CN108680724A - 一种用于模拟垄沟结构的土箱装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模拟垄沟结构的土箱装置，包括箱体；箱体底部分别设置有若干万向轮和升降装置，并在箱体的底部和侧壁上均开有若干出水孔；出水孔下方设置有位于箱体外壁上的水量收集槽；箱体内顶部活动设置有挡板，并在与挡板相互垂直的两侧内壁上分别设置有标尺；升降装置包括固定管；固定管内活动设置有与箱体连接的活动管，底部设置有腔体；腔体内设置有将其贯穿，并与活动管通过螺纹配合的柱体；且柱体与电机连接。本装置有效的模拟不同地表坡度以及垄沟结构，为不同的模拟实验提供支持。
Description
技术领域
本发明属于环境科学与工程技术领域，具体涉及一种用于模拟垄沟结构的土箱装置。
背景技术
我国山丘区现有坡耕地面积2400万hm2，占全国耕地总面积的19.7％。对于坡耕地的研究受到了人们的普遍关注，其中垄沟结构为坡耕地主要的种植方式之一。当前，国内外大部分土箱装置只是对于一般下垫面条件下的地面情况进行模拟，并没有专门针对于坡地垄沟结构的土箱装置，由此，急需设计一种可模拟不同地表坡度以及垄沟结构，用以进行模拟实验的土箱装置。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种用于模拟垄沟结构的土箱装置，可有效的模拟不同地表坡度以及垄沟结构。
为解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案为：
提供一种用于模拟垄沟结构的土箱装置，包括箱体；箱体底部分别设置有若干万向轮和升降装置，并在箱体的底部和侧壁上均开有若干出水孔；出水孔下方设置有位于箱体外壁上的水量收集槽；箱体内顶部活动设置有挡板，并在与挡板相互垂直的两侧内壁上分别设置有标尺；
升降装置包括固定管；固定管内活动设置有与箱体连接的活动管，底部设置有腔体；腔体内设置有将其贯穿，并与活动管通过螺纹配合的柱体；且柱体与电机连接。
优选地，还包括与箱体相对侧壁之间通过固定螺丝连接的若干固定板；固定板之间设置有活动杆；活动杆通过滚珠轴承与固定板连接，并在活动杆上设置有挡板。
优选地，挡板呈镂空状，其长度与箱体宽度保持一致，或为箱体宽度的1/2。
优选地，挡板长度为箱体宽度的1/2时，挡板中的一块固定于箱体内顶部，另一块活动嵌入其内，两两插接。
优选地，柱体上设置有位于腔体内，并与腔体形状相同的限位块。
优选地，固定管和腔体的连接处设置有延伸至柱体表面的限位板。
优选地，固定管内壁上设置有凸棱；活动管外壁上开有供凸棱滑动嵌入的凹槽。
优选地，箱体的框架厚度为6mm，长宽高均为2m；并在框架上通过固定螺丝固定有用作箱体侧壁的亚克力板；亚克力板和框架的结合部位涂敷有防止漏水的密封胶。
优选地，升降装置为千斤顶，设置于箱体底部四个角落。
优选地，出水孔内均设置有过滤网。
优选地，控制系统为PLC控制系统或单片机控制系统。
本发明的有益效果为：
1、通过控制系统控制电机转动，电机带动柱体转动，由于柱体与活动管为螺纹配合，且柱体在转动过程中无法产生纵向位移，使得活动管即会在柱体的转动下向上或向下移动，达到调节箱体高度的目的，通过多个升降装置的配合，即可达到改变实验所需地面角度以及倾斜方向的目的，以模拟各种方向上降雨产生汇流的过程。
2、由于挡板通过活动杆安装于固定板之间，而活动杆是可在固定板之间自由转动的，由此，在调节箱体倾斜角度的过程中，挡板也会产生倾斜，配合箱体来达到模拟不同垄沟结构的目的。
3、通过标尺和可移动的挡板来改变田垄结构的密度，以达到模拟不同垄沟结构的目的，并且，呈镂空状的挡板可以实现对于降雨入渗过程中侧渗影响降到最小。
4、出水孔和水量收集槽相配合，可测量入渗流量，同时，出水孔内的过滤网可防止装置中的土壤随水流从出水孔流出。
附图说明
图1为本装置的结构示意图；
图2为本装置的底部视图；
图3为本装置的正视图；
图4为本装置的后视图；
图5为本装置的右视图；
图6为本装置的左视图；
图7为挡板安装示意图；
图8为挡板之间相互嵌入的示意图；
图9为升降装置的结构示意图。
其中，1、升降装置；101、腔体；102、固定管；103、凸棱；104、活动管；105、柱体；106、限位板；107、限位块；108、电机；2、万向轮；3、挡板；4、标尺；5、出水孔；6、水量收集槽；7、亚克力板；8、固定螺丝；9、箱体；10、固定板；11、活动杆。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1和图5所示，该用于模拟垄沟结构的土箱装置包括用于装填实验所需土质的箱体9，且土质与箱体9顶部之间还具有10cm的间隙，以保证地表径流不会流出；而该箱体9由框架和通过固定螺丝8固定于框架上，作为其侧壁的亚克力板7组成，方便拼装、拆卸；其中，框架厚度为6mm，其长宽高均为2m，底部为工字钢，然后在亚克力板7和框架8的结合部位涂敷有防止漏水的密封胶，提升箱体的密封性能。
如图4和图6所示，还在亚克力板7上设置有网格，在保证其结构强度的情况下可以观察下渗情况，可测量下渗速度。
如图1所示，在箱体9的外底部四个角落处焊接有升降装置1，且升降装置1与控制系统连接，优选控制系统为PLC控制系统；通过控制系统调节箱体9底部不同角落的升降装置1，可调整装置整体的倾斜度，其大小为0～20°，来模拟不同情形下的地形角度，以及各种方向上降雨产汇流的过程。
如图9所示，升降装置1包括外壳，在外壳内设置有腔体101，腔体101可为任意形状，本实施例中其呈椭圆形，底部呈水平状，在腔体101的顶部焊接有固定管102，在固定管102的内壁上开有凸棱103。
如图9所示，在腔体101内设置有将其贯穿并与电机108连接的柱体105，且电机108与控制系统连接，同时，在固定管102内设置有与柱体105通过螺纹配合的活动管104，即柱体105上设置有外螺纹，活动管104内壁设置与其配合的内螺纹，且活动管104顶端与箱体9的底部焊接；为使活动管104能在固定管102内上下自由滑动，在活动管104外壁上开有供凸棱103滑动嵌入的凹槽。
如图9所示，为防止柱体105转动时，在纵向的方向上不会产生位移，在柱体105上设置有位于腔体101内，并与腔体101形状相同的限位块107，同时，还在固定管102和腔体101的连接处设置有延伸至柱体105表面的限位板106，由此，即可防止柱体105转动时在纵向产生位移。
如图1所示，在箱体9的外底部还焊接有位于升降装置1之间的万向轮2，优选万向轮2的数量为4个，通过万向轮2的作用，可便于装置的移动。
如图1和图7所示，在箱体9的内顶部还设置有若干呈镂空状的挡板3，优选挡板3的数量为偶数，且挡板3的长度可以与箱体9的宽度保持一致，也可以是箱体9宽度的1/2；当挡板3的长度与箱体9宽度保持一致时，挡板3设置于活动杆11上，活动杆11通过滚珠轴承与固定板10连接，然后固定板10通过固定螺丝8安装于箱体9侧壁，需要移动时，通过拆卸固定螺丝8，即可实现挡板3之间间隙的缩小或增大。
如图3和图8所示，当挡板3的长度为箱体9宽度的1/2时，若干挡板3分别分为两两一组，每组中的一块挡板3通过固定螺丝8安装于箱体9内顶部，另一块挡板3嵌入安装于箱体9内顶部的挡板3中，并能在其内滑动，两两插接。
如图1所示，还在箱体9与挡板3相互垂直的两侧壁上分别设置有标尺4。
通过控制系统控制电机108正转或反转，电机108带动柱体105转动，由于柱体105与活动管104为螺纹配合，且柱体105在转动过程中无法产生纵向位移，使得活动管105即会在柱体105的转动下向上或向下移动，达到调节箱体9高度的目的，通过多个升降装置1的配合，即可达到改变实验所需地面角度以及倾斜方向的目的，以模拟各种方向上降雨产生汇流的过程。
由于挡板3通过活动杆11安装于固定板10之间，而活动杆11是可在固定板10之间自由转动的，由此，在通过升降装置1调节箱体9倾斜角度的过程中，挡板3也会产生倾斜，配合箱体9来达到模拟不同垄沟结构的目的。
通过标尺4和可拆卸移动的挡板3来改变田垄结构的密度，以达到模拟不同垄沟结构的目的，并且，呈镂空状的挡板3可以实现对于降雨入渗过程中侧渗影响降到最小。
如图2、图3和图5所示，在箱体9的底部和其中一块作为侧壁的亚克力板7上，均开有供箱体9内水流流出的出水孔5，同时，为防止箱体9内的土壤随水流流出，在出水孔5内均设置有过滤网。
如图5所示，在出水孔5的下方均设置有位于箱体9外壁上的水量收集槽6，用于收集箱体9内渗出的水流，以便于测量箱体9的入渗流量。
具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，包括箱体(9)；所述箱体(9)底部分别设置有若干万向轮(2)和升降装置(1)，并在箱体(9)的底部和侧壁上均开有若干出水孔(5)；所述出水孔(5)下方均设置有位于箱体(9)外壁上的水量收集槽(6)；所述箱体(9)内顶部活动设置有挡板(3)，并在与挡板(3)相互垂直的两侧内壁上分别设置有标尺(4)；
所述升降装置(1)包括固定管(102)；所述固定管(102)内活动设置有与箱体(9)连接的活动管(104)，底部设置有腔体(101)；所述腔体(101)内设置有将其贯穿，并与活动管(104)通过螺纹配合的柱体(105)；且所述柱体(105)与电机(108)连接；所述电机(108)与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，还包括与箱体(9)相对侧壁之间通过固定螺丝(8)连接的若干固定板(10)；所述固定板(10)之间设置有活动杆(11)；所述活动杆(11)通过滚珠轴承与固定板(10)连接，并在活动杆(11)上设置有挡板(3)。
3.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述挡板(3)呈镂空状，其长度与箱体(9)宽度保持一致，或为箱体(9)宽度的1/2。
4.根据权利要求3所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述挡板(3)长度为箱体(9)宽度的1/2时，挡板(3)中的一块固定于箱体(9)内顶部，另一块活动嵌入其内，两两插接。
5.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述柱体(105)上设置有位于腔体(101)内，并与腔体(101)形状相同的限位块(107)。
6.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述固定管(102)和腔体(101)的连接处设置有延伸至柱体(105)表面的限位板(106)。
7.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述固定管(102)内壁上设置有凸棱(103)；所述活动管(104)外壁上开有供凸棱滑动嵌入的凹槽。
8.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述箱体(9)的框架厚度为6mm，长宽高均为2m；并在框架上通过固定螺丝(8)固定有用作箱体(9)侧壁的亚克力板(7)；所述亚克力板(7)和框架的结合部位涂敷有防止漏水的密封胶。
9.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述出水孔(5)内均设置有过滤网。
10.根据权利要求1所述的用于模拟垄沟结构的土箱装置，其特征在于，所述控制系统为PLC控制系统或单片机控制系统。
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Inventor after: Liu Panpan Inventor after: Qin Tianling Inventor after: Yan Denghua Inventor after: Shi Wanli Inventor after: Sun Congwu Inventor after: Wang Hao Inventor after: Weng Baisha Inventor after: Lv Zhenyu Inventor before: Liu Shanshan Inventor before: Qin Tianling Inventor before: Yan Denghua Inventor before: Shi Wanli Inventor before: Sun Congwu Inventor before: Wang Hao Inventor before: Weng Baisha Inventor before: Lv Zhenyu |