一种海绵城市LID设施模拟系统

摘要

本发明涉及一种海绵城市LID设施模拟系统，该系统包括垫板(11)，以及在垫板(11)上顺次连接的：原水箱(1)，用于盛放污水，作为系统所需水源；渗透试验柱(8)；调蓄池(9)，用于将渗透试验柱(8)的出水存储、备用；至少一个LID设施试验箱(10)，用于模拟LID设施结构层；尾水箱(12)，用于存储系统尾水。与现有技术相比，本发明具有可模拟真实情况下LID设施的运行情况，用于对LID设施的分析，指导海绵城市建设过程中LID设施的设计及建设等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种海绵城市LID设施模拟系统。

背景技术

城市化进程中不透水面积增加和极端天气情况叠加，引发了城市内涝问题,严重威胁城市运行安全。有相关报道指出，今后城市建设将强调以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念，采用低影响开发措施从源头削减雨水径流，具体实现方式包括下凹式绿地、雨水渗透塘、雨水花园、渗透井、渗透地面、渗透管渠和植草沟渠等。

目前海绵城市实际建设工程中对于LID设施的选用及构造多是参考相关图集及技术标准，并未进行因地制宜地去设计符合实际情况的LID设施。而有些地区对于统一图集中的填料获取困难，而获取其他的填料材料相对容易，若强制采用图集材料，则会造成不必要的经济浪费。现有技术中，对于单个或者多个组合的LID设施应用效果尚无系统的分析装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可模拟真实情况下LID设施的运行情况，用于对LID设施的分析，指导海绵城市建设过程中LID设施的设计及建设的海绵城市LID设施模拟系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

设计人了解到，LID设施中不同的填料层材料、填料层组合方式、水流流速、进水水质或者不同类型LID设施组合方式都会对污染物削减率造成影响。为了设计、建设出更符合实际情况的LID设施，有必要在建设前，对LID设施进行实验分析，于是提出如下具体方案：

一种海绵城市LID设施模拟系统，该系统包括垫板(11)，以及在垫板(11)上顺次连接的：

原水箱(1)，用于根据待处理污水特征配制盛放污水，作为系统所需水源；

渗透试验柱(8)；

调蓄池(9)，用于将渗透试验柱(8)的出水存储、备用；

至少一个LID设施试验箱(10)，用于模拟LID设施结构层；

尾水箱(12)，用于存储系统尾水。

进一步地，所述的渗透试验柱(8)顶部设有布水器(7)，用于模拟自然降雨过程；该布水器(7)与原水箱(1)通过导流管道(6)相连。

进一步地，所述的渗透试验柱(8)内部填充有填料，并与调蓄池(9)通过导流管道(6)相连，所述的填料具体包括土壤和/或细砂和/或碎石。

进一步地，所述的LID设施试验箱(10)的上方敞口。

进一步地，所述的LID设施试验箱(10)通过导流管道(6)与调蓄池(9)和尾水箱(12)相连。

进一步地，所述的LID设施试验箱(10)通过导流管道(6)与调蓄池(9)和另一LID设施试验箱(10)相连。

进一步地，所述的LID设施试验箱(10)内部设有开孔的透水隔板(13)，该透水隔板(13)上方布设有填料区(14)和植物，所述的填料区(14)填充有碎石和/或细砂和/或土壤。

进一步地，所述的导流管道(6)上设有水泵(3)和/或流量计(4)。

进一步地，所述的导流管道(6)上设有阀门(5)。

进一步地，所述的原水箱(1)和/或渗透试验柱(8)和/或调蓄池(9)和/或LID设施试验箱(10)的一侧开设有取样口(2)。

进一步地，所述原水箱为有机玻璃材料，上方开口箱体，下部开孔与导流管道连接，通过水泵提升后，与布水器相连。

进一步地，所述取样口为聚氯乙烯材料，取样口安装在原水箱、渗透试验柱、调蓄池、LID设施试验箱及尾水箱底部，取样口上设置球阀，可控制取样口启闭。

进一步地，水泵为离心泵，用于提升原水箱、调蓄池及LID设施试验箱出水至下一个装置。

进一步地，所述流量计为管道浮子流量计，可实时测定管道内水流流量。

进一步地，所述阀门为球阀，铸铁材质，可控制管道启闭。

进一步地，所述导流管道为不锈钢材质，管径为DN80，用于在各装置之间传递水流。

进一步地，所述布水器为不锈钢材质，圆形，布水器下部均匀开孔，开孔间距为10mm，开孔孔径为5mm；所述布水器安装于渗透试验桩上方，水流通过时，用以模拟自然降雨过程。

进一步地，所述渗透试验柱为有机玻璃材料，圆柱体，直径为40cm，通过导管与原水箱及调蓄池相连，柱体中可根据实验需要填充土壤、细砂、碎石等填料。所述渗透试验柱由上至下均匀开孔，与取样口相连接。所述渗透试验柱为上部进水，下部出水。

进一步地，所述调蓄池为有机玻璃材质，上方开口箱体，通过导管与渗透试验柱及LID设施试验箱相连，用以调蓄渗透试验柱来水。所述调蓄池为下部进水，下部出水。

进一步地，所述LID设施试验箱为有机玻璃材质，上方开口箱体，通过导管与调蓄池及其他LID设施试验箱或尾水箱相连。所述LID设施试验箱下部设置透水隔板，透水隔板开孔，孔径为1mm，开孔间距为10mm。透水隔板上方可填充碎石、细砂、土壤等填料及种植植物用于模拟LID设施结构层。所述LID设施试验箱为上部进水，下部出水。

进一步地，所述尾水箱为有机玻璃材质，上方开口箱体，通过导管与LID设施试验箱相连，用以存储实验尾水。所述尾水箱为下部进水，下部出水。所述尾水箱下部安装排空导管与球阀，用于排空箱内水体，同时也可用于取样。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过本发明，可模拟实际降雨时，模拟雨水在LID设施中的流经过程；

(2)通过本发明，可研究不同LID设施结构、不同LID设施组合时对污染物的削减量；

(3)本发明设置了流量计与采样口，可实时监测各单体中流量及水质变化情况；

(4)便于推广，本发明可结合LID设施建设需求进行设置组合方式，便于该装置在社会中的普及与推广。

附图说明

图1为实施例中模拟系统整体安装示意图；

图2为实施例中LID设施试验箱示意图；

图3为实施例中透水隔板示意图；

图4为本发明进水流程示意图；

图中标号所示：1-原水箱，2-取样口，3-水泵，4-流量计，5-阀门，6-导流管道，7-布水器，8-渗透试验柱，9-调蓄池，10-LID设施试验箱，11-垫板，12-尾水箱，13-透水隔板，14-填料区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种海绵城市LID设施模拟系统，如图1和4，该系统包括垫板(11)，以及在垫板(11)上顺次连接的：

原水箱(1)，用于根据待处理污水特征配制盛放污水，作为系统所需水源；

渗透试验柱(8)，渗透试验柱(8)顶部设有布水器(7)，用于模拟自然降雨过程；该布水器(7)与原水箱(1)通过导流管道(6)相连；

调蓄池(9)，用于将渗透试验柱(8)的出水存储、备用；

两个LID设施试验箱(10)，用于模拟LID设施结构层；

尾水箱(12)，用于存储系统尾水。

原水箱1为有机玻璃材料，箱体尺寸为600mm×600mm×600mm，箱体上方敞口，下部距底部5cm位置开孔，孔径为80mm，与DN80导流管道6连接，通过水泵3提升后，与布水器7相连。在原水箱1箱体下部距底部5cm位置开孔，开孔位置与导水管道6开孔错开，开孔孔径为25mm，设置取样口2。

渗透试验柱8为有机玻璃材料，圆柱体，直径为40cm，高1.2m，通过导流管道6与原水箱1及调蓄池9相连，柱体中可根据实验需要填充土壤、细砂、碎石等填料，填料距离柱顶15cm。渗透试验8柱由上至下均匀开孔，孔径为25mm，与取样口2相连接，开孔间距为30cm。在渗透试验柱8距底部15cm处开孔，孔径为80mm，与DN80导流管道6相连。渗透试验柱8为上部进水，下部出水。

原水箱1与渗透试验柱8之间的导流管道6设有一台水泵3和一个流量计4，流量计4两侧设有阀门5。

调蓄池9为有机玻璃材质，尺寸为400mm×400mm×800mm，箱体上方敞口。通过导流管道6与渗透试验柱8及LID设施试验箱10相连，用以调蓄渗透试验柱8来水。调蓄池9为下部进水，下部出水，在调蓄池距底部5cm位置开2个圆孔，孔径为80mm，分别与DN80导流管道6相连，用于进水和出水。在箱体下部距底部10cm位置开孔，开孔孔径为25mm，设置取样口2。

如图2，LID设施试验箱10为有机玻璃材质，尺寸为800mm×800mm×1200mm，上方敞口，通过导流管道6与调蓄池9及其他LID设施试验箱10或尾水箱12相连。LID设施试验箱10下部距底部15cm处设置透水隔板13，如图3，透水隔板13开孔，孔径为1mm，开孔间距为10mm。透水隔板13上方有填料区(14)可填充碎石、细砂、土壤等填料还种植有植物，用于模拟LID设施结构层。LID设施试验箱10为上部进水，下部出水。上部进水孔为80mm，与导流管道6相连，开孔位置距离顶部5cm。上部出水孔为80mm，与导流管道6相连，开孔位置距离底部5cm。在箱体下部距底部20cm位置开孔，开孔位置与导水管道6开孔错开，开孔孔径为25mm，设置取样口2。

调蓄池9与LID设施试验箱10之间，以及两个LID设施试验箱10之间的导流管道6设有一台水泵3和一个流量计4，流量计4两侧设有阀门5。

尾水箱12为有机玻璃材质，尺寸为600mm×600mm×600mm，箱体上方敞口，通过导流管道6与LID设施试验箱10相连，用以存储系统尾水。尾水箱12为下部进水，下部出水。尾水箱12进口和出口的导水管道6上设有阀门5。

取样口2为聚氯乙烯材料，取样口2口径为25mm，可以安装在原水箱1、渗透试验柱8、调蓄池9、LID设施试验箱10及尾水箱12底部，取样口2上设置球阀，可控制取样口2启闭。水泵3为离心泵，扬程1.5m，流量为1.5L/min，可以用于提升原水箱1、调蓄池9及LID设施试验箱10出水至下一个装置。流量计4为管道浮子流量计，可实时测定导水管道6内水流流量。阀门5为球阀，铸铁材质，口径为DN80，可控制导流管道6启闭。导流管道6为不锈钢材质，管径为DN80，用于在各装置单体之间传递水流。布水器7为不锈钢材质，圆形，布水器7下部均匀开孔，开孔间距为10mm，开孔孔径为5mm，过流流量不小于1.5L/min。布水器7安装于渗透试验柱8上方10cm处，水流通过时，均匀分布，用以模拟自然降雨过程。

在原水箱1根据需要处理污水特征配制污水，作为试验所需水源。原水箱1内的配制污水通过水泵3提升，经导流管道6进入布水器7，布水器7均匀布水，以模拟自然降雨过程。布水器7出水进入渗透试验柱8，进行下渗，下渗出水通过底部导流管道6与调蓄池9相连，将渗透试验柱8出水存储在调蓄池9中备用。调蓄池9内的污水通过水泵3提升，经导流管道6进入LID设施实验箱10，LID设施试验箱10内根据需要模拟的工况设置LID设施结构层，污水经过LID设施试验箱10内LID设施下渗后，可进入尾水箱12或与其他LID设施试验箱10相连。分别在原水箱1、渗透试验柱8、调蓄池9、LID设施试验箱10设置上设置了取样口2，并在各单体连接导流管道6上设置了流量计4，用以观测实验过程中水量及水质变化情况，用以实验分析。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。