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原文传递一种人工湿地基质取样检测装置及渗透性测试方法

专利名称：	一种人工湿地基质取样检测装置及渗透性测试方法
摘要：	本发明公开了一种人工湿地基质取样检测装置及渗透性测试方法，取样检测装置包括取样管，取样管侧壁上有渗透孔，渗透孔外侧安装有三通哈夫节，三通哈夫节与压力传感器相连接，压力传感器与数据采集仪相连接，取样管的两端安装有金属脚帽，金属脚帽底部设有细连通管，细连通管与测试水管路相连通。本发明采用网格法将待检测人工湿地模型空间网格化为空间阵列，通过取样管对模型中阵列的特征点基质进行取样，将带有基质样本的取样管连接在测试水管路中，通过对渗透孔处水压力值的测试，进而判断人工湿地模型中基质的渗透性能。本发明通过取样管最大限度的保存了基质样本的原有特性，保证了测试数据的精确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	甘肃;62
申请人：	兰州理工大学
发明人：	王少峰;张惠宁;胡家玮;闫俊江;李慧莉;赵红花;李彦娟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910740068.6
公开号：	CN110346183A
代理机构：	甘肃省知识产权事务中心
代理人：	马小瑞
分类号：	G01N1/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	730050 甘肃省兰州市七里河区兰工坪路287号
主权项：	1.一种人工湿地基质取样检测装置，其特征在于：它包括取样管(1)，取样管(1)的侧壁上均匀布置有渗透孔(2)，渗透孔(2)的外侧安装有三通哈夫节(11)，三通哈夫节(11)的侧面管口通过硅胶软管与压力传感器(9)相连接，压力传感器(9)与数据采集仪(10)相连接，取样管(1)的两端分别安装有金属脚帽(5)，金属脚帽(5)的外侧设置有压盖(7)，金属脚帽(5)上设有贯穿金属脚帽(5)底部的两根细连通管(18)，其中一根细连通管(18)与一个压力传感器(9)相连接，另一根细连通管(18)通过测试水管路(15)与水箱(12)相连通，测试水管路(15)上安装有压力泵(13)和控流阀(14)。 2.根据权利要求1所述的一种人工湿地基质取样检测装置，其特征在于：所述取样管(1)为圆柱形304不锈钢管，管壁的厚度为0.1-0.3mm，内外管壁光滑。 3.根据权利要求1或2所述的一种人工湿地基质取样检测装置，其特征在于：所述取样管(1)上渗透孔(2)为三角形连通孔，每个连通孔的孔径小于人工湿地基质颗粒的粒径。 4.根据权利要求3所述的一种人工湿地基质取样检测装置，其特征在于：所述压盖(7)的形状为等边三角形，每个角上设有齿角通孔(17)，中心设置有中心通孔(16)，取样管(1)端部的金属脚帽(5)安装在中心通孔(16)上，细连通管(18)贯穿中心通孔(16)；三根对拉螺杆(8)分别贯穿两块压盖(7)相对应的齿角通孔(17)后相互平行设置。 5.根据权利要求4所述的一种人工湿地基质取样检测装置，其特征在于：所述金属脚帽(5)与取样管(1)的连接处安装有有网密封圈(3)，金属脚帽(5)与压盖(7)的连接处设置有无网橡胶垫圈(6)。 6.根据权利要求5所述的一种人工湿地基质取样检测装置，其特征在于：所述金属脚帽(5)为二阶圆柱状，尾端的凸台(24)上安装有两根细连通管(18)，前端内腔中空，前端内腔的直径与取样管(1)的外径相适配，凸台(24)的直径与压盖(7)的中心通孔(16)的直径相适配。 7.一种人工湿地基质渗透性测试方法，该方法利用权利要求1至6任一项所述的一种人工湿地基质取样检测装置来实现，其特征在于：它包括以下步骤：步骤一、搭建检测台：将测试水管路(15)与水箱(12)相连通，测试水管路(15)上安装压力泵(13)和控流阀(14)，再将两个金属脚帽(5)尾端的细连通管(18)分别穿过两个压盖(7)的中心通孔(16)后，一根细连通管(18)与一个压力传感器(9)相连接，另一根细连通管(18)与测试水管路(15)相连接，金属脚帽(5)尾端的凸台(24)分别装卡在中心通孔(16)中；将数个三通哈夫节(11)的侧面管口用硅胶软管与数个压力传感器(9)相连接，压力传感器(9)与数据采集仪(10)相连接，搭建成检测台；步骤二、建立模型：采用网格法将待检测人工湿地基质空间网格化为空间阵列，x方向有x＝0、1、……、n，n个断面；y方向有y＝1、2……、m，m个断面；z方向有z＝1、2、……、k，k个断面，阵列顶点为需要测量基质空隙水压力和渗透系数的特征点H011、H111、H211H311、……、Hnmk，其中下标n表示x方向断面编号，下标m表示y方向断面编号，下标k表示z方向断面编号；步骤三、基质取样：选定一条特征点序列H0mk、H1mk、……、Hnmk所在的水平线，将取样管(1)水平放置，取样管(1)的中心线与待取样基质的特征点H0mk、H1mk、……、Hnmk在同一直线上，取样管(1)的一端对准取样基质模型的侧壁上预先预留的取样孔，取样管(1)的另一端套接在双锥套筒(19)的一侧，双锥套筒(19)的另一侧与千斤顶(20)的活塞端相连接，千斤顶(20)的底座安装在竖直支撑块(22)上；启动千斤顶(20)，将取样管(1)缓慢匀速推入待取样基质模型中，待特征点H0mk、H1mk、……、Hnmk分别与取样管(1)侧壁上的渗透孔(2)相对应后，用塑料脚帽(4)封堵取样管(1)的端部，将取样管(1)及管中的待检测基质整体反向推出，移送至检测台；步骤四、取样管组装入检测装置：将装有基质的取样管(1)移送至检测台后，去掉塑料脚帽(4)，迅速将有网密封圈(3)和尾端凸台(24)上套有无网橡胶垫圈(6)的金属脚帽(5)套在取样管(1)的两端，在金属脚帽(5)的外侧安装无网橡胶垫圈(6)和压盖(7)，两个压盖(7)对应的齿角通孔(17)中安装并旋紧对拉螺杆(8)；步骤五、基质渗透性测试：打开控流阀(14)至适当位置，启动压力泵(13)，水箱(12)中的水通过测试水管路(15)流进取样管(1)中，取样管(1)两端的水压值和侧壁上渗透孔处的基质所承受的水压值分别通过各自连接的压力传感器(9)传输给数据采集仪(10)，通过数据采集仪(10)采集的数据计算分析模型中特征点H0mk、H1mk、……、Hnmk所在的基质样柱的水力坡度I和渗透系数K；步骤六、数据处理方法：将数据采集仪(10)采集的数据导出，利用压差公式Δhi-(i+1)＝Himk-H(i+1)mk计算出相邻特征点i至(i+1)的水头损失Δh；利用水力坡度公式计算出相邻特征点i至(i+1)的水力坡度I，并用达西渗流公式计算出特征点i至(i+1)的平均渗透系数K；步骤七、研究方法：将步骤六数据分析处理后获得的水头损失Δh、水力坡度I和平均渗透系数K，利用Microsoft excel and Past3 software(version3.12)数据分析软件绘制平均渗透系数K沿x方向的拟合曲线，平均渗透系数K沿x方向的累计曲线；利用Arcgis9.0地理信息系统软件绘制基质空间等压线分布图。 8.根据权利要求7所述的一种人工湿地基质渗透性测试方法，其特征在于：所述双锥套筒(19)的内腔中设置有两端为虎口状的嵌套(21)。 9.根据权利要求7或8所述的一种人工湿地基质渗透性测试方法，其特征在于：所述千斤顶(20)的基座放置在安装于水平轨道上的滑动小车上，竖直支撑块(22)的背面设置有壁板(23)。 10.根据权利要求9所述的一种人工湿地基质渗透性测试方法，其特征在于：所述测试水管路(15)中安装有流量计。
所属类别：	发明专利