一種高效的徑流采樣方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效的徑流采樣方法，屬于環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的徑流采樣方法，包括集水溝、防滲層、碎石層、不銹鋼網(wǎng)、進(jìn)水斗、蓄水池、過濾頭、吸水管、采水器。雨水通過地表徑流匯集于所述集水溝，經(jīng)過集水溝中的碎石層進(jìn)行過濾，過濾掉地表徑流時參雜的泥土、樹葉等雜質(zhì)，可以防止采水器的堵塞。經(jīng)過過濾的雨水流入所述蓄水池，然后從蓄水池底部進(jìn)行樣品采集。本系統(tǒng)流程簡單，方法容易掌握，施工方便，并且在降雨量少的時候也可以采集到足夠的樣品。
【專利說明】
-種高效的徑流采樣方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高效的徑流采樣方法，屬于環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 如今水體污染日益嚴(yán)重，其中面源污染（非點源污染）是受納水體污染主要的來 源，面源污染是指在降雨等沖刷作用下，各類污染物從非特定地點通過徑流而匯入河流、湖 泊和水庫等受納水體，引起水體的各種污染，主要包括:有機污染、水體富營養(yǎng)化或有毒有 害等其他形式的污染。面源污染主要分為由廣大農(nóng)村地區(qū)地表徑流引起的農(nóng)業(yè)面源污染和 城市降雨徑流引起的城市面源污染。城市降雨徑流污染是指在降雨條件下，徑流沖刷地表， 徑流污染物通過排水系統(tǒng)的傳輸，使水體受到污染，其污染物主要油類、鹽分、顆粒物、重金 屬、有機物、氮、憐、懸浮固體及有毒物質(zhì)等。由于對城市環(huán)境的重視，對城市降雨徑流的研 究熱度也是居高不下。
[0003] 經(jīng)過半個世紀(jì)的研究，國外發(fā)達(dá)國家在城市降雨徑流面源污染的控制方面已經(jīng)積 累了豐富的實踐經(jīng)驗，并取得了大量的研究成果。Sartor等研究發(fā)現(xiàn)，在街道表面沉積的污 染物中約6%的極細(xì)小顆粒具有相對較大的污染潛力，占總污染負(fù)荷中B0化的25%，氮、憐 營養(yǎng)物的33-50%，重金屬的50% W上。近些年研究發(fā)現(xiàn)，憐是降雨徑流中最主要的污染物 之一，也是引起水體富營養(yǎng)化的主要限制因子之一，由于其擴散系數(shù)較低，容易在地表水體 中沉積，而受到廣泛關(guān)注。
[0004] 影響城市降雨徑流面源污染的因素很多，且多具有隨機性，所W，為了能準(zhǔn)確有效 地掌握徑流污染特征，需要進(jìn)行大量的降雨監(jiān)測作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并根據(jù)其對研究目標(biāo)進(jìn)行 相關(guān)的數(shù)據(jù)分析?，F(xiàn)有的雨水采集方法，一般是采用自動采樣器，而自動采樣器只有達(dá)到預(yù) 設(shè)的降雨量時才開始啟動采樣器，自動采樣，所W如果降雨量太少，采樣器就不會啟動。所 W目前的與水采集方法在降雨量較少的時候無法收集到足夠多的雨水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明采用了集水溝的形式，將雨水匯集于集水溝中，運樣在 降雨量少時，集水溝中仍然有足夠多的雨水，克服了 W往采水方法采不到水的弊端。另外， 本發(fā)明設(shè)置了碎石層，主要對雨水起到初步過濾的作用，可W過濾掉地表徑流時混入的± 壤、落葉、泥沙等雜質(zhì)，在保證雨水特性不變的前提下，防止了采水器的堵塞。所W發(fā)明提供 了一種高效的雨水采集方法。
[0006] 本發(fā)明的第一個目的是提供一種徑流采集方法，可W在降雨量少的時候采到足夠 的樣品，而且可W保證雨水特性基本不變，也不存在采水器堵塞的問題。
[0007] 所述徑流采集方法，是將水收集于集水溝，經(jīng)過集水溝內(nèi)的碎石層過濾后流入蓄 水池，從蓄水池底部進(jìn)行地表徑流采集，可W高效的收集地表徑流。
[000引在本發(fā)明的一種實施方式中，所述集水溝的側(cè)面為防滲層;防滲層上部為碎石層， 防滲層中部有空桐，經(jīng)碎石層過濾后的水從空桐流入集水溝下方的蓄水池，蓄水池下部設(shè) 有開口，通過吸水管與采水器相連。
[0009] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述集水溝的長度為Im，寬度為30cm，深度為20- 15cm。
[0010] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述集水溝的中間深度為20cm，兩邊深度為15cm(l 米長的溝槽，中間部分更深一些，使雨水可W更好的匯聚在里面）。
[0011] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述集水溝兩側(cè)為防滲層。
[0012] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述防滲層為防滲復(fù)合±工膜。
[0013] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述碎石層厚度為3-5cm。
[0014] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述碎石層材質(zhì)為碟卵石，碟卵石規(guī)格為8-16mm。
[0015] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述空桐為一個或者多個，優(yōu)選為圓形空桐。
[0016] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述空桐的直徑為14cm。
[0017] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述蓄水池上部有一開口，連接進(jìn)水斗;進(jìn)水斗上部 連接集水溝，下部連接蓄水池。
[0018] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述進(jìn)水斗下部直徑為3畑1，上部直徑為14畑1。
[0019] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述進(jìn)水斗用不誘鋼網(wǎng)封閉。
[0020] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述不誘鋼網(wǎng)網(wǎng)孔(毫米)為6.4*6.4,絲徑(BWG)為 24。
[0021 ]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述蓄水池置于集水溝正下方。
[0022] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述蓄水池為密封圓柱形，直徑為15畑1，高為10cm， 材質(zhì)為不誘鋼。
[0023] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述吸水管前端設(shè)有過濾頭。
[0024] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述蓄水池下部2cm處有一開口，插入ISC06712系列 自動采樣器標(biāo)配吸水管，連接蓄水池與采水器。吸水管前端為ISC06712系列自動采樣器標(biāo) 配過濾頭。
[0025] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種徑流采集系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)包括集水溝、蓄水 池、采水器;所述集水溝的側(cè)面為防滲層，防滲層上部為碎石層;所述防滲層中部有空桐;所 述蓄水池上部有一開口，連接進(jìn)水斗，進(jìn)水斗上部連接集水溝、下部連接蓄水池;所述蓄水 池下部設(shè)有開口，通過吸水管與采水器相連。
[0026] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述集水溝的長度為Im，寬度為30cm，深度為20- 15cm。
[0027] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述集水溝的中間深度為20cm，兩邊深度為15cm。 [00%]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述防滲層為防滲復(fù)合±工膜。
[0029] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述碎石層厚度為3-5cm。
[0030] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述碎石層材質(zhì)為碟卵石，碟卵石規(guī)格為8-16mm。
[0031] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述空桐為一個或者多個;優(yōu)選為圓形空桐;更優(yōu)選 地空桐的直徑為14cm。
[0032] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述進(jìn)水斗下部直徑為3cm，上部直徑為14cm。
[0033] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述進(jìn)水斗用不誘鋼網(wǎng)封閉。
[0034] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述不誘鋼網(wǎng)網(wǎng)孔(毫米)為6.4*6.4,絲徑(BWG)為 24。
[0035] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述蓄水池置于集水溝正下方。
[0036] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述蓄水池為密封圓柱形，直徑為15畑1，高為10cm， 材質(zhì)為不誘鋼。
[0037] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述吸水管前端設(shè)有過濾頭。
[0038] 在本發(fā)明的一種實施方式中，所述蓄水池下部2cm處有一開口，插入ISC06712系列 自動采樣器標(biāo)配吸水管，連接蓄水池與采水器。吸水管前端為ISC06712系列自動采樣器標(biāo) 配過濾頭。
[0039] 本發(fā)明的有益效果：
[0040] 采用本發(fā)明的徑流采集方法，克服了現(xiàn)有采集方法存在的在降雨量少時采不到水 的弊端，在可W保證雨水特性不變的前提下防止了采水器的堵塞;也縮短了降雨量較多時 所需的采集時間；總之，在降雨量較少和降雨量較多時均表現(xiàn)出優(yōu)勢。此外，本發(fā)明的系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單，施工方便。
【附圖說明】
[0041] 圖1徑流采集系統(tǒng)剖面圖；其中：1.集水溝，2.防滲層，3.碎石層，4.不誘鋼網(wǎng)，5.進(jìn) 水斗，6.蓄水池，7.過濾頭，8.吸水管，9.采水器；
[0042] 圖2徑流采集系統(tǒng)左視圖；其中：1.集水溝，2.防滲層，3.碎石層，4.不誘鋼網(wǎng)，5.進(jìn) 水斗，6.蓄水池，7.過濾頭，8.吸水管，9.采水器；
[0043] 圖3碎石層碟卵石大小對雨水性質(zhì)的影響；
[0044] 圖4碎石層厚度對雨水性質(zhì)的影響。
【具體實施方式】
[0045] 本發(fā)明的雨水面源污染采樣方法用來收集地表徑流的雨水，下面通過實施案例對 本發(fā)明給予進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0046] 實施例1:
[0047] 如圖1所示，雨水面源污染采集方法主體包括一個集水溝和一個蓄水池，所述集水 溝深度為15-20畑1，長度為Im。防止收集于集水溝的雨水滲透到±地中，在集水溝的兩側(cè)鋪 設(shè)一層厚度為1cm的防滲層。防滲層上部為厚度為3-5cm的碎石層，主要起到初級過濾的作 用，阻攔雨水中參雜的±壤、樹葉等雜質(zhì)，防止堵塞采水器。經(jīng)過碎石層過濾的雨水流入蓄 水池中，從而收集到雜質(zhì)較少的雨水。在蓄水池下部打開一個小口子，采水器的吸水管從此 進(jìn)入，收集雨水。蓄水池為封閉裝置，材質(zhì)為不誘鋼，埋于±壤中，放置在集水溝正下方。蓄 水池的尺寸為直徑14畑1，高10cm的圓柱體。連接集水溝和蓄水池的進(jìn)水斗上部用不誘鋼網(wǎng) 蓋住，不誘鋼網(wǎng)網(wǎng)孔(毫米)為6.4*6.4,絲徑(BWG)為24,目的是防止碎石進(jìn)入蓄水池。
[0048] 結(jié)果顯示：在日降雨量在10mm時，50s可收集滿一個采樣瓶，采樣瓶的體積為 500ml?？梢姳鞠到y(tǒng)可W很好的收集低降雨量時徑流雨水。
[0049] 實施例2:碎石層碟卵石大小對雨水性質(zhì)的影響
[0050] 采用圖1所示方法，在日降雨量為15mm時，改變碎石層填充物碟卵石的粒徑大小， 進(jìn)行了 4組實驗，第一組裝置中碟卵石粒徑大小為4-8mm，第二組裝置中碟卵石粒徑大小為 8-16mm，第Ξ組裝置中碟卵石粒徑大小為16-24mm，第四組裝置未設(shè)置碎石層。用運4套裝置 分別采集雨水。將采到的雨水及時送往實驗室進(jìn)行分析，保證24h內(nèi)分析完成，分析指標(biāo)包 括亞硝氮、硝態(tài)氮、氨氮、總氮、總憐、COD、SSW及抑。測得數(shù)據(jù)見表1。
[0051 ]表1碎石層碟卵石大小對雨水性質(zhì)的影響
[0化2]
[0053] 結(jié)果顯示:如圖3,對四種采樣裝置采集的雨水的7種指標(biāo)(亞硝氮、硝態(tài)氮、氨氮、 總氮、總憐、C0DW及SS)進(jìn)行對比，無碎石層采集的雨水理論上最接近于原始雨水。粒徑大 小為4-8mm的采樣裝置采集到的雨水各項指標(biāo)均小于無碎石層，粒徑大小為8-16和16-24mm 采集到的雨水指標(biāo)與無碎石層的指標(biāo)接近，但是粒徑為16-24mm的采樣裝置過濾效果差，采 水器的過濾頭發(fā)生了輕微堵塞?？梢?，碟卵石粒徑為8-16mm最為恰當(dāng)。所W本方法選擇了 8- 16mm粒徑的碟卵石填充碎石層。
[0054] 實施例3:碎石層厚度對雨水性質(zhì)的影響
[0055] 采用圖1所示方法，在日降雨量為15mm時，改變碎石層的厚度，進(jìn)行了4組實驗，第 一組裝置中碎石層厚度為為2-3畑1，第二組裝置中碎石層厚度為3-5cm，第Ξ組裝置中碎石 層厚度為5-7cm，第四組裝置未設(shè)置碎石層。用運4套裝置分別采集雨水。將采到的雨水及時 送往實驗室進(jìn)行分析，保證24h內(nèi)分析完成，分析指標(biāo)包括亞硝氮、硝態(tài)氮、氨氮、總氮、總 憐、COD、SS W及抑。測得數(shù)據(jù)見表2。
[0056] 表2碎石層厚度對雨水性質(zhì)的影響 [0化7]
[005引結(jié)果顯示:如圖4,對四種采樣裝置采集的雨水的7種指標(biāo)(亞硝氮、硝態(tài)氮、氨氮、 總氮、總憐、C0DW及SS)進(jìn)行對比，無碎石層采集的雨水理論上最接近于原始雨水。添加碎 石層的裝置采集到的雨水各項指標(biāo)大體上小于無碎石層，且隨著碎石層厚度的增加水質(zhì)指 標(biāo)呈下降趨勢，COD和SS的下降趨勢尤為明顯。為了避免吸水管的堵塞，同時最小化雨水水 質(zhì)的影響，本方法采用3-5cm作為碎石層的厚度。
[0059] 實施例4:普通采水方法與本發(fā)明方法進(jìn)行對比
[0060] 分別選用普通采集雨水方法和本方法進(jìn)行雨水采集。在日降雨量為5mm和15mm均 進(jìn)行了實驗。
[0061 ]表3不同采用方法的采樣時間對比
[0062]
[0063] 結(jié)果顯示:見表3，在日降雨量較低為5mm時，普通采集雨水方法無法采集到雨水， 但是本方法可W在42s內(nèi)采集到足夠多的雨水樣品（500mL)。并且通過對比可W看出，本方 法的采集時間短于普通采水方法?？梢?，本方法在降雨量較少和降雨量較多時均表現(xiàn)出優(yōu) 勢。
[0064] 雖然本發(fā)明已W較佳實施例公開如上，但其并非用W限定本發(fā)明，任何熟悉此技 術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍應(yīng)該W權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種徑流采集方法，其特征在于，所述方法是將水收集于集水溝，經(jīng)過集水溝內(nèi)的碎 石層過濾后流入蓄水池，從蓄水池底部進(jìn)行地表徑流采集。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述集水溝的側(cè)面為防滲層；防滲層上部 為碎石層，防滲層中部有空洞，經(jīng)碎石層過濾后的水從空洞流入集水溝下方的蓄水池，蓄水 池下部設(shè)有開口，通過吸水管與采水器相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碎石層厚度為3-5cm。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述碎石層材質(zhì)為鵝卵石，鵝卵石規(guī)格為 8-16mm〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蓄水池上部有一開口，連接進(jìn)水斗;進(jìn) 水斗上部連接集水溝，下部連接蓄水池。6. -種徑流采集系統(tǒng)，其特征在于，所述徑流采集系統(tǒng)包括集水溝、蓄水池、采水器;所 述集水溝的側(cè)面為防滲層，防滲層上部為碎石層;所述防滲層中部有空洞;所述蓄水池上部 有一開口，連接進(jìn)水斗，進(jìn)水斗上部連接集水溝、下部連接蓄水池;所述蓄水池下部設(shè)有開 口，通過吸水管與采水器相連。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的徑流采集系統(tǒng)，其特征在于，所述碎石層厚度為3-5cm。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的徑流采集系統(tǒng)，其特征在于，所述碎石層材質(zhì)為鵝卵石，鵝卵 石規(guī)格為8-16mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的徑流采集系統(tǒng)，其特征在于，所述空洞是一個或者多個;可選 地，所述空洞為圓形空洞;可選地，所述空洞的直徑為14cm。10. 權(quán)利要求6-9任一所述的徑流采集系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N1/20GK105823657SQ201610141410
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】汪鋒, 張雅晶, 錢莊, 張周, 繆恒鋒
【申請人】無錫市環(huán)境科學(xué)研究所, 江南大學(xué)