一种高效的径流采样方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效的径流采样方法，属于环境技术领域。本发明的径流采样方法，包括集水沟、防渗层、碎石层、不锈钢网、进水斗、蓄水池、过滤头、吸水管、采水器。雨水通过地表径流汇集于所述集水沟，经过集水沟中的碎石层进行过滤，过滤掉地表径流时参杂的泥土、树叶等杂质，可以防止采水器的堵塞。经过过滤的雨水流入所述蓄水池，然后从蓄水池底部进行样品采集。本系统流程简单，方法容易掌握，施工方便，并且在降雨量少的时候也可以采集到足够的样品。
【专利说明】
-种高效的径流采样方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种高效的径流采样方法，属于环境技术领域。
【背景技术】
[0002] 如今水体污染日益严重，其中面源污染（非点源污染）是受纳水体污染主要的来 源，面源污染是指在降雨等冲刷作用下，各类污染物从非特定地点通过径流而汇入河流、湖 泊和水库等受纳水体，引起水体的各种污染，主要包括:有机污染、水体富营养化或有毒有 害等其他形式的污染。面源污染主要分为由广大农村地区地表径流引起的农业面源污染和 城市降雨径流引起的城市面源污染。城市降雨径流污染是指在降雨条件下，径流冲刷地表， 径流污染物通过排水系统的传输，使水体受到污染，其污染物主要油类、盐分、颗粒物、重金 属、有机物、氮、憐、悬浮固体及有毒物质等。由于对城市环境的重视，对城市降雨径流的研 究热度也是居高不下。
[0003] 经过半个世纪的研究，国外发达国家在城市降雨径流面源污染的控制方面已经积 累了丰富的实践经验，并取得了大量的研究成果。Sartor等研究发现，在街道表面沉积的污 染物中约6%的极细小颗粒具有相对较大的污染潜力，占总污染负荷中B0化的25%，氮、憐 营养物的33-50%，重金属的50% W上。近些年研究发现，憐是降雨径流中最主要的污染物 之一，也是引起水体富营养化的主要限制因子之一，由于其扩散系数较低，容易在地表水体 中沉积，而受到广泛关注。
[0004] 影响城市降雨径流面源污染的因素很多，且多具有随机性，所W，为了能准确有效 地掌握径流污染特征，需要进行大量的降雨监测作为数据基础，并根据其对研究目标进行 相关的数据分析。现有的雨水采集方法，一般是采用自动采样器，而自动采样器只有达到预 设的降雨量时才开始启动采样器，自动采样，所W如果降雨量太少，采样器就不会启动。所 W目前的与水采集方法在降雨量较少的时候无法收集到足够多的雨水。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本发明采用了集水沟的形式，将雨水汇集于集水沟中，运样在 降雨量少时，集水沟中仍然有足够多的雨水，克服了 W往采水方法采不到水的弊端。另外， 本发明设置了碎石层，主要对雨水起到初步过滤的作用，可W过滤掉地表径流时混入的± 壤、落叶、泥沙等杂质，在保证雨水特性不变的前提下，防止了采水器的堵塞。所W发明提供 了一种高效的雨水采集方法。
[0006] 本发明的第一个目的是提供一种径流采集方法，可W在降雨量少的时候采到足够 的样品，而且可W保证雨水特性基本不变，也不存在采水器堵塞的问题。
[0007] 所述径流采集方法，是将水收集于集水沟，经过集水沟内的碎石层过滤后流入蓄 水池，从蓄水池底部进行地表径流采集，可W高效的收集地表径流。
[000引在本发明的一种实施方式中，所述集水沟的侧面为防渗层;防渗层上部为碎石层， 防渗层中部有空桐，经碎石层过滤后的水从空桐流入集水沟下方的蓄水池，蓄水池下部设 有开口，通过吸水管与采水器相连。
[0009] 在本发明的一种实施方式中，所述集水沟的长度为Im，宽度为30cm，深度为20- 15cm。
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述集水沟的中间深度为20cm，两边深度为15cm(l 米长的沟槽，中间部分更深一些，使雨水可W更好的汇聚在里面）。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，所述集水沟两侧为防渗层。
[0012] 在本发明的一种实施方式中，所述防渗层为防渗复合±工膜。
[0013] 在本发明的一种实施方式中，所述碎石层厚度为3-5cm。
[0014] 在本发明的一种实施方式中，所述碎石层材质为碟卵石，碟卵石规格为8-16mm。
[0015] 在本发明的一种实施方式中，所述空桐为一个或者多个，优选为圆形空桐。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，所述空桐的直径为14cm。
[0017] 在本发明的一种实施方式中，所述蓄水池上部有一开口，连接进水斗;进水斗上部 连接集水沟，下部连接蓄水池。
[0018] 在本发明的一种实施方式中，所述进水斗下部直径为3畑1，上部直径为14畑1。
[0019] 在本发明的一种实施方式中，所述进水斗用不诱钢网封闭。
[0020] 在本发明的一种实施方式中，所述不诱钢网网孔(毫米)为6.4*6.4,丝径(BWG)为 24。
[0021 ]在本发明的一种实施方式中，所述蓄水池置于集水沟正下方。
[0022] 在本发明的一种实施方式中，所述蓄水池为密封圆柱形，直径为15畑1，高为10cm， 材质为不诱钢。
[0023] 在本发明的一种实施方式中，所述吸水管前端设有过滤头。
[0024] 在本发明的一种实施方式中，所述蓄水池下部2cm处有一开口，插入ISC06712系列 自动采样器标配吸水管，连接蓄水池与采水器。吸水管前端为ISC06712系列自动采样器标 配过滤头。
[0025] 本发明的第二个目的是提供一种径流采集系统，所述采集系统包括集水沟、蓄水 池、采水器;所述集水沟的侧面为防渗层，防渗层上部为碎石层;所述防渗层中部有空桐;所 述蓄水池上部有一开口，连接进水斗，进水斗上部连接集水沟、下部连接蓄水池;所述蓄水 池下部设有开口，通过吸水管与采水器相连。
[0026] 在本发明的一种实施方式中，所述集水沟的长度为Im，宽度为30cm，深度为20- 15cm。
[0027] 在本发明的一种实施方式中，所述集水沟的中间深度为20cm，两边深度为15cm。 [00%]在本发明的一种实施方式中，所述防渗层为防渗复合±工膜。
[0029] 在本发明的一种实施方式中，所述碎石层厚度为3-5cm。
[0030] 在本发明的一种实施方式中，所述碎石层材质为碟卵石，碟卵石规格为8-16mm。
[0031] 在本发明的一种实施方式中，所述空桐为一个或者多个;优选为圆形空桐;更优选 地空桐的直径为14cm。
[0032] 在本发明的一种实施方式中，所述进水斗下部直径为3cm，上部直径为14cm。
[0033] 在本发明的一种实施方式中，所述进水斗用不诱钢网封闭。
[0034] 在本发明的一种实施方式中，所述不诱钢网网孔(毫米)为6.4*6.4,丝径(BWG)为 24。
[0035] 在本发明的一种实施方式中，所述蓄水池置于集水沟正下方。
[0036] 在本发明的一种实施方式中，所述蓄水池为密封圆柱形，直径为15畑1，高为10cm， 材质为不诱钢。
[0037] 在本发明的一种实施方式中，所述吸水管前端设有过滤头。
[0038] 在本发明的一种实施方式中，所述蓄水池下部2cm处有一开口，插入ISC06712系列 自动采样器标配吸水管，连接蓄水池与采水器。吸水管前端为ISC06712系列自动采样器标 配过滤头。
[0039] 本发明的有益效果：
[0040] 采用本发明的径流采集方法，克服了现有采集方法存在的在降雨量少时采不到水 的弊端，在可W保证雨水特性不变的前提下防止了采水器的堵塞;也缩短了降雨量较多时 所需的采集时间；总之，在降雨量较少和降雨量较多时均表现出优势。此外，本发明的系统 结构简单，施工方便。
【附图说明】
[0041] 图1径流采集系统剖面图；其中：1.集水沟，2.防渗层，3.碎石层，4.不诱钢网，5.进 水斗，6.蓄水池，7.过滤头，8.吸水管，9.采水器；
[0042] 图2径流采集系统左视图；其中：1.集水沟，2.防渗层，3.碎石层，4.不诱钢网，5.进 水斗，6.蓄水池，7.过滤头，8.吸水管，9.采水器；
[0043] 图3碎石层碟卵石大小对雨水性质的影响；
[0044] 图4碎石层厚度对雨水性质的影响。
【具体实施方式】
[0045] 本发明的雨水面源污染采样方法用来收集地表径流的雨水，下面通过实施案例对 本发明给予进一步详细的说明。
[0046] 实施例1:
[0047] 如图1所示，雨水面源污染采集方法主体包括一个集水沟和一个蓄水池，所述集水 沟深度为15-20畑1，长度为Im。防止收集于集水沟的雨水渗透到±地中，在集水沟的两侧铺 设一层厚度为1cm的防渗层。防渗层上部为厚度为3-5cm的碎石层，主要起到初级过滤的作 用，阻拦雨水中参杂的±壤、树叶等杂质，防止堵塞采水器。经过碎石层过滤的雨水流入蓄 水池中，从而收集到杂质较少的雨水。在蓄水池下部打开一个小口子，采水器的吸水管从此 进入，收集雨水。蓄水池为封闭装置，材质为不诱钢，埋于±壤中，放置在集水沟正下方。蓄 水池的尺寸为直径14畑1，高10cm的圆柱体。连接集水沟和蓄水池的进水斗上部用不诱钢网 盖住，不诱钢网网孔(毫米)为6.4*6.4,丝径(BWG)为24,目的是防止碎石进入蓄水池。
[0048] 结果显示：在日降雨量在10mm时，50s可收集满一个采样瓶，采样瓶的体积为 500ml。可见本系统可W很好的收集低降雨量时径流雨水。
[0049] 实施例2:碎石层碟卵石大小对雨水性质的影响
[0050] 采用图1所示方法，在日降雨量为15mm时，改变碎石层填充物碟卵石的粒径大小， 进行了 4组实验，第一组装置中碟卵石粒径大小为4-8mm，第二组装置中碟卵石粒径大小为 8-16mm，第Ξ组装置中碟卵石粒径大小为16-24mm，第四组装置未设置碎石层。用运4套装置 分别采集雨水。将采到的雨水及时送往实验室进行分析，保证24h内分析完成，分析指标包 括亚硝氮、硝态氮、氨氮、总氮、总憐、COD、SSW及抑。测得数据见表1。
[0051 ]表1碎石层碟卵石大小对雨水性质的影响
[0化2]
[0053] 结果显示:如图3,对四种采样装置采集的雨水的7种指标(亚硝氮、硝态氮、氨氮、 总氮、总憐、C0DW及SS)进行对比，无碎石层采集的雨水理论上最接近于原始雨水。粒径大 小为4-8mm的采样装置采集到的雨水各项指标均小于无碎石层，粒径大小为8-16和16-24mm 采集到的雨水指标与无碎石层的指标接近，但是粒径为16-24mm的采样装置过滤效果差，采 水器的过滤头发生了轻微堵塞。可见，碟卵石粒径为8-16mm最为恰当。所W本方法选择了 8- 16mm粒径的碟卵石填充碎石层。
[0054] 实施例3:碎石层厚度对雨水性质的影响
[0055] 采用图1所示方法，在日降雨量为15mm时，改变碎石层的厚度，进行了4组实验，第 一组装置中碎石层厚度为为2-3畑1，第二组装置中碎石层厚度为3-5cm，第Ξ组装置中碎石 层厚度为5-7cm，第四组装置未设置碎石层。用运4套装置分别采集雨水。将采到的雨水及时 送往实验室进行分析，保证24h内分析完成，分析指标包括亚硝氮、硝态氮、氨氮、总氮、总 憐、COD、SS W及抑。测得数据见表2。
[0056] 表2碎石层厚度对雨水性质的影响 [0化7]
[005引结果显示:如图4,对四种采样装置采集的雨水的7种指标(亚硝氮、硝态氮、氨氮、 总氮、总憐、C0DW及SS)进行对比，无碎石层采集的雨水理论上最接近于原始雨水。添加碎 石层的装置采集到的雨水各项指标大体上小于无碎石层，且随着碎石层厚度的增加水质指 标呈下降趋势，COD和SS的下降趋势尤为明显。为了避免吸水管的堵塞，同时最小化雨水水 质的影响，本方法采用3-5cm作为碎石层的厚度。
[0059] 实施例4:普通采水方法与本发明方法进行对比
[0060] 分别选用普通采集雨水方法和本方法进行雨水采集。在日降雨量为5mm和15mm均 进行了实验。
[0061 ]表3不同采用方法的采样时间对比
[0062]
[0063] 结果显示:见表3，在日降雨量较低为5mm时，普通采集雨水方法无法采集到雨水， 但是本方法可W在42s内采集到足够多的雨水样品（500mL)。并且通过对比可W看出，本方 法的采集时间短于普通采水方法。可见，本方法在降雨量较少和降雨量较多时均表现出优 势。
[0064] 虽然本发明已W较佳实施例公开如上，但其并非用W限定本发明，任何熟悉此技 术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范 围应该W权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1. 一种径流采集方法，其特征在于，所述方法是将水收集于集水沟，经过集水沟内的碎 石层过滤后流入蓄水池，从蓄水池底部进行地表径流采集。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集水沟的侧面为防渗层；防渗层上部 为碎石层，防渗层中部有空洞，经碎石层过滤后的水从空洞流入集水沟下方的蓄水池，蓄水 池下部设有开口，通过吸水管与采水器相连。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碎石层厚度为3-5cm。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碎石层材质为鹅卵石，鹅卵石规格为 8-16mm〇5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蓄水池上部有一开口，连接进水斗;进 水斗上部连接集水沟，下部连接蓄水池。6. -种径流采集系统，其特征在于，所述径流采集系统包括集水沟、蓄水池、采水器;所 述集水沟的侧面为防渗层，防渗层上部为碎石层;所述防渗层中部有空洞;所述蓄水池上部 有一开口，连接进水斗，进水斗上部连接集水沟、下部连接蓄水池;所述蓄水池下部设有开 口，通过吸水管与采水器相连。7. 根据权利要求6所述的径流采集系统，其特征在于，所述碎石层厚度为3-5cm。8. 根据权利要求7所述的径流采集系统，其特征在于，所述碎石层材质为鹅卵石，鹅卵 石规格为8-16mm。9. 根据权利要求6所述的径流采集系统，其特征在于，所述空洞是一个或者多个;可选 地，所述空洞为圆形空洞;可选地，所述空洞的直径为14cm。10. 权利要求6-9任一所述的径流采集系统在环境领域的应用。
【文档编号】G01N1/20GK105823657SQ201610141410
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】汪锋, 张雅晶, 钱庄, 张周, 缪恒锋
【申请人】无锡市环境科学研究所, 江南大学