CN105973789A - 一种土遗址专用雨蚀模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明是土遗址专用雨蚀模拟装置，该装置包括：水箱水泵模块，喷嘴切换控制模块，喷嘴支架模块、流量压力测量模块、流量控制模块。水箱水泵模块、流量压力测量模块、流量控制模块组成一个子装配；喷头切换模块和支架模块组成一个子装配；试验时两者通过软管相连。本发明通过模拟不同降雨强度，实现不同区域自然降雨的雨蚀作用的模拟，对研究土建筑遗址在雨蚀作用下的破坏作用，创造了规范的大型现场试验，在土遗址保护研究方面，向科学化、规范化发展有着积极的促进作用。

Description

一种土遗址专用雨蚀模拟装置

技术领域

本发明涉及土遗址试验研究模拟西北干旱区强降雨冲蚀作用，具体的说是一种能够可视可调、强度可变的雨蚀模拟装置，反映西北干旱区各级降雨强度。主要应用于土遗址保护领域，也可以应用于岩土工程等相关领域。

背景技术

我国西北地区的新疆、甘肃、宁夏和陕西境内遗存许多古代土建筑遗址，种类繁多，西北地区的古代建筑土遗址大部分是由粉土、粉质粘土或沙土夯筑而成，其由于纯属土质建筑，极其脆弱，在长期自然和人为因素影响下，遗址本体突显不同类型的病害。尤其在强风和强降雨雨点撞击冲蚀和汇集水流冲刷作用下，遗址本体突显不同程度的破坏一般有两种，一种是在强降雨雨点冲击作用下，遗址本体表面被直接破坏且随着水滴的飞溅而不同程度的飞溅溢出。土遗址本体颗粒在反复的冲击和软化作用下大面积流失，另外一种是由于雨水汇集形成遗址表面的净流，遗址地层颗粒的流失在暴晒作用下形成突显的片状周围起翘，在太阳光反复照晒下遗址区域块体大面积脱落，甚至引起局部区域性崩塌。为了准确掌握遗址本体在雨蚀作用下的破坏机理，在长期工程实践和现场试验的基础上，使用一套相对恒定雨蚀模拟装置，已经较有效的解决了现场的实际问题。然而，单一的降雨强度和无法准确计量的出水量无法准确模拟降雨级别。因此，研制一套高精度、可控性强、技术参数全面、操作规范、可视化的土遗址专用雨蚀模拟装置，在土遗址保护中发挥作用。

发明内容

基于上述，本发明的目的旨在提供一种土遗址专用雨蚀模拟装置，通过该装置能准确有效模拟不同区域降雨强度和降雨状态，最大程度的利用设备较准确的模拟自然降雨的侵蚀作用，为较广范围强降雨侵蚀土遗址破坏机制的研究奠定基础。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现：

一种土遗址专用雨蚀模拟装置，主要包括：水箱水泵模块，喷嘴切换控制模块，喷嘴支架模块、流量压力测量模块和流量控制模块。

水箱水泵模块包括：水箱、液位计、液位开关、溢水管、供水球阀、过滤器、水泵及调压阀，水箱内设置液位计、液位开关，与水箱连接溢水管上装有供水球阀、过滤器和水泵，水泵与调压阀连接，通过调压阀与水箱连通；

喷嘴切换控制模块包括：相互连接的喷嘴切换档位器和电磁阀，电磁阀通过软管与压力变送器连接；

喷嘴支架模块包括：底座、喷嘴、喷射角度调整夹具、高度调整夹具、水平方向调整夹具、倾角仪及高度标尺；底座上支撑架的横杆上分别通过喷射角度调整夹具、高度调整夹具、水平方向调整夹具固定横杆上的喷嘴和倾角仪；

流量压力测量模块包括：流量计、压力变送器及其流量显示器；调节器与相互连接的流量计显示器、流量计、压力变送器和压力显示器连接；

流量控制模块包括：调节器、档位器、继电器、变频器；变频器分别与继电器、报警器、供电开关和水泵连接，继电器与档位器连接，档位器与调节器连接，供电开关与发电机连接；

水箱水泵模块、流量压力测量模块、流量控制模块相互连接组成一个子装配，喷头切换模块和支架模块相互连接组成一个子装配，两个子装配通过软管相连；

本发明的优点和产生的有益效果是：

（1）本发明装置可控性强，降雨强度信息可由压力变送器提供的水压值和流量计提供的水流量值得出，雨滴粒径可通过喷嘴切换档位器切换不同的喷头实现，并可由喷射角度调整夹具、高度调整夹具调整横杆调整喷嘴喷雨的方向和高度，记录试验数据，实现现场较宽降雨强度的模拟，用于土遗址雨蚀破坏机制研究；

（2）喷水嘴喷水较为均匀，操作科学规范，效率相对提高。

（3）方便野外工作。土遗址专用雨蚀模拟装置，方便携带，操作简单，完全实现了多降雨强度、多距离雨蚀作用的可能。在土遗址保护研究方面有着广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是图1喷嘴切换模块及支架示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明再作进一步的说明：

参见图1-2，一种土遗址专用雨蚀模拟装置，主要包括：水箱水泵模块，喷嘴切换控制模块，喷嘴支架模块、流量压力测量模块和流量控制模块。水箱水泵模块、流量压力测量模块、流量控制模块组成一个子装配通过软管与喷头切换模块和支架模块组成一个子装配相连。各模块之间的关系分述如下：

水箱水泵模块包括：水箱1、液位计2、液位开关3、溢水管4、供水球阀5、过滤器6、水泵7及调压阀8，水箱1上设置液位计2、液位开关3，与水箱1连接溢水管4上装有供水球阀5、过滤器6和水泵7，水泵7与调压阀8连接，且通过调压阀8与水箱1连通。水箱1提供试验所需的水源：液位计2用于指示水箱1的高度；液位开关3用于水箱1低液位时保护水泵7；溢水管4用于水箱1水位过高时排水；过滤器6过滤水中杂质，避免损伤和堵塞水泵7、阀门及降雨喷头19。

喷嘴切换控制模块包括：相互连接的喷嘴切换档位器17和电磁阀18，电磁阀18通过软管24与压力变送器14连接；其中，切换档位器17和电磁阀18组成喷头切换的自动控制回路。

喷嘴支架模块包括：底座20、喷嘴19、喷射角度调整夹具25、高度调整夹具26、水平方向调整夹具27、倾角仪28及高度标尺；底座20上支架的横杆上分别置有喷射角度调整夹具25、高度调整夹具26、水平方向调整夹具27固定横杆上的喷嘴19和倾角仪28；通过喷射角度调整夹具25，横杆的角度可在空间360°范围内调整；通过高度调整夹具26，横杆的高度可在30cm~150cm内调整。

流量压力测量模块包括：流量计13、压力变送器14及其流量显示器15；调节器9与相互连接的流量计显示器16、流量计13、压力变送器14和压力显示器15连接；该模块记录试验时喷头19的工作状态，即降雨流量及水压，作为重复性试验的参考参数。

流量控制模块包括：调节器9、档位器10、继电器11、变频器12。变频器12分别与继电器11、报警器23、供电开关21和水泵7连接，继电器11与档位器10连接，档位器10与调节器9连接，供电开关21与发电机22连接；档位器10对应于不同的变频器12频率和水流量，从而实现降雨流量的分档控制。调节器9中输入降雨流量设定值，由流量计13反馈流量信号给调节器9，调节器9自动调整水泵7的频率，达到降雨流量设定值，实现水流量的闭环自动控制。

主要的试验操作程序为：

（1）在水箱1中灌入水，灌入水量不超过外置液位计2，否则灌入水会从上溢水管4中溢出。

（2）启动流量控制模块中的电源22相连的开关按钮21，并通过拨动档位器10旋钮按照降雨等级确认喷嘴19的降雨量和出水嘴压力。

（3）调整喷雨喷嘴支架的角度，一般水平角度可根据实验对象确定适当距离即可，垂直角度尽量控制在45°-60°之间更加符合自然降雨状体，特殊情况可根据实际情况调整。

（4）打开总阀门，根据实际情况适当调整水压和出水量，以及喷嘴19的角度等，直至满足设计试验要求。

Claims (2)

1.一种土遗址专用雨蚀模拟装置，主要包括：水箱水泵模块，喷嘴切换控制模块，喷嘴支架模块、流量压力测量模块和流量控制模块，水箱水泵模块、流量压力测量模块和流量控制模块相互连接组成一个子装配，喷头切换模块和支架模块相互连接组成一个子装配，两个子装配通过软管相连，其特征是：

水箱水泵模块包括：水箱（1）、液位计（2）、液位开关（3）、溢水管（4）、供水球阀（5）、过滤器（6）、水泵（7）及调压阀（8），水箱（1）内设置液位计（2）、液位开关（3），与水箱（1）连接溢水管（4）上装有供水球阀（5）、过滤器（6）和水泵（7），水泵（7）与调压阀（8）连接，通过调压阀（8）与水箱（1）连通；

喷嘴切换控制模块包括：相互连接的喷嘴切换档位器（17）和电磁阀（18），电磁阀（18）通过软管（24）与压力变送器（14）连接；

喷嘴支架模块包括：底座（20）、喷嘴（19）、喷射角度调整夹具（25）高度调整夹具（26）、水平方向调整夹具（27）、倾角仪（28）及高度标尺；底座（20）上支撑架的横杆上分别通过喷射角度调整夹具（25）、高度调整夹具（26）、水平方向调整夹具（27）固定横杆上的喷嘴（19）和倾角仪（28）；

流量压力测量模块包括：流量计（13）、压力变送器（14）及其流量显示器（15）；调节器（9）与相互连接的流量计显示器（16）、流量计（13）、压力变送器（14）和压力显示器（15）连接；

流量控制模块包括：调节器（9）、档位器（10）、继电器（11）、变频器（12）；变频器（12）分别与继电器（11）、报警器（23）、供电开关（21）和水泵（7）连接，继电器（11）与档位器（10）连接，档位器（10）与调节器（9）连接，供电开关（21）与发电机（22）连接。

2.根据权利要求1所述的一种土遗址专用雨蚀模拟装置，其特征在于：喷嘴支架模块中，喷射角度调整夹具（25）调整横杆的角度的范围为空间360°；高度调整夹具（26）调整横杆高度范围在30cm~150cm内。