CN106226498B - 一种薄层均匀水沙模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄层均匀水沙模拟装置，由搅拌系统、定水位稳流箱和薄层均匀水沙分水槽组成，搅拌系统的圆形搅拌桶通过钢丝管与定水位稳流箱上的水沙径流输入口连接，在定水位稳流箱一侧有溢流孔和溢流孔阀门，下面有定水位稳流箱基座，在定流量放水箱箱底斜坡上有片状径流出口调节板固定螺母和片状径流出口调节板，片状径流出口与一级分水槽连接，一级分水槽与二级扇形分水槽连接，在二级扇形分水槽的下面是一级缓流区，一级缓流区的下面是二级缓流区，二级缓流区的下面是薄层均匀水沙引流袋。本发明的技术关键是流量和含沙量可依据需要调节，流量和含沙量比较均匀，模拟宽度可以依据需要设定，含沙径流在模拟设备的一定宽度上都比较均匀。

Description

一种薄层均匀水沙模拟装置
技术领域
本发明属于土壤侵蚀与水土保持科研领域的一种实验装置，具体涉及一种薄层均匀水沙模拟装置。
背景技术
水土流失是全球性的重大生态环境问题，坡耕地是水土流失的重要策源地。坡面土壤水蚀过程可分解为雨滴打击和径流冲刷对土壤颗粒的破坏分散过程和径流对土壤颗粒的搬运过程。在坡面水蚀过程中，地表形成的径流通常携带一定数量的泥沙，随着径流量的不断增大，这种含沙径流对其下方土壤具有较强的侵蚀能力。根据含沙径流是否汇聚成股流，坡面含沙径流可以分为薄层含沙径流和细沟含沙流。由于薄层含沙径流分布面积大，搬运的泥沙往往是坡面侵蚀的主要部分，因此对薄层含沙径流进行模拟是研究上方来水来沙条件下土壤侵蚀规律的基础。
目前坡面水蚀过程研究中常采用人工模拟降雨方法模拟薄层含沙径流。即对试验区直接进行人工模拟降雨获得薄层含沙径流；这种方法能够较好的模拟降雨产生的径流侵蚀，但操作性差，产生的径流量含沙量不均匀，且径流量和含沙量难以量化，同时不易模拟较大流量的薄层含沙径流。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种薄层均匀水沙模拟装置，其技术关键是流量和含沙量可依据需要调节；流量和含沙量比较均匀；模拟宽度可以依据需要设定；含沙径流在模拟设备的一定宽度上都比较均匀。
本发明构成
一种薄层均匀水沙模拟装置，由搅拌系统、定水位稳流箱和薄层均匀水沙分水槽组成，其特征在于：搅拌系统主要由搅拌机和圆形搅拌桶构成，在圆形搅拌桶上有搅拌机支架，在圆形搅拌桶下方一侧有水沙径流输出口，在水沙径流输出口上安装径流控制阀门，钢丝管一头与水沙径流输出口连接，另一头与定水位稳流箱一侧的水沙径流输入口连接，在水沙径流输入口上方的定水位稳流箱上排列多个溢流孔，在溢流孔上安装溢流孔阀门，定水位稳流箱通过定水位稳流箱基座安装在一水平平台上，在定流量放水箱箱底斜坡上有片状径流出口调节板固定螺母和片状径流出口调节板，在定流量放水箱箱底斜坡低部有片状径流出口与一级分水槽连接，一级分水槽与二级扇形分水槽连接，在一级分水槽与二级扇形分水槽的下面有分水槽底板，周边有分水槽边框，在二级扇形分水槽的下面是一级缓流区，一级缓流区的下面是二级缓流区，二级缓流区的下面是薄层均匀水沙引流袋。
一级分水槽由多块竖立的水沙流动槽隔板A并排左右隔成多条水沙流动槽A。
二级扇形分水槽由多块竖立的水沙流动槽隔板B按扇形隔成多条下宽上窄的水沙流动槽B。
与现有技术比较本发明的优点
目前已有比较成熟的技术是采用人工模拟降雨方法对试验区土壤进行人工模拟降雨获得薄层含沙径流。本发明与前述技术相比，具有设备制作价格低廉；操作性强；模拟的流量和含沙量可依据需要调节；流量和含沙量比较均匀；模拟宽度可以依据需要设定；含沙径流在模拟设备的一定宽度上都比较均匀等优点。
附图说明
图1 是本发明结构示意图，
图2是定流量稳流箱结构示意图，
图3是薄层均匀水沙分水槽示意图，
图4是薄层均匀水沙分水槽侧视图，
图5是薄层均匀水沙分水槽的一级分水槽构造图，
图6是二级扇形分水槽构造图。
图中1.搅拌机，2. 搅拌机支架，3.圆形搅拌桶，4. 水沙径流输出口，5.径流控制阀门，6.钢丝管，7. 溢流孔阀门，8. 溢流孔，9. 水沙径流输入口，10. 定水位稳流箱基座，11. 片状径流出口调节板固定螺母，12. 片状径流出口调节板,13.定水位稳流箱，14. 定流量放水箱箱底斜坡，15. 片状径流出口，16. 薄层均匀水沙分水槽，17. 一级分水槽,18.分水槽底板，19. 二级扇形分水槽, 20. 分水槽边框，21.一级缓流区,22.二级缓流区,23.薄层均匀水沙引流袋，24.溢流孔连接软管，25.水沙流动槽A，26.水沙流动槽隔板A，27.水沙流动槽B，28. 水沙流动槽隔板B。
具体实施方式
本发明要解决的技术问题是提供一种薄层均匀水沙模拟装置，具体实施方式如下。
设备安装
将本设备如图1所示安装，薄层均匀水沙分水槽16水平安装，将定水位稳流箱13水平安装于薄层均匀水沙分水槽16后上侧，保证片状径流出口15正对一级分水槽17的上方。将钢丝管6及径流控制阀门5与圆形搅拌桶3的水沙径流输出口4连接，保证圆形搅拌桶3的位置高于定水位稳流箱13的最上缘，安装好圆形搅拌桶3上的搅拌机1即可开始模拟实验。
模拟均匀薄层含沙径流实施流程
将定量的水和风干过筛泥沙（一般分为过2mm筛或者1mm筛）加入圆形搅拌桶3进行充分搅拌，模拟过程中持续搅拌，去除表层漂浮物。依据泥沙粒径调节好片状径流出口15的宽度。打开径流控制阀门5,并调节该阀门使定水位稳流箱13中水沙径流高度达到某一溢流孔8水位（水面稍超过溢流孔为宜）。定水位稳流箱13中水位越高，片状径流出口15流出的流量越大。打开溢流孔阀门7，可通过溢流孔连接软管24将溢流孔8和水桶相连，方便收集水沙径流。此时经定水位稳流箱13的片状径流出口15流出的水沙径流流入薄层均匀水沙分水槽16，依次经过薄层均匀水沙分水槽16的一级分水槽17、二级扇形分水槽19、一级缓流区21、二级缓流区22,在薄层均匀水沙引流袋23的引流作用下，形成薄层均匀含沙径流。

Claims (3)

1.一种薄层均匀水沙模拟装置，由搅拌系统、定水位稳流箱和薄层均匀水沙分水槽组成，其特征在于：搅拌系统主要由搅拌机（1）和圆形搅拌桶（3）构成，在圆形搅拌桶（3）上有搅拌机支架（2），在圆形搅拌桶（3）下方一侧有水沙径流输出口（4），在水沙径流输出口上安装径流控制阀门（5），钢丝管（6）一头与水沙径流输出口（4）连接，另一头与定水位稳流箱（13）一侧的水沙径流输入口（9）连接，在水沙径流输入口（9）上方的定水位稳流箱（13）上排列多个溢流孔（8），在溢流孔上安装溢流孔阀门（7），定水位稳流箱（13）通过定水位稳流箱基座（10）安装在一水平平台上，在定水位稳流箱箱底斜坡（14）上有片状径流出口调节板固定螺母（11）和片状径流出口调节板（12），在定水位稳流箱箱底斜坡（14）底部有片状径流出口（15）与一级分水槽（17）连接，一级分水槽与二级扇形分水槽（19）连接，在一级分水槽与二级扇形分水槽的下面有分水槽底板（18），周边有分水槽边框（20），在二级扇形分水槽（19）的下面是一级缓流区（21），一级缓流区的下面是二级缓流区（22），二级缓流区的下面是薄层均匀水沙引流袋（23）。
2.根据权利要求1所述的一种薄层均匀水沙模拟装置，其特征在于：一级分水槽（17）由多块竖立的水沙流动槽隔板A（26）并排左右隔成多条水沙流动槽A（25）。
3.根据权利要求1所述的一种薄层均匀水沙模拟装置，其特征在于：二级扇形分水槽（19）由多块竖立的水沙流动槽隔板B（28）按扇形隔成多条下宽上窄的水沙流动槽B（27）。
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