[发明专利]一种植物生长与水质水量模拟控制的植物滞留元实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物生长与水质水量模拟控制的植物滞留元实验装置，它主要用于人工模拟降雨条件下，设计的植物滞留元能模拟植物生长及水质水量之间动力学关系，可实现植物生长及人工降雨水质水量之间的相关性研究，属于环境工程和生态工程领域。

背景技术

随着城市化的快速增长，城市区域暴雨径流量迅速增加，产生城市洪流，严重威胁着人民群众的生命及财产安全。同时，城市降雨径流携带大量污染物(如TSS、重金属、COD、营养盐等)排放到地表水体中，对周围环境造成了严重的非点源污染。从而城市非点源污染已成为环境污染的主要原因。

植物滞留元是一种高效、低成本的城市非点源污染控制技术。植物滞留元通过滞蓄削减洪峰流量、减少雨水外排，并利用植物截流、土壤渗滤净化雨水、减少污染。植物在植物滞留元中发挥重要作用，直接作用有对有机物的降解、营养元素的吸收、植物根系的生长可以延缓土壤板结和堵塞，这对维持土壤多孔性和排水能力有重要作用。间接作用为植物根系和根际微生物的交互作用，植物根系庞大的比表面积和分泌物为微生物生长提供了附着条件和能源，微生物活动有助于营养元素的转化，促进了植物的吸收利用，同时，植物根系分泌物的变化又影响根际微生物的活性、群落结构以及多样性等。然而，种植不同植被对植物滞留元的水质水量影响效果会有所差异，如植物根系直径及深度不同，对涵养水源和吸收营养盐的能力有很大区别。目前，不同植物根系对降雨径流所携带的污染物在植物滞留元中的迁移转化机理还不太清楚，尤其植物根系深度与水质水量的相关性实验研究还在初步研究阶段。国内外研究者虽然进行了一些水质水量的室内和现场实验，但将用于人工模拟降雨条件下，构建能够随时观察植物根系生长状况，并与植物滞留元水质水量相结合研究的实验装置也未见报道。针对实验需求本发明对人工模拟降雨条件下植物生长与植物滞留元水质水量间相关性研究的实验装置进行设计。为此，本实验装置可提供可视的，能够随时读取植物根系长度，并与植物滞留元水质水量运移相关研究的有效、可行、可靠的实验装置。

发明内容

1、目的：

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种植物生长与水质水量模拟控制的植物滞留元实验装置。该装置结构简单、操作方便、经济实用，适用于室内模拟人工模拟降雨条件下植物滞留元水质水量与植物生长之间相关关系的模拟研究。

2、技术方案：

见图1，本发明一种植物生长与水质水量模拟控制的植物滞留元实验装置，它包括储雨水箱、水泵、导水管、弯头、喷头、实验植物、实验土槽上端(有机玻璃层)、等间隔采样口、实验土槽接缝处(有机玻璃及PVC管接缝处)、实验土槽下端(PVC管)、实验土槽底部封口、出水管、采样桶。它们之间的位置连接关系是：

储雨水箱的下部出口与水泵进水口相连，水泵的出水口通过导水管把人工模拟雨水送至与导水管另一端相连的喷头，带有喷头的导水管一侧放置在实验土槽上端(有机玻璃层)上，导水管弯曲部分用弯头相接；人工模拟雨水经喷头均匀喷洒在实验土槽上端(有机玻璃层)中，实验植物种植在实验土槽上端(有机玻璃层)的土壤介质上，而实验土槽底部排出的人工模拟雨水通过出水管及与之相连接的导水管流入到采样桶中。

所述储雨水箱是盒式结构的箱体；

所述水泵是基本型蠕动泵，其功能为将储雨水箱中的水通过导水管自动抽压至喷头中；

所述导水管是具有导水作用的塑料管，塑料管型号为16^#；

所述弯头是弯角为90°的PVC弯头，；

所述喷头是莲蓬型的铝合金防锈材料制成，具有在多孔布水板表面喷洒雨水的作用，孔径为2mm；

所述实验植物为植物滞留元常采用的实验植物(黑麦草、高羊茅、早熟禾等)，选择不同实验植物获取不同植物对植物滞留元中人工雨水的水质水量的影响之间的相关关系。

所述实验土槽上端(有机玻璃层)，是透明的圆形有机玻璃筒，很清晰的看到植物根系的长短，并与有机玻璃上的刻度值对比后，能够直接读取植物根系的长短。实验土槽上端(有机玻璃层)的总深度为75cm。

所述等间隔采样口，在实验土槽上等间隔设置10个采样口，采样口间距为10 cm；通过等间隔采样口收集人工模拟雨水样，获得不同深度处植物滞留元排放的水量及水质的相关参数。为植物生长及水质水量模拟控制间的相关关系分析提供基础参数。

所述实验土槽接缝处(有机玻璃及PVC管接缝处)，是有机玻璃筒与PVC管接缝处采用防水涂料粘粘以后，再采用螺钉对其进行等间隔固定，以至防止植物滞留元水量渗漏及有机玻璃筒及PVC管的分离。此处厚度为2cm。