CN104563055A - 一种模拟尾矿坝生态护坡系统 - Google Patents

Abstract

一种模拟尾矿坝生态护坡系统，属于模拟实验技术领域，是涉及一种模拟尾矿坝生态护坡系统。本发明提高了模拟自然风、自然光的真实性；构造简单，操作方便，且具有动态监测功能，实现对泥沙的损失率和降雨雨量同时监测。本发明包括降雨装置、监测装置、自然风模拟装置和自然光模拟装置，降雨装置由降雨架、水泵、蠕动泵、马氏瓶、带孔管路、连通管路、储水仓、带孔平板及若干个球针组成，监测装置由若干个种植槽、泥沙回收箱、水土流失自动监测系统、雨量测量装置及计算机组成，自然风模拟装置设置在种植槽的侧方，自然光模拟装置设置在种植槽的上方。

Description

一种模拟尾矿坝生态护坡系统

技术领域

本发明属于模拟实验技术领域，是涉及一种模拟尾矿坝生态护坡系统。

背景技术

美国等发达国家从20世纪80年代就意识到了道路、堤岸等工程建设对土壤侵蚀的影响。早在1981年和1994年，寇斯特(Costa J E)和拉罗(Lal R)通过研究认为，道路建设因形成大量的裸露面，加剧了土壤侵蚀和沉积的自然过程，但未进行大量的实验方面的研究。

我国道路及堤岸边坡土壤侵蚀过程机理研究是近几年才开始的。中山大学地理科学与区域规划系教授李志刚针对目前公路边坡冲刷防护研究的不足，在分析降雨击溅和径流形成过程的基础上，恰当地应用土力学与水力学相关理论和数学分析方法，初步分析了公路边坡冲刷的机理。长安大学学者罗斌以固液两相作用为基础，探讨了路基边坡冲刷过程中的土颗粒受力情况；从坡面流剪力和流速人手，对坡面冲刷的物理机制进行了有益的探讨。但其结论主要适用于遇水迅速崩解的粒状土的坡面冲刷。中国科学院力学研究所研究员李家春根据公路路肩的水力特点，应用径流剥蚀率概念理论分析了路肩及坡面暴雨冲刷，研究了黄土地区公路路堤边坡冲刷规律，指出黄土路堤的路肩和坡顶侵蚀在路堤边坡侵蚀中最严重。上述研究方法均不能得到泥沙的损失率和降雨雨量之间的关系；对滑坡进行的研究没有对比试验；在研究雨量冲刷时降雨强度的大小固定，不可调节。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种模拟尾矿坝生态护坡系统，该系统提高了模拟自然风、自然光的真实性；构造简单，操作方便，且具有动态监测功能，实现对泥沙的损失率和降雨雨量同时监测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟尾矿坝生态护坡系统，包括降雨装置、监测装置、自然风模拟装置和自然光模拟装置，降雨装置由降雨架、水泵、蠕动泵、马氏瓶、带孔管路、连通管路、储水仓、带孔平板及若干个球针组成，带孔管路设置在储水仓的上方，带孔管路与连通管路相连通，在连通管路上设置有水泵、蠕动泵、马氏瓶，储水仓设置在降雨架上，在储水仓底部设置有若干个球针，在储水仓的内壁上设置有滑槽，带孔平板通过滑槽设置在储水仓上、位于球针上方，监测装置由若干个种植槽、泥沙回收箱、水土流失自动监测系统、雨量测量装置及计算机组成，每个种植槽的前端均与一个泥沙回收箱相连，每个泥沙回收箱内均设置有水土流失自动监测系统，在每个种植槽内设置有雨量测量装置，雨量测量装置、水土流失自动监测系统分别与计算机相连，自然风模拟装置设置在种植槽的侧方，自然光模拟装置设置在种植槽的上方。

所述自然风模拟装置采用无叶风扇。

所述自然光模拟装置由白光发光二极管、蓝光发光二极管、补光发光二极管组成，白光发光二极管、蓝光发光二极管、补光发光二极管固定在降雨架上。

所述蠕动泵设置在水泵的上方，马氏瓶设置在蠕动泵的上方。

在所述连通管路上、位于蠕动泵与带孔管路之间设置有阀门。

在所述储水仓的底部设置有滚轮。

在所述降雨架上设置有遮雨帘。

在所述降雨架的底部设置有滑轮。

在所述种植槽的底部设置有液压装置。

所述雨量测量装置采用雨量计。

本发明的有益效果：

1、本发明采用了蠕动泵与马氏瓶，达到使水流均匀、稳定的目的；

2、本发明采用了带孔管路，使水压稳定，使降雨匀速、稳定；

3、本发明采用了带孔平板，控制雨量大小，方便操作；

4、本发明的种植槽由液压装置提供支撑力，可达到任意改变角度的目的；种植槽配备三个，可用于做对比实验；

5、本发明的水土流失自动监测系统和雨量测量装置分别与计算机相连，实现监测自动化；

6、本发明的自然光模拟装置利用光谱互补方法，完成太阳光的模拟；

7、本发明采用了自然风模拟装置-无叶风扇，将空气转化为自然风；

8、本发明将降雨装置与“自然风”和“自然光”模拟装置结合，节约空间，实现功能的多样性。

附图说明

图1是本发明的模拟尾矿坝生态护坡系统的结构示意图；

图2是本发明的储水仓、球针及带孔平板安装后的结构示意图；

图中，1--降雨架，2--水泵，3--蠕动泵，4--马氏瓶，5--带孔管路，6--连通管路，7--储水仓，8--带孔平板，9--球针，10--自然风模拟装置，11--自然光模拟装置，111--白光发光二极管，112--蓝光发光二极管，113--补光发光二极管，12--种植槽，13--泥沙回收箱，14--水土流失自动监测系统，15--雨量测量装置，16--计算机，17--液压装置，18--遮雨帘，19—滚轮，20--滑轮，21--阀门，22--滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种模拟尾矿坝生态护坡系统，包括降雨装置、监测装置、自然风模拟装置10和自然光模拟装置11，降雨装置由降雨架1、水泵2、蠕动泵3、马氏瓶4、矩形的带孔管路5、连通管路6、储水仓7、带孔平板8及若干个球针9组成，储水仓7为无盖长方形容器，带孔管路5设置在储水仓7的上方，带孔管路5使水流进入储水仓7时的压力稳定，带孔管路5与连通管路7相连通，在连通管路7上设置有水泵2、蠕动泵3、马氏瓶4，水泵2、蠕动泵3和马氏瓶4相连，达到供水压力稳定的目的，储水仓7设置在降雨架1上，在储水仓7底部设置有若干个球针9，在储水仓7的内壁上设置有滑槽22，带孔平板8通过滑槽22设置在储水仓7上，带孔平板8的孔与球针9相对应，带孔平板8能够沿着滑槽22移动，调节通过球针9的降雨量，监测装置由若干个种植槽12、泥沙回收箱13、水土流失自动监测系统14、雨量测量装置15及计算机16组成，每个种植槽12的前端均与一个泥沙回收箱13相连，每个泥沙回收箱13内均设置有水土流失自动监测系统14，在每个种植槽12内均设置有雨量测量装置15，雨量测量装置15、水土流失自动监测系统14分别与计算机16相连，自然风模拟装置10设置在种植槽12的侧方，自然光模拟装置11设置在种植槽12的上方，为种植槽12内的植物提供自然风和自然光。

所述自然风模拟装置10采用型号为RW-F1401A的无叶风扇，无叶风扇与电源连接后，可以通过调节风速、风向来实现自然风强度和方向的控制。

所述自然光模拟装置11由白光发光二极管111、蓝光发光二极管112、补光发光二极管113组成，白光发光二极管111、蓝光发光二极管112、补光发光二极管113固定在降雨架1上，白光发光二极管111位于种植槽12的左上方，蓝光发光二极管112位于种植槽12的右上方，补光发光二极管113位于种植槽12的后上方，白光发光二极管111、蓝光发光二极管112、补光发光二极管113与电源相连后，利用光谱互补原理模拟自然光。

所述蠕动泵3设置在水泵2的上方，马氏瓶4设置在蠕动泵3的上方。

在所述连通管路6上、位于蠕动泵3与带孔管路5之间设置有阀门21。

在所述储水仓7的底部设置有滚轮19，便于移动储水仓7。

在所述降雨架1上设置有遮雨帘18，防止雨水外溅，节约资源。

在所述降雨架1的底部设置有滑轮20，方便移动降雨架1。

在所述种植槽12的底部设置有液压装置17，液压装置17为种植槽12提供支撑力。

所述雨量测量装置15采用雨量计。

所述带孔平板8的材质为玻璃。

所述水土流失自动监测系统14的型号为BLJW-ZXY,所述白光发光二极管111的型号为FO603UWC,所述蓝光发光二极管112的型号为2B42HC100，所述补光发光二极管113的型号为3MMLED,所述蠕动泵3的型号为BT100-01，所述球针9的型号为Q21F-160P,所述马氏瓶4的型号为WI 100919。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

如图1、图2所示，首先在种植槽12内种植实验所需植物，按所需实验时间进行种苗培养，通过调节液压装置17，得到所需种植槽12的倾斜高度，为实验做准备，由于种植槽12有三个，方便进行数据对比。

开启自然风模拟装置10，其将空气转化为自然风，为种植槽12内的植物提供自然风。

开启水泵2，水由水泵2提供动力依次经过蠕动泵3和马氏瓶4、均匀稳定的进入带孔管路5内，水通过带孔管路5均匀等速的喷向储水仓7内，当储水仓7内的水浸没储水仓7底部的球针9时，水通过球针9流出储水仓7，实现降雨功能，由于储水仓7上方的水流均匀等速的流入储水仓7底部，当水淹没球针9开始降雨时的雨速、雨量是固定和稳定的，通过移动带孔平板8，雨量大小会随带孔平板8的移动过程逐渐变化，甚至不再降雨，达到控制雨量的目的；降雨过程中打开遮雨帘18，防止雨水外溅。

水通过储水仓7内的球针9降落到种植槽12内，雨量测量装置15将每个种植槽12内的降雨量数据传递给计算机16，当泥沙回收箱13内发生尾矿砂冲刷时，泥沙回收箱13内的水土流失自动监测系统14将泥沙的损失率数据传递给计算机16。

当夜间进行实验时，开启自然光模拟装置11，其利用光谱互补原理模拟自然光，为种植槽12内的植物提供自然光。

Claims (10)

1.一种模拟尾矿坝生态护坡系统，其特征在于包括降雨装置、监测装置、自然风模拟装置和自然光模拟装置，降雨装置由降雨架、水泵、蠕动泵、马氏瓶、带孔管路、连通管路、储水仓、带孔平板及若干个球针组成，带孔管路设置在储水仓的上方，带孔管路与连通管路相连通，在连通管路上设置有水泵、蠕动泵、马氏瓶，储水仓设置在降雨架上，在储水仓底部设置有若干个球针，在储水仓的内壁上设置有滑槽，带孔平板通过滑槽设置在储水仓上、位于球针上方，监测装置由若干个种植槽、泥沙回收箱、水土流失自动监测系统、雨量测量装置及计算机组成，每个种植槽的前端均与一个泥沙回收箱相连，每个泥沙回收箱内均设置有水土流失自动监测系统，在每个种植槽内设置有雨量测量装置，雨量测量装置、水土流失自动监测系统分别与计算机相连，自然风模拟装置设置在种植槽的侧方，自然光模拟装置设置在种植槽的上方。

2.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于所述自然风模拟装置采用无叶风扇。

3.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于所述自然光模拟装置由白光发光二极管、蓝光发光二极管、补光发光二极管组成，白光发光二极管、蓝光发光二极管、补光发光二极管固定在降雨架上。

4.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于所述蠕动泵设置在水泵的上方，马氏瓶设置在蠕动泵的上方。

5.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于在所述连通管路上、位于蠕动泵与带孔管路之间设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于在所述储水仓的底部设置有滚轮。

7.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于在所述降雨架上设置有遮雨帘。

8.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于在所述降雨架的底部设置有滑轮。

9.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于在所述种植槽的底部设置有液压装置。

10.根据权利要求1所述的模拟尾矿坝生态护坡系统,其特征在于所述雨量测量装置采用雨量计。