述支架(1-4-1) 上的倒挂式G型微喷头(1-4-2)构成，所述倒挂式G型微喷头(1-4-2)与所述地表模拟板 (2)的中间凸出部分之间距离为2. 2米。
专利摘要本实用新型公开了一种用于城市降雨径流污染研究的物理模型试验装置，其包括模拟降雨发生装置和模拟城市不透水地表的地表模拟板以及用于收集降雨径流的雨水收集取样箱；所述模拟降雨发生装置包括供水系统、压力表、时间控制器和喷淋系统，所述供水系统包括控制流量的阀门，阀门、压力表、时间控制器和喷淋系统通过管道依次相连；地表模拟板上开设至少一个降雨径流收集孔，降雨径流通过该收集孔流入雨水收集取样箱内。所述供水系统采用自来水供水系统，地表模拟板由钢筋水泥浇筑而成，且该板的横截面呈中间高，两侧边缘低的弧形结构。本实用新型结构简单，投入成本低，可控程度高，操作简便，可重复使用，特别适合在环境监测及相关科研领域推广使用。
文档编号G01N33/24GK201780296SQ20102025113
公开日2011年3月30日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者蔡焕兴, 陈桥, 龙湘 申请人:常州市环境监测中心站