一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法，涉及水土保持技术领域，包括供液机构、降雨机构、支撑机构和溅蚀机构，降雨机构包括雨滴发生器、供液筒、平移驱动组件和雨量筒，雨滴发生器包括槽体和多个针头，槽体底部设置有多个通孔，针头用于安装于通孔上，多个针头分为多种型号，不同型号的针头的内径不同，供液筒上设置有位移传感器；供液机构包括水箱、止水夹、软管和流量控制器，位移传感器与流量控制器信号连接；溅蚀机构位于支撑板的下方，溅蚀机构包括支架、活动槽、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘和溅蚀环刀。该试验装置及试验方法能够进行降雨强度连续变换的土壤溅蚀试验，操作简单，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法
本专利技术涉及水土保持
，特别是涉及一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法。
技术介绍
土壤侵蚀是限制当今人类生存和发展的全球性问题之一，不仅会导致土壤资源的流失和土地生产力下降从而影响农业生产，侵蚀产生的泥沙还会造成河塘、水库的淤积和水体面源污染。土壤侵蚀严重影响全球社会经济与环境的可持续发展。我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一，侵蚀的面积广、强度大、危害严重。因此，对于土壤侵蚀的研究至关重要。水力侵蚀是全球分布最广的一种土壤侵蚀形式。溅蚀是水力侵蚀的最初形式，是指由于降雨雨滴打击土壤表层导致土壤颗粒分散和迁移的一种侵蚀过程，是土壤侵蚀过程的前期阶段和关键环节，为坡面土壤侵蚀提供了丰富的物质基础。目前，土壤溅蚀的研究主要是在模拟降雨或者天然降雨条件下借助相关设备进行定量研究。但现有的人工模拟降雨系统由于其局限性，不能很好的模拟雨滴打击地表过程。新型的针式降雨系统虽然可以较好的还原雨滴打击地表过程，且能够模拟不同降雨强度、不同雨滴直径的溅蚀过程，但其多用于进行单雨强情况下的研究，无法探索自然降雨状态下连续降雨过程中雨滴大小变化对地表土壤溅蚀的影响过程。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法，能够进行降雨强度连续变换的土壤溅蚀试验，操作简单，适用范围广。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，包括供液机构、降雨机构、支撑机构和溅蚀机构，所述支撑机构包括支撑架和设置于所述支撑架上方的支撑板，所述支撑板中部设置有开口，所述降雨机构包括雨滴发生器、供液筒、平移驱动组件和雨量筒，所述雨滴发生器包括槽体和多个针头，所述槽体设置于所述支撑板上并与所述开口位置相对应，所述槽体底部设置有多个通孔，所述针头用于安装于所述通孔上，且所述针头位于所述槽体下方，多个所述针头分为多种型号，不同型号的所述针头的内径不同，所述供液筒为下端敞口结构，所述供液筒的下端与所述槽体底部的上表面相贴合，所述平移驱动机构用于驱动所述供液筒在所述槽体中沿长度方向运动，所述供液筒上设置有位移传感器；所述供液机构包括水箱、止水夹、软管和流量控制器，所述水箱设置于所述槽体上方，所述水箱通过所述软管与所述供液筒上端连接，所述止水夹和所述流量控制器均设置于所述软管上，所述位移传感器与所述流量控制器信号连接；所述溅蚀机构位于所述支撑板的下方，所述溅蚀机构包括支架、活动槽、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘和溅蚀环刀，所述活动槽一侧与所述支架转动连接，所述角度调节组件用于调节所述活动槽的倾斜角度，所述活动槽中安装有所述传送组件，所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，所述溅蚀环刀用于放入所述溅蚀盘中，所述溅蚀盘底部设置有多个排水孔。优选地，所述降雨机构还包括两个限位绳，所述限位绳的两端分别与所述槽体的左右两端连接，所述供液筒的前后两侧对称设置有两个条形卡槽，一个所述限位绳安装于一个所述条形卡槽中，所述供液筒下端包裹有橡胶。优选地，所述平移驱动组件包括两个驱动电机和两个连接绳，两个所述驱动电机分别固定于所述支撑板的左右两端，所述供液筒的左右两侧分别固定有一个所述连接绳，一个所述连接绳缠绕于一个所述驱动电机的输出轴上。优选地，所述支撑架包括四个可调支腿，所述可调支腿包括多个套筒、所述锁紧螺钉和多个由上至下依次连接的伸缩管，最上端的所述伸缩管固定于所述支撑板下方，各所述伸缩管下端设置有一个所述套筒，下方的所述伸缩管套设于相邻的上方的所述伸缩管中，各所述套筒下端的侧壁上安装有一个所述锁紧螺钉。优选地，所述角度调节组件包括千斤顶、立柱、托盘、滑块和滑轨，所述滑轨沿长度方向固定于所述活动槽底部的下表面，所述滑块滑动安装于所述滑轨上，所述托盘固定于所述支架下部，所述千斤顶安装于所述托盘中，所述千斤顶上设置有所述立柱，所述立柱上端与所述滑块铰接，所述支架底部设置有多个滑轮。优选地，所述溅蚀机构还包括角度盘、指针和两个支块，所述活动槽一侧的前后两端分别固定有一个连接杆，两个所述支块分别固定于所述支架一侧的前后两端，一个所述连接杆转动安装于一个所述支块中，所述角度盘固定于一个所述支块上，所述指针固定于一个所述连接杆的外端圆面上，且所述指针沿所述连接杆的外端圆面的径向延伸设置，所述指针与所述角度盘位置相对应。优选地，所述传送组件包括传送电机、传送带、链条、第一齿轮、第二齿轮、主动轴和从动轴，所述主动轴和所述从动轴分别转动安装于所述活动槽的左右两端，所述传送带绕设于所述主动轴和所述从动轴上，所述传送电机安装于所述活动槽一端，所述第一齿轮固定于所述传送电机的输出轴上，所述第二齿轮固定于所述主动轴上，所述链条绕设于所述第一齿轮和所述第二齿轮上。优选地，所述传送带上设置有固定架，所述溅蚀盘设置于所述固定架上，所述溅蚀盘中设置有环刀固定卡扣，所述环刀固定卡扣用于安装所述溅蚀环刀。本专利技术还提供一种基于模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置的试验方法，包括以下步骤：步骤一、将风干、过筛后的土样填入所述溅蚀环刀，根据容重计算填入量，再喷水湿润土壤，使土壤达到相应的含水量；步骤二、根据试验需求将不同型号的所述针头沿所述槽体的长度方向依次安装于多个所述通孔上，打开所述止水夹，使水由所述软管流经所述流量控制器再流向所述供液筒，所述位移传感器用于测定所述供液筒与所述槽体一端的初始位置之间的距离，位移在L时的降雨量可以根据所述针头的内径和数量计算得到，不同位移对应的流量可根据计算结果提前设定，由所述位移传感器反馈给所述流量控制器进行流量调节，使得所述供液筒内水位达到试验要求并保持不变；步骤三、将所述雨量筒放置在所述槽体的初始位置的正下方，多次测量初始位置处的降雨量和降雨强度并计算降雨量和降雨强度的实际平均值，同时可计算降雨均匀度，可与降雨量和降雨强度的设计值做对比，若降雨量和降雨强度的实际平均值与降雨量和降雨强度的设计值不同，通过调节所述流量控制器使得降雨量和降雨强度的实际平均值与降雨量和降雨强度的设计值一致，并保证降雨均匀度达到85％；步骤四、通过所述角度调节组件调整活动槽的倾斜角度；步骤五、通过所述平移驱动组件将所述供液筒调节至初始位置，采用塞子将所述溅蚀盘上的所述排水孔堵住，将装有土样的所述溅蚀环刀放入所述溅蚀盘中，并用盖子将所述溅蚀盘盖住，然后将所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，并使得所述溅蚀盘位于所述供液筒正下方，通过调节所述平移驱动组件和所述传送组件使得所述供液筒与所述溅蚀盘在运动时保持在竖直方向上位置相对应；步骤六、打开所述平移驱动组件和所述传送组件，同时拿起所述盖子并开始计时，使得所述供液筒和所述溅蚀盘同步运动；步骤七、计时时间到时，所述溅蚀盘运动到终点，及时从所述传送组件上将所述溅蚀盘取下，关闭所述平移驱动组件和所述传送组件，关上所述止水夹；步骤八、将所述溅蚀盘由所述传送组件上取下，再将所述溅蚀环刀和所述塞子取下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，包括供液机构、降雨机构、支撑机构和溅蚀机构，所述支撑机构包括支撑架和设置于所述支撑架上方的支撑板，所述支撑板中部设置有开口，所述降雨机构包括雨滴发生器、供液筒、平移驱动组件和雨量筒，所述雨滴发生器包括槽体和多个针头，所述槽体设置于所述支撑板上并与所述开口位置相对应，所述槽体底部设置有多个通孔，所述针头用于安装于所述通孔上，且所述针头位于所述槽体下方，多个所述针头分为多种型号，不同型号的所述针头的内径不同，所述供液筒为下端敞口结构，所述供液筒的下端与所述槽体底部的上表面相贴合，所述平移驱动机构用于驱动所述供液筒在所述槽体中沿长度方向运动，所述供液筒上设置有位移传感器；所述供液机构包括水箱、止水夹、软管和流量控制器，所述水箱设置于所述槽体上方，所述水箱通过所述软管与所述供液筒上端连接，所述止水夹和所述流量控制器均设置于所述软管上，所述位移传感器与所述流量控制器信号连接；所述溅蚀机构位于所述支撑板的下方，所述溅蚀机构包括支架、活动槽、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘和溅蚀环刀，所述活动槽一侧与所述支架转动连接，所述角度调节组件用于调节所述活动槽的倾斜角度，所述活动槽中安装有所述传送组件，所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，所述溅蚀环刀用于放入所述溅蚀盘中，所述溅蚀盘底部设置有多个排水孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，包括供液机构、降雨机构、支撑机构和溅蚀机构，所述支撑机构包括支撑架和设置于所述支撑架上方的支撑板，所述支撑板中部设置有开口，所述降雨机构包括雨滴发生器、供液筒、平移驱动组件和雨量筒，所述雨滴发生器包括槽体和多个针头，所述槽体设置于所述支撑板上并与所述开口位置相对应，所述槽体底部设置有多个通孔，所述针头用于安装于所述通孔上，且所述针头位于所述槽体下方，多个所述针头分为多种型号，不同型号的所述针头的内径不同，所述供液筒为下端敞口结构，所述供液筒的下端与所述槽体底部的上表面相贴合，所述平移驱动机构用于驱动所述供液筒在所述槽体中沿长度方向运动，所述供液筒上设置有位移传感器；所述供液机构包括水箱、止水夹、软管和流量控制器，所述水箱设置于所述槽体上方，所述水箱通过所述软管与所述供液筒上端连接，所述止水夹和所述流量控制器均设置于所述软管上，所述位移传感器与所述流量控制器信号连接；所述溅蚀机构位于所述支撑板的下方，所述溅蚀机构包括支架、活动槽、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘和溅蚀环刀，所述活动槽一侧与所述支架转动连接，所述角度调节组件用于调节所述活动槽的倾斜角度，所述活动槽中安装有所述传送组件，所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，所述溅蚀环刀用于放入所述溅蚀盘中，所述溅蚀盘底部设置有多个排水孔。


2.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述降雨机构还包括两个限位绳，所述限位绳的两端分别与所述槽体的左右两端连接，所述供液筒的前后两侧对称设置有两个条形卡槽，一个所述限位绳安装于一个所述条形卡槽中，所述供液筒下端包裹有橡胶。


3.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述平移驱动组件包括两个驱动电机和两个连接绳，两个所述驱动电机分别固定于所述支撑板的左右两端，所述供液筒的左右两侧分别固定有一个所述连接绳，一个所述连接绳缠绕于一个所述驱动电机的输出轴上。


4.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述支撑架包括四个可调支腿，所述可调支腿包括多个套筒、所述锁紧螺钉和多个由上至下依次连接的伸缩管，最上端的所述伸缩管固定于所述支撑板下方，各所述伸缩管下端设置有一个所述套筒，下方的所述伸缩管套设于相邻的上方的所述伸缩管中，各所述套筒下端的侧壁上安装有一个所述锁紧螺钉。


5.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述角度调节组件包括千斤顶、立柱、托盘、滑块和滑轨，所述滑轨沿长度方向固定于所述活动槽底部的下表面，所述滑块滑动安装于所述滑轨上，所述托盘固定于所述支架下部，所述千斤顶安装于所述托盘中，所述千斤顶上设置有所述立柱，所述立柱上端与所述滑块铰接，所述支架底部设置有多个滑轮。


6.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述溅蚀机构还包括角度盘、指针和两个支块，所述活动槽一侧的前后两端分别固定有一个连接杆，两个所述支块分别固定于所述支架一侧的前后两端，一个所述连接杆转动安装于一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小金，严友进，戴全厚，赵敏，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52