CN111948376A - 一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤侵蚀检测技术领域，具体而言，涉及一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置,包括接水槽、接水槽滚轮、土壤地面模拟装置、液压坡度调节器、降雨系统支撑体、土壤模拟材料调配台、总控制面板、土壤及覆盖植被铺设机、全自动广角摄像头、喷淋水管、旋转下喷式可调喷头、土壤及覆盖植被铺设机滚轮轨道、土壤及覆盖植被铺设机滚轮轨道、土壤及覆盖植被铺设机滚轮。本装置能够模拟不同降雨量、降雨持时、地形坡度、土壤类型、植被覆盖等因素对区域土壤侵蚀严重的影响程度，且降雨模拟系统采用旋转下喷式降雨模拟系统，保证雨滴达到终点速度，并且降雨特性接近天然鉴于特性。

Description

一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置

技术领域

本发明属于土壤侵蚀检测技术领域，具体而言，涉及一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置。

背景技术

土壤侵蚀是地质自然灾害的主要形式之一，而降雨，是诱发土壤侵蚀的主要因素之一。降雨量的增加，使雨水对表层土壤产生很大的浮力，使得地层压力显著降低，从而导致摩擦力明显下降，发生土壤及其母质体破坏、剥蚀、搬运和沉积的现象。随着近地表土壤水文条件从排水到饱和再到壤中流条件的转变，土壤前期含水量增加，以及土壤颗粒从排水条件所受向下的力转变为壤中流作用的向上渗流力，从而改变土壤颗粒的力学分布特征和土壤抗剪强度。再者，土壤前期含水量是影响土壤团聚稳定性变化的重要因素。目前，现有技术及装置难以提供多种情况下的降水诱发侵蚀模拟。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，能够进行不同降雨量、不同降雨持时、不同地形坡度、不同土壤类型以及不同植被覆盖等不同状况下的降雨诱发侵蚀模拟。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，包括接水槽、土壤地面模拟装置、液压坡度调节器、降雨系统支撑体、土壤模拟材料调配台、土壤及覆盖植被铺设机、旋转下喷式可调喷头；所述降雨系统支撑体设置于液压坡度调节器、土壤模拟材料调配台的底部，所述液压坡度调节器的一端与所述土壤地图模拟装置的底部相连，另一端设置于所述降雨系统支撑体上，用于改变所述土壤地面模拟装置的高度和坡度；所述土壤地图模拟装置包括斜板、挡板以及第一轨道，所述斜板呈倾斜设置，所述挡板设置于所述斜板的两侧，所述第一轨道设置于所述挡板的顶部；所述土壤模拟材料调配台的顶部设有两侧设有第二轨道，所述第一轨道和第二轨道对接后用于所述土壤及覆盖植被铺设机底部的土壤及覆盖植被铺设机滚轮移动；所述旋转下喷式可调喷头设置于所述土壤地图模拟装置的上方；所述接水槽设置于所述土壤地图模拟装置的底部。

所述降雨系统支撑体的内部铺设有输水管与电线，用于为液压坡度调节器提供电能、为土壤模拟材料调配台提供水和电能。

所述土壤及覆盖植被铺设机为上部呈中空顶部开口的方形结构、下部截面呈等腰三角形结构，其下部的底部设有出料口；所述土壤及覆盖植被铺设机滚轮设置于所述土壤及覆盖植被铺设机的底部，所述土壤及覆盖植被铺设机的底部与总控制面板连接，用于控制其移动。

所述液压坡度调节器位于土壤地面模拟装置下方，其顶部与所述土壤地面模拟装置底部相连，其底部设置于所述降雨系统支撑体上，所述总控制面板与液压坡度调节器用于控制其升降；所述液压坡度调节器为液压缸，其顶端设置呈楔形的连接块。

所述旋转下喷式可调喷头固定于喷淋水管上，所述喷淋水管呈倒“L”形结构，其垂直段的底端固定于所述降雨系统支撑体上，与其内部的输水管相连；所述旋转下喷式可调喷头间隔设置于所述喷淋水管的水平段的底部，由总控制面板控制模拟降雨，在同一孔位上布有发散式喷水装置，可保证雨滴达到终点速度，并且降雨特性接近天然降雨特性。

所述喷淋水管的垂直段上设有全自动广角摄像头，所述全自动广角摄像头与总控制面板相连，用于试验全过程的实时监控与记录。

所述接水槽的底部设有四个接水槽滚轮，所述滚轮上设有用于制动的刹车。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明前视图。

图3是本发明右视图。

图4是本发明俯视图。

图5是本发明中接水槽部分示意图。

图6是本发明中土壤地面模拟装置示意图。

图7是本发明中土壤模拟材料调配台示意图。

图8是本发明中土壤及覆盖植被铺设机示意图。

图9是本发明中液压坡度调节器示意图。

图示标识说明：1-接水槽、2-接水槽滚轮、3-土壤地面模拟装置、4-液压坡度调节器、5-降雨系统支撑体、6-土壤模拟材料调配台、7-总控制面板、8-土壤及覆盖植被铺设机、9-全自动广角摄像头、10-喷淋水管、11-旋转下喷式可调喷头、31-第一轨道、61-第二轨道、81-土壤及覆盖植被铺设机滚轮。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施作进一步的详细说明。

由图1-图9所示，

本发明所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，所述降雨系统支撑体5与液压坡度调节器4、土壤模拟材料调配台6为一整体，内部铺设有输水管及电线。输水管穿过土壤模拟材料调配台6，进入喷淋水管10，与其中的喷水装置相连，旋转下喷式可调喷头11为提供模拟降雨用水。电线与液压坡度调节器4、土壤模拟材料调配台6、旋转下喷式可调喷头11中的喷水装置相连接，为其提供电能，并传输总控制面板7信号。

所述土壤地面模拟装置3与两个液压坡度调节器4之间通过带有转轴的连接件连接，连接件上部为一矩形金属板，均匀布有8个螺孔，通过8枚螺栓与土壤地面模拟装置3相连，下部转轴与液压坡度调节器4相连。土壤地面模拟装置3上部及下部位置由两个液压坡度调节器4调控，无论土壤地面模拟装置3坡度如何，下部始终在接水槽1下方，使得接水槽能够完全承接从土壤地面模拟装置3上流下的水。土壤地面模拟装置3两侧上端安置有第一轨道31，调整高度和角度后与第二轨道61衔接，保证土壤及覆盖植被铺设机8的正常工作。

所述液压坡度调节器4底部通过螺栓与降雨系统支撑体5相连，上部通过带有转轴的连接件与土壤地面模拟装置3相连。电线穿过降雨系统支撑体5与液压坡度调节器4相连，为其提供电能，并传输总控制面板7信号至液压坡度调节器4。

所述土壤模拟材料调配台6通过螺栓固定在降雨系统支撑体5上，远离土壤地面模拟装置3一侧设有圆形孔，用于导入水平方向的输水管10输入的水以及全自动广角摄像头9和总控制面板7所需的电能。

所述土壤及覆盖植被铺设机8下部设有4个土壤及覆盖植被铺设机滚轮81，每个土壤及覆盖植被铺设机滚轮81通过均布在圆周上的四枚螺栓与土壤及覆盖植被铺设机8相连。土壤及覆盖植被铺设机8安置在第二轨道61上，通过总控制面板7的控制进行工作和移动。

所述总控制面板7底部与降雨系统支撑体5通过螺栓连接，并通过电线连接外部电源与液压坡度调节器4、土壤及覆盖植被铺设机8、全自动广角摄像头9、旋转下喷式可调喷头11，为这些装置提供电能，并传输控制信号，控制装置运行。

所述降雨系统支撑体5位于装置整体的最下方，与土壤地面模拟装置3、液压坡度调节器4、土壤模拟材料调配台6下部之间通过螺栓连接固定。内部铺设有输水管及电线，在各部分之间传输水、电能及信号。

所述全自动广角摄像头9通过螺栓固定在输水管10的垂直方向上，通过电线与总控制面板7之间连接以获得电能，设有广角镜头及无线传输功能，能监控实验全过程，并将监控影像传输到远程终端实时观看。

所述旋转下喷式可调喷头11通过螺栓固定在输水管10的水平方向上，通过输水管10与降雨系统支撑体5之间连接以获得电能和水，由总控制面板7控制模拟降雨，在同一孔位上布有发散式喷水装置，可保证雨滴达到重点速度，并且降雨特性接近天然降雨特性。

所述接水槽1下部设有4个接水槽滚轮2，每个接水槽滚轮2通过均布在圆周上的四枚螺栓与接水槽1相连。

工作过程：模拟降雨诱发土壤侵蚀时，先在土壤及覆盖植被铺设机8中放入试验所需的土壤及其覆盖植被材料，然后通过总控制面板7控制土壤地面模拟装置3整体升起至指定高度，使第一轨道31与第二轨道61对齐，之后通过总控制面板7控制土壤及覆盖植被铺设机8移动至土壤地面模拟装置3上方进行材料铺设，完成后控制土壤及覆盖植被铺设机8返回至原位。然后通过总控制面板7控制土壤地面模拟装置3整体缓慢升起至指定高度，再将接水槽1推入土壤地面模拟装置3下方，之后再通过总控制面板7控制土壤地面模拟装置3整体下降至与接水槽1相贴合。通过总控制面板7打开全自动广角摄像头9开始记录，视频记录将通过无线传输系统传至远程终端并储存。之后通过总控制面板7打开旋转下喷式可调喷头11，旋转下喷式可调喷头11将会以较高频率沿轴周期性旋转多向喷水装置，以保待测土体整体受到均匀的模拟降雨。可通过总控制面板7调整降雨量的大小和降雨持续时间。从土壤地面模拟装置3流下的水土将进入接水槽1。实验结束后，可将剩余待测土体清理至接水槽1中，然后通过总控制面板7升高土壤地面模拟装置3，将接水槽1推至废弃物处理处，清理剩余土体。

Claims (7)

1.一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，其特征在于：包括接水槽1、土壤地面模拟装置3、液压坡度调节器4、降雨系统支撑体5、土壤模拟材料调配台6、土壤及覆盖植被铺设机8、旋转下喷式可调喷头11；

所述降雨系统支撑体5设置于液压坡度调节器4、土壤模拟材料调配台6的底部，所述液压坡度调节器4的一端与所述土壤地图模拟装置3的底部相连，另一端设置于所述降雨系统支撑体5上，用于改变所述土壤地面模拟装置3的高度和坡度；

所述土壤地图模拟装置3包括斜板32、挡板33以及第一轨道31，所述斜板32呈倾斜设置，所述挡板33设置于所述斜板32的两侧，所述第一轨道31设置于所述挡板33的顶部；所述土壤模拟材料调配台6的顶部设有两侧设有第二轨道61，所述第一轨道31和第二轨道61对接后用于所述土壤及覆盖植被铺设机8底部的土壤及覆盖植被铺设机滚轮81移动；

所述旋转下喷式可调喷头11设置于所述土壤地图模拟装置3的上方；

所述接水槽1设置于所述土壤地图模拟装置3的底部。

2.根据权利要求1所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，其特征在于：所述降雨系统支撑体5的内部铺设有输水管与电线，用于为液压坡度调节器4提供电能、为土壤模拟材料调配台6提供水和电能。

3.根据权利要求2所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，其特征在于：所述土壤及覆盖植被铺设机8为上部呈中空顶部开口的方形结构、下部截面呈等腰三角形结构，其下部的底部设有出料口；所述土壤及覆盖植被铺设机滚轮81设置于所述土壤及覆盖植被铺设机8的底部，所述土壤及覆盖植被铺设机8的底部与总控制面板7连接，用于控制其移动。

4.根据权利要求3所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，其特征在于：所述液压坡度调节器4位于土壤地面模拟装置3下方，其顶部与所述土壤地面模拟装置3底部相连，其底部设置于所述降雨系统支撑体5上，所述总控制面板7与液压坡度调节器4用于控制其升降；所述液压坡度调节器4为液压缸，其顶端设置呈楔形的连接块。

5.根据权利要求1所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，其特征在于：所述旋转下喷式可调喷头11固定于喷淋水管10上，所述喷淋水管10呈倒“L”形结构，其垂直段的底端固定于所述降雨系统支撑体5上，与其内部的输水管相连；所述旋转下喷式可调喷头11间隔设置于所述喷淋水管10的水平段的底部，由总控制面板7控制模拟降雨，在同一孔位上布有发散式喷水装置，可保证雨滴达到终点速度，并且降雨特性接近天然降雨特性。

6.根据权利要求5所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，其特征在于：所述喷淋水管10的垂直段上设有全自动广角摄像头9，所述全自动广角摄像头9与总控制面板7相连，用于试验全过程的实时监控与记录。

7.根据权利要求1所述的一种降雨诱发土壤侵蚀的影响因素定量监测与分析装置，其特征在于：所述接水槽1的底部设有四个接水槽滚轮2，所述滚轮2上设有用于制动的刹车。

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