海绵城市设施渗透蓄水特性双环同步渗透仪及检测方法

摘要

本发明公开了一种海绵城市设施渗透蓄水特性双环同步渗透仪及检测方法，包括双环渗透仪；所述双环渗透仪的外环体和内环体之间铺设有环形隔水薄膜；内环体内铺设有圆形隔水薄膜；外环体和内环体均由不锈钢制成；环形隔水薄膜的外侧边被第一环形柔性磁铁固定在外环体内表面，环形隔水薄膜的内侧边被第二环形柔性磁铁固定在内环体外表面。本发明通过隔水薄膜将双环渗透仪底面密封，并且注水后将隔水薄膜同时提出，从而保证双环渗透仪的外环体和内环体内的水几乎同时与地面/地层接触并且渗水，大大降低了内、外环体内水分横向相互渗透对渗透性测试结果的影响，从而便于获得地面/地层更准确的垂直渗透率。

说明书

技术领域：

本发明属于海绵城市设施——透水路面结构的渗透性、蓄水能力检测领域，包括对透水铺装+渗透性较高砂层组合的地层，具体涉及一种海绵城市设施渗透蓄水特性双环同步渗透仪及检测方法。

背景技术：

在岩土渗透性测试领域，对于高渗透性土层，一般采用如图1a所示单环渗透仪。对于低渗透性地层，则采用如图1b所示的现有双环渗透仪产品。

海绵城市设施——透水、蓄水铺装结构在铺设之初，属于高渗透性材料，原则上可以使用单环渗透仪进行测试。但是随着海绵城市设施使用时间延长，一般在1年以后，透水铺装的上层逐渐被外界泥沙、灰尘堵塞，渗透系数显著下降，这时候，仍使用单环渗透仪就不合适了，工程中普遍没有注意到这个问题，导致测试效果较差。

双环渗透仪虽然常用在低渗透性地层测试中，但是实际上也适用于高渗透性土层测试。因此对于海绵城市设施，应采用双环渗透仪更为合理。

发现单渗透仪不适用于适用一年以后的海绵城市设施——透水、蓄水铺装结构测试，提出将双环渗透仪用于海绵城市设施——透水、蓄水铺装结构测试，是本发明的第一个创新。

本发明的第二个创新是，发现现有双环渗透仪存在缺陷，并进行了改进。

双环渗透仪具有双环结构，双环上方分别各自对应1个储水瓶。测试的操作方法是，将双环固定的测试对象的表面，在储水瓶中装入一定量的水。测试开始时候，同时打开两个玻璃储水瓶的开口，让水分别贯入双环所围的空间，水分别从内环和外环的地表渗入地层。

这个试验的基本原理，就是利用外环水下渗形成的渗透场限制内环的水分向横向渗透，确保内环水只向下渗透，保证所测地面渗透系数为内环下渗区的渗透系数，以此代表透水地层的渗透性。如果没有外环，内环水不仅沿竖向往下渗，而且还会横向渗透，导致内环下渗区的渗透系数测不准，导致透水地层的渗透性测不准。因此，在整个测试过程中，外环的作用很重要。

从上图1b可见，现有双环渗透仪，两个储水瓶的水下落，从一接触地面就开始下渗了，因此在测试过程中很难保证内外环水高度相同。双环渗透仪如果不能保证测试过程中，内外环水高度相同，测试结果将出现误差，误差的大小，随测试对象的渗透性不同而不同，测试对象渗透性越高，测试误差越大。当地表的渗透系数较低时，水在内外环均匀分布过程中下渗较少，其内外环水高度不平衡尚可忽略，因此现有的双环渗透仪可用来测试渗透系数不高的地面。但是对于透水路面、砂砾层表面等渗透性高的地面或地层，水在内外环均匀分布过程中下渗很多，在极端的情况下，甚至在整个测试过程中，外环的水高度都无法保持同一高度，因此，现有双环渗透仪不适合高渗透性地面/地层竖向渗透性的测试。改进的重点在于，如何实现测试过程中，开始下渗的瞬间，内外环的水柱在同一高度。

本发明的第三个创新是，通过测试内环渗水量与时间的关系，可以判断，海绵城市设施的蓄水能力。如图1b所示，从内环渗透一开始，就测试内环水位下降量与时间的关系，当水位下降突然变慢时，说明内环渗水已经达到海绵城市设施的底部。这时，内环渗出的总水量就是海绵城市设施在内环测试面积范围内的蓄水能力。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种海绵城市设施渗透蓄水特性双环同步渗透仪及方法，本发明通过隔水薄膜将双环渗透仪底面密封，并且注水后，测试开始的瞬间，将隔水薄膜同时提出，从而保证双环渗透仪的外环体和内环体内的水几乎同时与地面接触并且渗水，从而便于获得更准确的垂直渗透速度。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：

一种海绵城市设施渗透蓄水特性双环同步渗透仪，包括双环渗透仪；所述双环渗透仪的外环体和内环体之间铺设有环形隔水薄膜；内环体内铺设有圆形隔水薄膜；外环体和内环体均由不锈钢制成；环形隔水薄膜的外侧边被第一环形柔性磁铁固定在外环体内表面，环形隔水薄膜的内侧边被第二环形柔性磁铁固定在内环体外表面；圆形隔水薄膜的侧边被第三环形柔性磁铁固定在内环体内表面；所述环形隔水薄膜连接有若干均匀沿环形隔水薄膜周向布置的第一竖杆；所述圆形隔水薄膜连接有第二竖杆；第一竖杆和第二竖杆通过连接杆相互连接。

进一步的改进，所述第一环形柔性磁铁、第二环形柔性磁铁和第三环形柔性磁铁均为塑料磁铁。

进一步的改进，所述第一竖杆和第二竖杆底部均成形有连接盘或吸盘。

进一步的改进，所述第一竖杆和第二竖杆底部连接有连接盘，连接盘底部分别黏贴固定环形隔水薄膜和圆形隔水薄膜。

进一步的改进，所述第一竖杆为四个，所述连接杆为十字形。

进一步的改进，所述环形隔水薄膜和圆形隔水薄膜均为塑料膜。

一种双环渗透仪同时渗透检测方法，包括如下步骤：

步骤一、将环形隔水薄膜套设在外环体和内环体之间；

步骤二、将双环渗透仪压入待测体.-cm；

步骤三、将环形隔水薄膜平铺在待测体表面，并且将环形隔水薄膜的外侧边通过第一环形柔性磁铁固定在外环体内表面，环形隔水薄膜的内侧边通过第二环形柔性磁铁固定在内环体外表面；

步骤三、在内环体内的待测体表面铺设圆形隔水薄膜，并且将圆形隔水薄膜的侧边通过第三环形柔性磁铁固定在内环体内表面；

步骤四、在连接盘底部黏贴黏胶，并手持连接杆，使得第一竖杆和第二竖杆分别进入外环体和内环体，使得连接盘分别与环形隔水薄膜和圆形隔水薄膜黏贴固定；

步骤五、向外环体和内环体内注水至预设水位，且外环体和内环体的预设水位相同；

步骤六、手持连接杆向外拉，将环形隔水薄膜和圆形隔水薄膜同时拉起；

步骤六、检测内环体内不同时间点的水位，绘制得到渗流速度曲线，得到待测体的垂直渗透速度。

进一步的改进，所述待测体为海绵城市使用一年以上的透水路面或土壤。

进一步的改进，所述渗流速度曲线的渗流突变点即为待测体检测的截止点，以渗流速度曲线的起始时间至渗流突变点时间作为渗透时间，渗透时间内内环体流出的水量作为渗透水量，计算得到待测体的垂直渗透速度

本发明的优点：

本发明通过隔水薄膜将双环渗透仪底面密封，并且注水后将隔水薄膜同时提出，从而保证双环渗透仪的外环体和内环体内的水几乎同时与地面接触并且渗水，大大降低了外环体内水分横向渗透对内环体内水分竖向渗透速度的影响，从而便于获得更准确的垂直渗透速度。

附图说明：

图1a为现有的单环渗透仪结构示意图

图1b为现有的双环渗透仪结构示意图；

图2为本发明的侧视剖面结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图。

具体实施方式：

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

实施例1

如图2所示的一种海绵城市设施渗透蓄水特性双环同步渗透仪及方法，包括双环渗透仪；所述双环渗透仪的外环体1和内环体2之间铺设有环形隔水薄膜3；内环体2内铺设有圆形隔水薄膜4；外环体1和内环体2均由不锈钢制成；环形隔水薄膜3的外侧边被第一环形柔性磁铁12固定在外环体1内表面，环形隔水薄膜3的内侧边被第二环形柔性磁铁5固定在内环体2外表面；圆形隔水薄膜4的侧边被第三环形柔性磁铁6固定在内环体2内表面；所述环形隔水薄膜3连接有若干均匀沿环形隔水薄膜3周向布置的第一竖杆7；所述圆形隔水薄膜4连接有第二竖杆8；第一竖杆7和第二竖杆8通过连接杆9相互连接。

第一环形柔性磁铁12、第二环形柔性磁铁5和第三环形柔性磁铁6均为塑料磁铁。第一竖杆7和第二竖杆8底部均成形有连接盘11，连接盘11也可替换为吸盘。

第一竖杆7和第二竖杆8底部连接有连接盘11，连接盘11底部分别黏贴固定环形隔水薄膜3和圆形隔水薄膜4。

优选第一竖杆7为四个，所述连接杆9为十字形。环形隔水薄膜3和圆形隔水薄膜4均为塑料膜。

上述一种双环渗透仪同时渗透装置的使用方法包括如下步骤：

步骤一、将环形隔水薄膜3套设在外环体1和内环体2之间；

步骤二、将双环渗透仪压入待测体0.5-2cm；

步骤三、将环形隔水薄膜3平铺在待测体表面，并且将环形隔水薄膜3的外侧边通过第一环形柔性磁铁12固定在外环体1内表面，环形隔水薄膜3的内侧边通过第二环形柔性磁铁5固定在内环体2外表面；

步骤三、在内环体2内的待测体表面铺设圆形隔水薄膜4，并且将圆形隔水薄膜4的侧边通过第三环形柔性磁铁6固定在内环体2内表面；

步骤四、在连接盘11底部黏贴黏胶，并手持连接杆9，使得第一竖杆7和第二竖杆8分别进入外环体1和内环体2，使得连接盘11分别与环形隔水薄膜3和圆形隔水薄膜4黏贴固定；

步骤五、向外环体1和内环体2内注水至预设水位，且外环体1和内环体2的预设水位相同；

步骤六、手持连接杆9向外拉，将环形隔水薄膜3和圆形隔水薄膜4同时拉起；

步骤七、检测内环体2内不同时间点的水位，绘制得到渗流速度曲线，得到待测体的垂直渗透速度。

待测体可以为海绵城市使用一年以上的透水路面或土壤。

上述实施例仅仅是本发明的一个具体实施方式，并不作为本发明的限定，任何对其进行的简单改进和替换均在本发明的保护范围内。