CN106023766B - 用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置，支撑柱上端平面设置有水平布置的顶板，顶板上均匀布置有多个用于设置模拟植被的透孔，顶板下方的支撑柱上设置有底板，底板一个侧边铰接在对应支撑柱上，与该侧边相对的另一侧边为自由端，该自由端下方设置有一坡度调节机构，坡度调节机构调节底板的角度，底板在任意角度下，自透孔穿过的模拟植被始终处于竖直状态。模拟实验装置的仿真度高，实验结果真实准确；该实验装置克服了现有实验水槽模拟坡面植被时无法使植被垂直地面的技术问题，为水土保持、土地沙漠化、人工造林、城市绿化、城市区域植被防洪等提供技术支持。

Description

用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置

技术领域

本发明涉及流域水文过程模拟技术领域，尤其涉及一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置。

背景技术

由于经济的发展和城市化水平的提高，人类正在肆意改造自然，对植被乱砍乱伐以扩大自己的领地，导致大量自然流域面被半不透面所取代，进而对坡面流产流及汇流过程产生剧烈影响，使降雨与坡面径流的响应关系发生变化。灾害性暴雨、洪水频繁出现，造成的直接经济损失数以万亿元计，并危及人类的生命安全。所以有必要对人类影响下坡面植被对水流阻力影响的变化规律、机理进行模拟研究，从而为灾害性洪水预测防治、土壤侵蚀治理及水利工程建设提供科学依据。

现有技术中，对坡面流的研究主要通过室内模拟实验，其中有一些实验装置模拟研究了坡面植被对水流阻力的影响，但是一般实验会设置不同坡度水槽，并在水槽底部放上人工种植的植物、水草以及插塑料棒等用以模拟坡面植被，通过放水或是人工降雨来模拟坡面水流，观察坡面水流在不同坡面植被及坡度下的流动情况，进而分析坡面水流阻力变化机理，这种实验手段虽然能一定程度上证明不同坡面植被对地表水流有着影响作用。但是，实验水槽底部的人工植被、水草等会随着坡度的变化始终垂直水槽底部，而现实中的坡面植被是垂直于水平而非坡面。因此，现有的实验装置模拟得到的结果是不准确的，获取的研究成果与实际有一定的偏差。然而目前没有实验装置对不同坡度下坡面植被垂直地面这种情况进行研究模拟，所以为了更加真实模拟现代流域坡面植被对水流阻力的影响规律，需要辅以新的实验模型进行相关的模拟实验。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明在于提供一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置，以保证在实验过程中模拟植被始终垂直于水平。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置，其包括多个竖直布置的支撑柱，其中，支撑柱上端平面设置有水平布置的顶板，顶板上均匀布置有多个用于设置模拟植被的透孔，顶板下方的支撑柱上设置有底板，底板一个侧边铰接在对应支撑柱上，与该侧边相对的另一侧边为自由端，该自由端下方设置有一坡度调节机构，坡度调节机构调节底板的角度，底板在任意角度下，自透孔穿过的模拟植被始终处于竖直状态。

所述的实验装置，其中，上述底板之长度方向的两侧边上分别设置有由有机玻璃制成的侧板，侧板、顶板、底板形成实验区域，侧板与底板形成水流通道。

所述的实验装置，其中，上述底板上设置有橡胶层，模拟植被包括塑料棒，塑料棒的下端布置有金属针，金属针用于插接在橡胶层上，橡胶层的厚度大于等于金属针的长度，塑料棒的长度大于顶板至底板的距离。

所述的实验装置，其中，上述坡度调节机构为液压升降柱。

所述的实验装置，其中，上述顶板、底板均由有机玻璃制成，顶板的厚度为两毫米，底板的厚度为十毫米。

所述的实验装置，其中，上述橡胶层通过粘合剂固定在底板上。

本发明提供的一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置，具有结构简单、制作成本低、实验操作与调节简便等特点，而且模拟实验装置的仿真度高，实验结果真实准确；该实验装置克服了现有实验水槽模拟坡面植被时无法使植被垂直地面，进而导致无法真实准确地反映不同坡度下水流阻力取值变化机理等技术问题；为水土保持、土地沙漠化、人工造林、城市绿化、城市区域植被防洪等提供技术支持。

附图说明

图1为本发明中实验装置的结构示意图；

图2为本发明中带有模拟植被的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置，如图1与图2所示的，其包括多个竖直布置的支撑柱1，其中，支撑柱1上端平面设置有水平布置的顶板2，顶板2上均匀布置有多个用于设置模拟植被的透孔3，顶板2下方的支撑柱1上设置有底板4，底板4一个侧边铰接在对应支撑柱1上，与该侧边相对的另一侧边为自由端，该自由端下方设置有一坡度调节机构7，坡度调节机构7调节底板4的角度，底板4在任意角度下，自透孔3穿过的模拟植被始终处于竖直状态。

在本发明的另一较佳实施例中，上述底板4之长度方向的两侧边上分别设置有由有机玻璃制成的侧板，由于侧板是透明的故在图中未视出。侧板、顶板、底板形成实验区域，侧板与底板形成水流通道侧板、顶板2、底板4形成实验区域，侧板与底板4形成水流通道。而且上述底板4上设置有橡胶层5，模拟植被包括塑料棒8，塑料棒8的下端布置有金属针9，金属针9用于插接在橡胶层5上，通过金属针9与透孔3保持塑料棒8处于竖直状态，并且橡胶层5的厚度大于等于金属针9的长度，避免了金属针穿过橡胶层5钉到底板4上损坏针头，并且塑料棒8的长度远远大于顶板2至底板4的距离，从而保证了底板4处于任何角度，都能使塑料棒8竖直在布置在顶板2与底板4之间。

更进一步的，上述坡度调节机构7为液压升降柱，其结构简单，效率较高，当然也可以采用电动升降杆等设备。上述顶板2、底板4均由有机玻璃制成，顶板2的厚度为两毫米，底板4的厚度为十毫米。并且上述橡胶层5通过粘合剂固定在底板4上。通过坡度调节机构7可以调节底板4处于不同角度，以模拟不同坡度的坡面植物，而塑料棒8通过下端金属针9与底板4拆卸连接，从而使塑料棒8可以随着坡度的变化上下移动，这样可以随着坡度变化拆卸塑料棒，使实验操作变得简单，保证了不同坡度的需要。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (4)

1.一种用于模拟不同坡度坡面植被对水流阻力影响的实验装置，其包括多个竖直布置的支撑柱，其特征在于，支撑柱上端平面设置有水平布置的顶板，顶板上均匀布置有多个用于设置模拟植被的透孔，顶板下方的支撑柱上设置有底板，底板一个侧边铰接在对应支撑柱上，与该侧边相对的另一侧边为自由端，该自由端下方设置有一坡度调节机构，坡度调节机构调节底板的角度，底板在任意角度下，自透孔穿过的模拟植被始终处于竖直状态；上述底板之长度方向的两侧边上分别设置有由有机玻璃制成的侧板，侧板、顶板、底板形成实验区域，侧板与底板形成水流通道；上述底板上设置有橡胶层，模拟植被包括塑料棒，塑料棒的下端布置有金属针，金属针用于插接在橡胶层上，橡胶层的厚度大于等于金属针的长度，塑料棒的长度大于顶板至底板的距离。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，上述坡度调节机构为液压升降柱。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，上述顶板、底板均由有机玻璃制成，顶板的厚度为两毫米，底板的厚度为十毫米。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，上述橡胶层通过粘合剂固定在底板上。