CN107677792A - 气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，包括底座、气压千斤顶和径流槽，底座顶部前端设置有径流槽转动轴支架，径流槽转动轴支架上设置有径流槽转动轴，底座后端两侧设置有转动固定支撑杆转动轴，转动固定支撑杆通过转动固定支撑杆转动轴与底座转动连接；所述径流槽上设置有固定装置，转动固定支撑杆通过固定装置与径流槽连接，底座顶部后端设置有气压千斤顶和气压千斤顶支撑架；本发明还提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流方法，使转动固定支撑杆和径流槽分离，用手下压手压柄，手压柄通过小活塞压杆带动小活塞下移，小活塞压缩小活塞和大活塞之间的气体，挤压大活塞上升，带动径流槽以径流槽转动轴为轴心旋转。

Description

气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法

技术领域

本发明属于土壤水动力学、坡面水文学、水土保持和农业面源污染防治模拟监测试验装置技术领域，具体涉及气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽装置及方法。

背景技术

室内模拟试验装置设计的创新，按不同试验目的进行装置的改造是试验取得预期成果的关键。目前关于壤中流以及携带的污染物运移的室内人工模拟降雨监测试验所用的径流槽，只是在径流槽末端的底部开设了一个壤中流的集流槽，只能监测到径流槽壤中流的总量，不能监测到壤中流的动态过程，更不能监测到不同断面不同深度壤中流的流速，也没有设置壤中流流速监测示踪剂的投放装置。

坡度是影响壤中流动态的主要控制因子之一，在其他环境因子相同的条件下，不同坡度所造成的壤中流动态过程不同。为了监测不同降雨强度下不同坡度情况下的壤中流特征，大多采用变坡式的试验径流槽进行模拟试验监测的方法。目前其变坡式装置类型有：(1)固定式液压调坡钢槽和移动式液压调坡钢槽。这种装置结构复杂，造价高，而且所需实验场地大。(2)固定式手摇变坡试验钢槽和移动式手摇变坡试验钢槽。该类型装置仅适用于短坡段，因为手动产生的力矩小。(3)发明者曾经设计出“一种滑轮组控制的变坡式水土流失监测试验装置”，已经申请到国家实用新型专利，专利号为：zl201520056256.4。通过试验使用，其存在的弊端是若土箱装满土体后，由于土体量大，支撑点靠前，滑轮拉起来较为费力，在径流槽后端两侧采用支撑杆加挡块也不太方便，也无法连续改变坡度。于是随后申请到专利号为ZL201610710187.3的“一种变坡式壤中流三维立体模拟监测径流试验槽”专利，解决了该问题，但是，该专利经制作出的产品经过一段时间使用后，还存在另外一些弊端：第一，若转动轴放在前端，土箱装满土体后，根据前述所采用的一些方法提升径流槽后端，让径流槽围绕前端转动轴转过一个角度，均需要较大力；第二，若把径流槽转动轴设置在中间，虽然采用前述提升方法较为轻便就可以让径流槽转过一个角度，但是，若要改变较大角度，在转动过程中，径流槽出水口就会与地面触碰，使之径流槽再无法转过较大角度(即较大坡度)。

因此，需要对现有专利进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，包括底座、气压千斤顶和径流槽；

所述底座顶部前端设置有径流槽转动轴支架，径流槽转动轴支架上设置有径流槽转动轴；所述径流槽前端下端通过径流槽转动轴与径流槽转动轴支架转动连接；

所述底座后端两侧设置有转动固定支撑杆转动轴，转动固定支撑杆通过转动固定支撑杆转动轴与底座转动连接；所述径流槽上设置有固定装置，转动固定支撑杆通过固定装置与径流槽连接；

所述底座顶部后端设置有气压千斤顶和气压千斤顶支撑架；

所述气压千斤顶包括设置有大活塞运动空腔的大活塞顶柱和设置有小活塞运动腔的小活塞顶柱；所述大活塞运动空腔中密封滑动设置有大活塞；位于气压千斤顶外部的气压千斤顶支撑杆穿过大活塞顶柱上端面伸入大活塞运动空腔中与大活塞固定连接；所述气压千斤顶支撑杆顶部设置有径流槽拉链转轮转动轴，滑轮通过径流槽拉链转轮转动轴与气压千斤顶支撑杆转动连接；所述滑轮上设置有与之配合使用的拉链，拉链两端分别与径流槽后端和气压千斤顶支撑架的拉链固定梁固定连接；

所述小活塞运动腔中密封滑动设置有小活塞；位于气压千斤顶外部的小活塞压杆穿过小活塞顶柱上端面伸入小活塞运动腔中与小活塞固定连接；所述大活塞运动空腔通过连通气道与小活塞运动腔连通；所述小活塞压杆顶部与手压柄抵接；

所述气压千斤顶支撑架上设置有千斤顶手压柄转动轴固定梁和拉链固定梁，千斤顶手压柄转动轴固定梁上设置有手压柄转动轴，手压柄通过手压柄转动轴与千斤顶手压柄转动轴固定梁转动连接。

作为对本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的改进：所述固定装置包括转动固定支撑杆锁紧栓和转动固定支撑杆滑轴；

所述转动固定支撑杆锁紧栓固定设置在径流槽侧壁上，转动固定支撑杆锁紧栓和径流槽侧壁之间形成通道，转动固定支撑杆穿过通道；所述转动固定支撑杆上设置有转动固定支撑杆滑槽，转动固定支撑杆滑轴依次穿过转动固定支撑杆锁紧栓和转动固定支撑杆滑槽与径流槽固定连接；所述转动固定支撑杆滑轴上设置有与转动固定支撑杆锁紧栓配合使用的转动固定支撑杆锁紧螺丝；所述转动固定支撑杆通过转动固定支撑杆锁紧螺丝和转动固定支撑杆锁紧栓固定在径流槽上。

作为对本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述手压柄中设置有手压柄滑槽，手压柄滑槽中滑动设置有小活塞压杆滑动头；所述小活塞压杆顶部与小活塞压杆滑动头固定连接。

作为对本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述底座下表面前端设置有前轮，底座下表面后端设置有后轮。

作为对本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述的径流槽为多层流量监测径流槽，每层流量监测径流槽前端都设有不同深度壤中流流量监测出水口，每层槽体侧壁设有不同深度壤中流流速监测孔。

作为对本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述径流槽上端设有坡面径流集流槽，坡面径流集流槽朝前延伸，坡面径流集流槽前端设有坡面径流集流槽出水口。

作为对本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述径流槽后端设置示踪剂管。

作为对本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述径流槽后端设置有坡度指示器。

本发明还提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流方法，包括以下步骤：

一、松开转动固定支撑杆锁紧螺丝，使转动固定支撑杆和径流槽分离；

二、根据试验径流槽所需坡度，用手下压手压柄，手压柄通过小活塞压杆带动小活塞下移，小活塞压缩小活塞和大活塞之间的气体，挤压大活塞上升；

三、从而使气压千斤支撑杆也上升，随之拉链将径流槽后端拉起来，径流槽以径流槽转动轴为轴心旋转，转动固定支撑杆滑轴在转动固定支撑杆滑槽中滑动，转动固定支撑杆以转动固定支撑杆转动轴为轴心逆时针旋转，直到坡度指示器指示的坡度达到径流槽所需坡度为止；

四、然后拧紧转动固定支撑杆锁紧螺丝，从而将转动固定支撑杆与径流槽固定。

本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法的技术优势为：

1)、由于采用了气压式千斤顶，实验者即便采用单手压手柄，也能够非常容易地提升径流槽后端，改变径流槽倾斜角；

2)、采用气压千斤顶提升径流槽后端来改变径流槽倾斜角，当倾斜角确定后，采用变坡槽支撑杆固定，简单方便；

3)、由于采用了径流槽支撑杆对径流槽进行稳固，为使径流槽在改变角度过程中，转动固定支撑杆也能够围绕径流槽同步转动，在转动固定支撑杆末端固定位置采用了支撑杆与箱体滑动转动连接结构，具有别具一格的创造特点；

4)、本发明比原实验仪操作更加简便，仅用很小的力下压手压柄，就会在径流槽后端产生较大的提力，即产生较大力矩，可以飞快使径流槽达到既定坡度，锁定转动固定支撑杆，再无需在其它任何位置固定；

5)、本发明径流槽转动轴设置在径流槽前端，径流槽转动轴前突出部分较短，故径流槽可以转动较大角度(坡度)，而坡面径流集流槽出水口也不至于触碰地面，为径流槽改变较大角度(坡度)的实验提供极大方便；

6)、既可以监测不同深度壤中流的流速，还能够监测不同深度壤中流的流量。径流槽侧孔及末端不同深度壤中流流量监测出水口能够监测示踪剂随壤中流的到达位置，进而能够计算出壤中流的流速与径流量，从而能够实现壤中流的三维立体监测。这种设计在本研究领域属于首创。本发明补充了壤中流流速和溶质运移动态监测领域的空白，为壤中流和溶质运移的深入和高精度室内模拟监测提供了技术支撑；

7)、本发明经过多次改进和完善，更加合理、科学，已经达到了极致，大大地节省了实验人员的精力，使之实验人员能够集中精力从事科学实验、获取实验数据和研究。

本发明获得了国家自然科学基金项目(41471221)资助。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的结构示意图；

图2为图1的立体结构示意图；

图3为图1的侧视结构示意图；

图4为图1中的使用状态示意图；

图5为图1中气压千斤顶7的结构示意图；

图6为图1中坡度指示器6的放大结构示意图；

图7为图6中坡度指示器主尺6-2和坡度指示器微尺6-4配合使用的放大结构示意图。

图8为图1中转动固定支撑杆5通过固定装置与径流槽4连接的放大结构截面示意图；

图9为图1中转动固定支撑杆5的放大结构示意图；

图10为图1中前轮1-1和后轮1-2的放大结构示意图；a为俯视图，b为侧视图；

图11为图1中手压柄7-8的放大结构示意图；

图12为图1中小活塞压杆7-6的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，如图1-12所示，包括底座2、气压千斤顶7和径流槽4。

底座2顶部前端固定设置有径流槽转动轴支架2-1，径流槽转动轴支架2-1上设置有径流槽转动轴2-10，径流槽4前端通过径流槽转动轴2-10与径流槽4转动连接。

底座2上设置有转动固定支撑杆转动轴5-1(转动固定支撑杆转动轴5-1设置在底座2中间靠后端的位置，方便操作)，转动固定支撑杆5通过转动固定支撑杆转动轴5-1与底座2转动连接。转动固定支撑杆5通过固定装置与径流槽4的侧壁活动连接，固定装置包括转动固定支撑杆锁紧栓5-3和转动固定支撑杆滑轴5-20。转动固定支撑杆锁紧栓5-3固定设置在径流槽4侧壁上，转动固定支撑杆锁紧栓5-3和径流槽4侧壁之间形成通道，转动固定支撑杆5穿过通道。转动固定支撑杆5上设置有转动固定支撑杆滑槽5-4，转动固定支撑杆滑轴5-20依次穿过转动固定支撑杆锁紧栓5-3和转动固定支撑杆滑槽5-4与径流槽4固定连接；转动固定支撑杆滑轴5-20上设置有与转动固定支撑杆锁紧栓5-3配合使用的转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2(转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2固定套设在转动固定支撑杆滑轴5-20上，转动固定支撑杆滑轴5-20上设置有与转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2相对应的螺纹)，转动固定支撑杆5通过转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2和转动固定支撑杆锁紧栓5-3固定在径流槽4上。可以通过转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2将径流槽4与转动固定支撑杆5固定(即为向内旋转转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2，使转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2挤压转动固定支撑杆锁紧栓5-3，转动固定支撑杆锁紧栓5-3产生形变中间部分向内凹陷直至与转动固定支撑杆5抵接，从而固定径流槽4与转动固定支撑杆5成为一体)。

底座2顶部后端固定设置有气压千斤顶7和气压千斤顶支撑架8。气压千斤顶7呈“L”字型，气压千斤顶7包括设置有大活塞运动空腔7-20的大活塞顶柱7-12和设置有小活塞运动腔7-4的小活塞顶柱7-13，大活塞运动空腔7-20通过连通气道7-3与小活塞运动腔7-4连通。

大活塞运动空腔7-20中密封滑动设置有大活塞7-2，位于气压千斤顶7外部的气压千斤顶支撑杆7-1穿过大活塞顶柱7-12上端面伸入大活塞运动空腔7-20中与大活塞7-2固定连接，气压千斤顶支撑杆7-1上设置有径流槽拉链转轮转动轴7-110，滑轮7-11通过径流槽拉链转轮转动轴7-110与气压千斤顶支撑杆7-1转动连接。滑轮7-11上放置有与之配合使用的拉链7-9，拉链7-9两端分别与径流槽4后端和拉链固定梁8-1固定连接。

小活塞运动腔7-4中密封滑动设置有小活塞7-5；大活塞7-2的面积远远大于小活塞7-5的面积(具体要根据实际设计要求推算来定)，小活塞7-5和大活塞7-2之间部分的大活塞运动空腔7-20与小活塞运动腔7-4气体密闭。位于气压千斤顶7外部的小活塞压杆7-6穿过小活塞顶柱7-13上端面伸入小活塞运动腔7-4中与小活塞7-5固定连接，小活塞压杆7-6顶部与手压柄7-8抵接。

小活塞压杆7-6顶部与手压柄7-8抵接的具体结构为：手压柄7-8中设置有手压柄滑槽7-81，手压柄滑槽7-81中滑动设置有小活塞压杆滑动头7-60；小活塞压杆7-6顶部与小活塞压杆滑动头7-60固定连接，小活塞压杆7-6通过小活塞压杆滑动头7-60在手压柄滑槽7-81中滑动，以保证小活塞压杆7-6持续沿着竖直方向运动。

气压千斤顶支撑架8上水平固定设置有拉链固定梁8-1和千斤顶手压柄转动轴固定梁8-2，拉链固定梁8-1为上梁，千斤顶手压柄转动轴固定梁8-2为下梁。千斤顶手压柄转动轴固定梁8-2上设置有手压柄转动轴7-7，手压柄7-8通过手压柄转动轴7-7转动设置在千斤顶手压柄转动轴固定梁8-2上。手压柄7-8与小活塞压杆7-6抵接的位置到手压柄转动轴7-7的距离远远小于手压柄7-8的长度(根据实际设计要求推算来定，与大活塞7-2的面积远远大于小活塞7-5的确定方法相同)，使用时手压手压柄7-8顶端(手压柄7-8距离手压柄转动轴7-7最远的位置)就可以使手压柄7-8绕着手压柄转动轴7-7旋转。

在已知径流槽4(含土)共同重量的前提下，首先，采用力矩原理计算出拉链7-9应该提拉径流槽4的力，再推算出气压千斤顶支撑杆7-1应顶起的力，并采用气压千斤顶原理，大活塞7-2产生的压强通过空气腔(由位于大活塞7-2和小活塞7-5之间的部分大活塞运动空腔7-20与小活塞运动腔7-4组成)传递给小活塞7-5，从而推算出小活塞压杆7-6应该得到的压力；最终再利用力矩原理根据实验者计划对手压柄7-8施加的力，来综合推算出大活塞7-2面积S₂与小活塞7-5面积S₁的比值S₂/S₁，以及手压柄7-8与小活塞压杆7-6抵接的位置到手压柄转动轴7-7的距离与手压柄7-8的长度的比值L₂/L₁。

第一、本发明采用了气压千斤顶工作原理。通过手压柄7-8对小活塞7-5施加压力，产生压强F₁/S₁，顶力对大活塞7-2产生压强F₂/S₂，根据阿基米德定理，小活塞7-5和大活塞7-2之间的气体密闭且连通，密闭容积内各处压强相同，即

F₁/S₁＝F₂/S₂......(1)

式中，S₁为小活塞7-5的面积，F₁为小活塞压杆7-6对小活塞7-5产生的力，S₂为大活塞7-2的面积，F₂为大活塞7-2向上产生的顶力，即

F₂＝S₂/S₁·F₁……(2)

由该式可以看出：若F₁确定，S₂越大，S₁越小，则F₂越大，因为S₂＞＞₁，则有F₂＞＞₁；

第二、本发明采用了力矩原理：设手压柄7-8与小活塞压杆7-6的抵接点到手压柄转动轴7-7的距离L₁，手握手压柄7-8的位置到手压柄转动轴7-7距离L₂(手握手压柄7-8的顶端，所以L₂为手压柄7-8的长度，在手压柄7-8转动过程中L₁略有变化，但变化很小，可以视作不变)，小活塞压杆7-6对小活塞7-5产生的力F₁，手压力F，根据力矩相等：

L₁·F₁＝L₂·F......(3)

则

F₁＝L₂/L₁·F......(4)

由于L₂＞＞₁，所以F₁＞＞F，

由式(2)、式(4)得：

F₂＝S₂/S₁·L₂/L₁·F......(5)

本发明制作相关参数与计算过程如下：

径流槽4的长×宽×高＝2×1×0.6(单位：m)；体积V＝2×1×0.6＝1.2m³；径流槽4本身重量m₁＝150kg，采用小活塞7-5半径1.5cm，大活塞7-2半径4.5cm，则小活塞7-5面积为7.065cm²，大活塞7-2面积为63.585cm²。

根据填土比重：平均填土密度最大密度从而获得径流槽4内填土重量m₂＝1.2×1650～1.2×1950＝1980～2280kg；则可以得出径流槽4总质量范围m＝m₁+m₂＝2130～2430kg。

拉链7-9需要拉起重量是径流槽4总质量的一半，为1065～1215kg；而气压千斤顶支撑杆7-1需要支撑的总重量F₂为拉链7-9需要拉起重量的两倍，为2130～2430kg；根据气压帕斯卡定律(式1)，大活塞7-2与小活塞7-5面积比S₂/S₁＝9/1，故小活塞7-5需要施加的压力F₁范围236.7～270kg；由力矩原理(式3)得，手压柄7-8长度为150cm，手压柄7-8与小活塞压杆7-6抵接点到手压柄转动轴距离15cm，因此，可以计算出手压力F范围为23.7～27.0kg，也就是说，只要使用很小一个力，就可以非常容易地让径流槽4转动。

由(式5)可知，虽然使用者在手压柄7-8上施加了一个小小的压力F，由于S₂·L₂＞＞₁·L₁，因此，就会对气压千斤支撑杆7-1产生一个巨大顶力F₂(大活塞7-2向上产生的顶力)。气压千斤支撑杆7-1顶部的滑轮7-11随之向上移动，拉链7-9拉动径流槽4后端，径流槽4以径流槽转动轴2-10为轴心旋转。也就是说，只要采用较小力就可以产生一个较大的提升径流槽4的力，从而非常容易地调节径流槽4的坡度，坡度大小可以通过变坡指示器6指示出来。

底座2下表面前端和后端分别设置有旋转架1-30，前轮1-1和后轮1-2分别设置有轮轴1-40，前轮1-1通过轮轴1-40与前轮方位转动轴1-10固定连接，前轮方位转动轴1-10与底座2下表面前端的旋转架1-30转动连接，前轮方位转动轴1-10能水平方向360°旋转；后轮1-2通过轮轴1-40与后轮方位转动轴1-20固定连接，后轮方位转动轴1-20与底座2下表面后端的旋转架1-30转动连接，后轮方位转动轴1-20能水平方向360°旋转。即前轮1-1和后轮1-2都为万向轮。

径流槽4为多层流量监测径流槽(图中为四层)，每层槽体前端设有不同深度壤中流流量监测出水口4-3，每层槽体侧身设有不同深度壤中流流速监测孔4-1(每层三个壤中流流速监测孔4-1，一共十二个)。径流槽4上端设有坡面径流集流槽，槽体朝前延伸，槽体前端设有坡面径流集流槽出水口4-2。径流槽4后端设置有五个示踪剂管4-4。

径流槽4后端设置有坡度指示器6，坡度指示器6包括游标尺架转动轴6-0、坡度指示针6-1、坡度指示器主尺6-2、游标尺架6-3、坡度指示器微尺6-4和坡度指示器固定边6-6。径流槽4的坡度是通过坡度指示器6的坡度指示针6-1指示，坡度指示针6-1与坡度指示器微尺6-4相连，坡度指示器微尺6-4固定在游标尺架6-3上，游标尺架6-3可以围绕游标尺架转动轴6-0转动，坡度指示器微尺6-4与坡度指示器主尺6-2配合读数，坡度指示器6通过坡度指示器固定边6-6与径流槽4水平边平行方向固定在径流槽4后端，如图1、4、6所示。坡度指示器主尺6-2采用90°，坡度指示器主尺6-2的精度为每格0.5°，坡度指示器微尺6-4分成30格，坡度指示器微尺6-4上的30格与坡度指示器主尺6-2上的29格弧度数相同，相当于把坡度指示器主尺6-2上的0.5°(30′)分配到坡度指示器微尺6-4上的30格中，故坡度指示器微尺6-4上每格为1′。径流槽4的坡度大小可以通过变坡指示器6读出来。使用时，坡度指示器6的坡度指示器固定边6-6(即90°指示线)平行固定于径流槽4水平方向，容易指示所改变的坡度。

本发明的使用说明：

初始时径流槽4水平设置；

第一、根据实地土壤不同层次的容重，往径流槽4内分层填装试验用土；

第二、调节坡度。松开转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2，使转动固定支撑杆5和径流槽4分离，根据试验径流槽4所需坡度，用手下压手压柄7-8，手压柄7-8通过小活塞压杆7-6带动小活塞7-5下移，小活塞7-5压缩小活塞7-5和大活塞7-2之间的气体，挤压大活塞7-2上升；从而使气压千斤支撑杆7-1(包括定滑轮7-11)也上升，随之拉链7-9将径流槽4后端拉起来，径流槽4以径流槽转动轴2-10为轴心旋转，转动固定支撑杆滑轴5-20在转动固定支撑杆滑槽5-4中滑动，转动固定支撑杆5以转动固定支撑杆转动轴5-1为轴心逆时针旋转，直到径流槽4转动至指定坡度(α)时停止，然后拧紧转动固定支撑杆锁紧螺丝5-2，从而将转动固定支撑杆5与径流槽4固定；如图4所示，该过程中坡度指示器主尺6-2跟随转动，但是游标尺架6-3始终向下，坡度指示针6-1所指示角度即为径流槽4的坡度(该指示器指示坡度精度为1′如图7所示)。

第三、示踪剂管4-4作用。在试验开始前，将五个示踪剂管4-4内装入预先设计使用的示踪剂，在试验开始时将示踪剂管4-4管口放开，使示踪剂随壤中流一同潜流，进而在不同断面与深度监测流速。

第四、不同深度壤中流流速监测孔4-1作用。当试验开始，示踪剂释放以后，从所设计的不同断面不同深度的十二个流速监测孔4-1中监测示踪剂的到达时间，进而计算壤中流的流速动态，实现壤中流的三维立体监测。

第五、不同深度壤中流流量监测出水口4-3作用。在试验开始以后，在径流槽4的前端，不同深度壤中流流量监测出水口4-3的四个层面(其中表层一个)，监测不同深度壤中流流量及坡面径流量，进而能起到揭示壤中流及携带的污染物的动态过程。

第六、坡面径流集流槽出水口4-2作用。用来收集坡面径流。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：包括底座(2)、气压千斤顶(7)和径流槽(4)；

所述底座(2)顶部前端设置有径流槽转动轴支架(2-1)，径流槽转动轴支架(2-1)上设置有径流槽转动轴(2-10)；所述径流槽(4)前端底部通过径流槽转动轴(2-10)与径流槽转动轴支架(2-1)转动连接；

所述底座(2)上设置有转动固定支撑杆转动轴(5-1)，转动固定支撑杆(5)通过转动固定支撑杆转动轴(5-1)与底座(2)转动连接；所述径流槽(4)上设置有固定装置，转动固定支撑杆(5)通过固定装置与径流槽(4)连接；

所述底座(2)顶部后端设置有气压千斤顶(7)和气压千斤顶支撑架(8)；

所述气压千斤顶(7)包括设置有大活塞运动空腔(7-20)的大活塞顶柱(7-12)和设置有小活塞运动腔(7-4)的小活塞顶柱(7-13)；所述大活塞运动空腔(7-20)中密封滑动设置有大活塞(7-2)；位于气压千斤顶(7)外部的气压千斤顶支撑杆(7-1)穿过大活塞顶柱(7-12)上端面伸入大活塞运动空腔(7-20)中与大活塞(7-2)固定连接；所述气压千斤顶支撑杆(7-1)顶部设置有径流槽拉链转轮转动轴(7-110)，滑轮(7-11)通过径流槽拉链转轮转动轴(7-110)与气压千斤顶支撑杆(7-1)转动连接；所述滑轮(7-11)上设置有与之配合使用的拉链(7-9)，拉链(7-9)两端分别与径流槽(4)后端和气压千斤顶支撑架(8)的拉链固定梁(8-1)固定连接；

所述小活塞运动腔(7-4)中密封滑动设置有小活塞(7-5)；位于气压千斤顶(7)外部的小活塞压杆(7-6)穿过小活塞顶柱(7-13)上端面伸入小活塞运动腔(7-4)中与小活塞(7-5)固定连接；所述大活塞运动空腔(7-20)通过连通气道(7-3)与小活塞运动腔(7-4)连通；所述小活塞压杆(7-6)顶部与手压柄(7-8)抵接；

所述气压千斤顶支撑架(8)上设置有千斤顶手压柄转动轴固定梁(8-2)和拉链固定梁(8-1)，千斤顶手压柄转动轴固定梁(8-2)上设置有手压柄转动轴(7-7)，手压柄(7-8)通过手压柄转动轴(7-7)与千斤顶手压柄转动轴固定梁(8-2)转动连接。

2.根据权利要求1所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述固定装置包括转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)和转动固定支撑杆滑轴(5-20)；

所述转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)固定设置在径流槽(4)侧壁上，转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)和径流槽(4)侧壁之间形成通道，转动固定支撑杆(5)穿过通道；所述转动固定支撑杆(5)上设置有转动固定支撑杆滑槽(5-4)，转动固定支撑杆滑轴(5-20)依次穿过转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)和转动固定支撑杆滑槽(5-4)与径流槽(4)固定连接；所述转动固定支撑杆滑轴(5-20)上设置有与转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)配合使用的转动固定支撑杆锁紧螺丝(5-2)；所述转动固定支撑杆(5)通过转动固定支撑杆锁紧螺丝(5-2)和转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)固定在径流槽(4)上。

3.根据权利要求2所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述手压柄(7-8)中设置有手压柄滑槽(7-81)，手压柄滑槽(7-81)中滑动设置有小活塞压杆滑动头(7-60)；所述小活塞压杆(7-6)顶部与小活塞压杆滑动头(7-60)固定连接。

4.根据权利要求3所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述底座(2)下表面前端设置有前轮(1-1)，底座(2)下表面后端设置有后轮(1-2)。

5.根据权利要求4所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述的径流槽(4)为多层流量监测径流槽，每层流量监测径流槽前端都设有不同深度壤中流流量监测出水口(4-3)，每层槽体侧壁设有不同深度壤中流流速监测孔(4-1)。

6.根据权利要求5所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述径流槽(4)上端设有坡面径流集流槽，坡面径流集流槽朝前延伸，坡面径流集流槽前端设有坡面径流集流槽出水口(4-2)。

7.根据权利要求6所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述径流槽(4)后端设置示踪剂管(4-4)。

8.根据权利要求7所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述径流槽(4)后端设置有坡度指示器(6)。

9.利用权利要求1-8所述试验槽的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、松开转动固定支撑杆锁紧螺丝(5-2)，使转动固定支撑杆(5)和径流槽(4)分离；

二、根据试验径流槽(4)所需坡度，用手下压手压柄(7-8)，手压柄(7-8)通过小活塞压杆(7-6)带动小活塞(7-5)下移，小活塞(7-5)压缩小活塞(7-5)和大活塞(7-2)之间的气体，挤压大活塞(7-2)上升；

三、从而使气压千斤支撑杆(7-1)也上升，随之拉链(7-9)将径流槽(4)后端拉起来，径流槽(4)以径流槽转动轴(2-10)为轴心旋转，转动固定支撑杆滑轴(5-20)在转动固定支撑杆滑槽(5-4)中滑动，转动固定支撑杆(5)以转动固定支撑杆转动轴(5-1)为轴心逆时针旋转，直到坡度指示器(6)指示的坡度达到径流槽(4)所需坡度为止；

四、然后拧紧转动固定支撑杆锁紧螺丝(5-2)，从而将转动固定支撑杆(5)与径流槽(4)固定。