一种考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，包括一个导流槽，导流槽上游端设置有一个水压箱，导流槽中部设置有检测段，检测段上游位置竖向设置有滴管，检测段内还设置有流速测量系统，检测段的槽底设置有检测口，检测口下方设置有检测容器，检测容器内腔用于盛装待检测土体且检测容器上端口和检测口可拆卸地对接相连，检测容器具有透明材料制得的观察壁；还包括用于控制导流槽内流速的流速控制系统，以及用于控制导流槽内径流深度的径流深度控制结构。本发明专利技术能够方便研究土体渗透对上方径流的干扰影响，以及径流流速和水深变化对土体渗透的影响规律；同时还具有实施简单，操作方便，调节快捷，结构可靠等优点。

A rainfall infiltration simulation experiment system considering slope runoff

The invention discloses a rainfall infiltration simulation experiment system considering slope runoff, including a diversion trough, a water pressure tank at the upstream end of the diversion trough, a detection section at the middle part of the diversion trough, a drop tube at the upstream position of the detection section, a flow velocity measurement system at the detection section, and a trough bottom of the detection section. A detection vessel is arranged below the detection opening, and the detection vessel cavity is used for holding the soil to be tested and the upper end of the detection vessel is connected with the detection opening detachably, and the detection vessel has an observation wall made of transparent material; the detection vessel also includes a flow velocity control system for controlling the flow velocity in the diversion groove, and a flow conduction control system for controlling the flow velocity in the diversion groove. The depth control structure of runoff depth in the chute. The invention can conveniently study the interference effect of soil infiltration on the above runoff and the influence law of the change of runoff velocity and water depth on the soil infiltration, and has the advantages of simple implementation, convenient operation, quick adjustment and reliable structure.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统
本专利技术涉及土体渗流试验研究领域，特别是涉及一种考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统。
技术介绍
饱和/非饱和土体的渗透是降雨诱发滑坡、农田水渠灌溉及河流渗流补给过程需要考虑的重要动态过程。以降雨诱发滑坡为例，滑坡是世界各地地质自然灾害最常见的形式，而其中降雨诱发滑坡是主要的因素，我国正在高速建设中，这导致滑坡灾害更为频繁，特别是西南山区受到降雨诱发滑坡的威胁，造成了许多生命及财产的损伤，限制了社会建设及生产的发展，因此对于边坡稳定性的影响的评价就显得特别重要；通常对于边坡稳定性分析忽略了降雨入渗的过程的影响，对于降雨产流后的径流模式对入渗的影响进而分析边坡稳定性则显得更为少见，对降雨诱发失稳的原因，除了边坡形态、岩土性质和地质结构等内在因素，包括降雨入渗后基质吸力减小、孔隙水压力升高、边坡自重增加和渗流作用等也是非常重要的因素，而对于这些影响因素的研究就需要我们对降雨入渗的过程进行有效的分析；对于降雨渗透的过程，已经有一些对于一维的入渗和二维入渗边坡降雨的数值模型及模型槽实验研究，其中一维入渗考虑了降雨的垂直入渗过程，二维入渗模型则可以考虑降雨侧向流动和垂直入渗。但一般的降雨模型忽略了降雨径流的影响，有考虑降雨径流的模型一般也只把径流当作坡面增加的水头来考虑，但径流的另外一个重要的物理量流速则没有考虑，而径流流速对降雨入渗有着重要的影响，需要我们在分析降雨入渗的过程中纳入，否则会导致我们对边坡稳定性分析产生误差。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种能够方便研究土体渗透对上方径流的干扰影响，以及径流流速和水深变化对土体渗透的影响规律的考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统。且使其具有实施简单，操作方便，调节快捷，结构可靠等优点。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，包括一个导流槽，导流槽一端为用于进水的上游端且另一端为用于出水的下游端，导流槽上游端设置有一个水压箱，水压箱下端出水口正对导流槽上游端入口设置，导流槽中部设置有检测段，检测段上游位置竖向设置有滴管，检测段内还设置有流速测量系统，检测段的槽底设置有检测口，检测口下方设置有检测容器，检测容器内腔用于盛装待检测土体且检测容器上端口和检测口可拆卸地对接相连，检测容器具有透明材料制得的观察壁；还包括用于控制导流槽内流速的流速控制系统，以及用于控制导流槽内径流深度的径流深度控制结构。这样，该试验装置试验时，可以依靠水压箱提供水流，依靠流速控制系统控制和调节导流槽内水流速度，依靠径流深度控制结构控制和调节导流槽内水流深度，再依靠滴管连续滴入有色液体进入到水流呈线状，以观察有色液体在导流槽中的流动情况以及在检测容器中的渗透情况；同时可以根据流速测量系统检测流速，观察渗透作用对流速变化的影响，以及确认不同流速以及不同水深情况下对应的渗透变化情况，更好地实现对土体渗透作用的研究。作为优化，所述径流深度控制结构包括位于导流槽下游端端口位置设置的一个下游水闸，下游水闸的闸门的伸缩控制机构位于下方且能够带动该闸门向下缩回到导流槽槽底，还包括位于导流槽上端端口和水压箱下端出口之间的上游水闸，上游水闸的闸门的伸缩控制机构位于上方且能够带动该闸门向上缩回。这样，可以通过上下调节下游水闸的闸门和上游水闸的闸门高度位置，控制水压箱出水断面面积以及导流槽下游闸门拦截面积来控制检测段的径流深度，具有结构简单，控制方便快捷高效可靠等优点。具体水深控制时，可以控制上游水闸闸门开口高度与下游水闸闸门闭口高度相等，实现对导流槽水深的绝对控制。作为优化，所述流速控制系统包括一个供水箱，供水箱通过水泵和供水管与水压箱相连并供水，所述水泵和供水管供水能力能够大于水压箱出水能力，流速控制系统还包括一个控制水闸，控制水闸对应设置在水压箱侧壁的一个控制闸口上，控制水闸的闸门的伸缩控制机构位于下方且能够带动该闸门向下缩回，使得控制水闸的闸门的上端面形成溢流水位控制线，控制水闸的闸门的上端固定连接有一个向外下方延伸的溢流槽，溢流槽外端正对设置在供水箱上端开口上方。这样，试验时，通过水泵和供水管道向水压箱供水，然后打开水压箱出水口出水，控制供水管道供水量大于水压箱出水量，使得部分供水从出水口出水，其余部分供水从溢流槽回流到供水箱。这样保持水压箱水位始终处于溢流槽所在高度，水压箱内水压稳定，进而保持水压箱下端出水口的出水流速稳定，利于提供稳定的水流速度以供试验，提高试验精确度。同时，当需要调整水流速度的时候，只需上下调整控制水闸的闸门高度，进而即可方便快捷地调整流速到所需大小，实现流速的调整以更好地满足试验需求。进一步地，所述导流槽下游端出口下方设置有收集槽，收集槽通过回流管道和供水箱相连。这样实现了水的循环利用，保证供水箱能够持续提供充足的供水，保证整个试验的持续稳定进行。作为另一种优化，所述流速控制系统包括一个和水压箱间隔并列设置的蓄水箱，蓄水箱通过升降调节机构安装在一个水箱支架上，蓄水箱通过下方的管道和水压箱相连并构成连通器，蓄水箱内腔上部固定设置有进水管，进水管上安装有水位开关，进水管通过进水软管和水源相连；进水管进水能力能够大于水压箱出水能力。这样，试验时，通过蓄水箱向水压箱供水，然后依靠进水管和水位开关对蓄水箱进水并保持蓄水箱内水位不变，依靠连通器原理，保证水压箱内水位高度不变，保持水压箱内水压稳定，进而保持水压箱下端出水口的出水流速稳定，利于提供稳定的水流速度以供试验，提高试验精确度。同时，当需要调整水流速度的时候，只需上下调整蓄水箱所在高度位置，即可依靠连通器原理方便快捷地调整水压箱内液面高度，进而即可方便快捷地调整流速到所需大小，实现流速的调整以更好地满足试验需求。其中，升降调节机构可以采用现有技术中能够实现升降调节控制的已有机构，例如竖向设置且一端固定在水箱支架另一端固定在蓄水箱上的电动伸缩杆或液压伸缩缸，或者丝杠竖向设置的丝杠螺母传动机构，或者直接采用固定在蓄水箱上的抱箍沿水箱支架上竖向的安装杆调节固定位置等各种结构方式均可。作为优化，所述流速测量系统包括上下连通且竖向设置的一根侧压管和一根正压管，侧压管和正压管顺水流方向正对且间隔设置，侧压管位于正压管上游端，正压管下端具有一段90度折向的折弯段且使得折弯段外端管口正对侧压管下端管口，侧压管和正压管均固定在一个安装支架上且使得正压管折弯段外端管口和侧压管下端管口均位于导流槽检测段内靠近槽底位置；侧压管和正压管均为透明材质制得且管壁沿竖向设置有刻度线；流速测量系统还包括一个镜头方向正对正压管和侧压管设置的摄像机，摄像机和计算机相连。这样，试验时，侧压管由于和水流方向基本垂直，受水流侧向压力会在管内形成一段向上的水柱，正压管下端正对水流冲击受正向水压会在管内形成一段高于侧压管内水柱的水柱。摄像机拍摄图像后，传递到计算机，可以通过图分析软件获得水柱高度差。同时由于正压管折弯段管口和侧压管下端管口间距为已知固定距离，故结合伯努利方程，可以通过计算机计算出正压管管口流速大小，实现水流速度检测，确定不同试验情况下的水流速度大小。故具有结构简单，检测方便快捷可靠的优点。其中图像分析软件为计算机领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，包括一个导流槽，导流槽一端为用于进水的上游端且另一端为用于出水的下游端，导流槽上游端设置有一个水压箱，水压箱下端出水口正对导流槽上游端入口设置，导流槽中部设置有检测段，检测段上游位置竖向设置有滴管，检测段内还设置有流速测量系统，检测段的槽底设置有检测口，检测口下方设置有检测容器，检测容器内腔用于盛装待检测土体且检测容器上端口和检测口可拆卸地对接相连，检测容器具有透明材料制得的观察壁；还包括用于控制导流槽内流速的流速控制系统，以及用于控制导流槽内径流深度的径流深度控制结构。

【技术特征摘要】
1.一种考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，包括一个导流槽，导流槽一端为用于进水的上游端且另一端为用于出水的下游端，导流槽上游端设置有一个水压箱，水压箱下端出水口正对导流槽上游端入口设置，导流槽中部设置有检测段，检测段上游位置竖向设置有滴管，检测段内还设置有流速测量系统，检测段的槽底设置有检测口，检测口下方设置有检测容器，检测容器内腔用于盛装待检测土体且检测容器上端口和检测口可拆卸地对接相连，检测容器具有透明材料制得的观察壁；还包括用于控制导流槽内流速的流速控制系统，以及用于控制导流槽内径流深度的径流深度控制结构。2.如权利要求1所述的考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，所述径流深度控制结构包括位于导流槽下游端端口位置设置的一个下游水闸，下游水闸的闸门的伸缩控制机构位于下方且能够带动该闸门向下缩回到导流槽槽底，还包括位于导流槽上端端口和水压箱下端出口之间的上游水闸，上游水闸的闸门的伸缩控制机构位于上方且能够带动该闸门向上缩回。3.如权利要求1所述的考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，所述流速控制系统包括一个供水箱，供水箱通过水泵和供水管与水压箱相连并供水，所述水泵和供水管供水能力能够大于水压箱出水能力，流速控制系统还包括一个控制水闸，控制水闸对应设置在水压箱侧壁的一个控制闸口上，控制水闸的闸门的伸缩控制机构位于下方且能够带动该闸门向下缩回，使得控制水闸的闸门的上端面形成溢流水位控制线，控制水闸的闸门的上端固定连接有一个向外下方延伸的溢流槽，溢流槽外端正对设置在供水箱上端开口上方。4.如权利要求3所述的考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，所述导流槽下游端出口下方设置有收集槽，收集槽通过回流管道和供水箱相连。5.如权利要求1所述的考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，所述流速控制系统包括一个和水压箱间隔并列设置的蓄水箱，蓄水箱通过升降调节机构安装在一个水箱支架上，蓄水箱通过下方的管道和水压箱相连并构成连通器，蓄水箱内腔上部固定设置有进水管，进水管上安装有水位开关，进水管通过进水软管和水源相连；进水管进水能力能够大于水压箱出水能力。6.如权利要求1所述的考虑坡面径流的降雨入渗模拟实验系统，其特征在于，所述流速测量系统包括上下连通且竖向设置的一根侧压管和一根正压管，侧压管和正压管顺水流方向正对且间隔设置，侧压管位于正压管上...

【专利技术属性】
技术研发人员：文海家，黄雪浪，张岩岩，李洋，林渝，胡晶，谢朋，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50