CN113049428B - 一种植被边坡抗冲刷试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植被边坡抗冲刷试验装置，包括底座，所述底座与放置箱的末端转动连接，放置箱内能够放入植被培养箱，放置箱与设置在底座的转动驱动机构连接，放置箱末端设有收集槽组件，收集槽组件与收集桶组件连接，放置箱上方设有箱体，箱体与安装在底座的支撑件连接，箱体设有出水孔，箱体内的水能够通过出水孔流入放置箱内的植被培养箱内，箱体与供水机构连接，本发明的试验装置使用灵活，能够进行径流模拟和降雨模拟。

Description

一种植被边坡抗冲刷试验装置

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，具体涉及一种植被边坡抗冲刷试验装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

边坡是工程建设中常用的工程形式。由于边坡绿化作用日益凸显，用植被代替工程护坡，逐步恢复被破坏的生态环境已是大势所趋。

植被是防止水土流失最积极的因素，植物强劲的根系与致密的地表覆盖可以涵养水源、保持水土。边坡由于受到雨水冲击，可能导致边坡水土流失，从而造成边坡不稳并产生一系列不良影响。边坡植被的应用可以减少地表径流，很大程度上缓解边坡出现的水土流失问题，增强边坡稳定性。

发明人发现，目前对植被边坡抗冲刷性的研究主要以制作大比例模型的方式。关于边坡模型，现有模型大多存在无法便捷灵活调节坡度、无法实时对试验数据进行监测、无法进行径流模拟与降雨模拟两用、无法便捷地对多种不同试样进行试验等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种植被边坡抗冲刷试验装置，使用时便捷灵活，能够对不同试样进行试验。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种植被边坡抗冲刷试验装置，包括底座，所述底座与放置箱的末端转动连接，放置箱内能够放入植被培养箱，放置箱与设置在底座的转动驱动机构连接，放置箱末端设有收集槽组件，收集槽组件与收集桶组件连接，放置箱上方设有箱体，箱体与安装在底座的支撑件连接，箱体设有出水孔，箱体内的水能够通过出水孔流入放置箱内的植被培养箱内，箱体与供水机构连接。

进一步的，所述箱体的底部箱壁包括呈设定钝角分布的第一壁部和第二壁部，第一壁部与箱体的顶部箱壁平行，第一壁部和第二壁部交界位置处设有溢流板，第二壁部一端与第一壁部连接，另一端转动连接有L型的转动板，转动板的其中一个板部设有多个通孔，用于水流出，另一个板部能够封闭出水孔。

进一步的，所述放置箱的首端固定有漫流板。

进一步的，所述收集槽组件包括上下设置的径流收集槽和渗流收集槽，所述收集桶组件包括径流收集桶和渗流收集桶，所述径流收集槽通过径流集流管与径流收集桶连接，所述渗流收集槽通过渗流集流管与渗流收集桶连接。

进一步的，所述径流收集桶和渗流收集桶内均安装有泥沙过滤网。

进一步的，所述箱体下方还设置有多个引水管，所述引水管与箱体内部空间相连通，所述引水管上设置有多个雾化喷头。

进一步的，所述支撑件为L型结构，包括相互垂直的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部与底座固定连接，为伸缩结构，包括与底座固定的固定部和与第二支撑部连接的伸缩部，固定部和伸缩部伸缩连接，所述箱体与第二支撑部滑动连接。

进一步的，所述植被培养箱一端端部敞口设置，敞口处安装有培养箱过滤网，且植被培养箱敞口的端部可拆卸的连接有挡板，挡板能够对敞口进行封堵。

进一步的，所述转动驱动机构包括固定在底座的伸缩驱动件，所述伸缩驱动件的伸缩部端部嵌入放置箱底部设置的滑槽中，并且能够沿滑槽移动。

进一步的，所述底座上安装有角度刻度盘，用于检测放置箱的转动角度。本发明的有益效果：

1.本发明的试验装置，能够利用转动驱动机构调节放置箱的角度，进而模拟不同坡度下植被边坡冲刷试验，可变坡度范围广，调节方便，适用于各种试验环境。

2.本发明的试验装置，通过设置引水管和雾化喷头，通过转动板关闭箱体的出水口，此时打开雾化喷头，箱体内的水只能够通过雾化喷头喷出，能够模拟降雨过程，转动板打开出水口，使水通过箱体的出水口形成径流流入植被培养箱内，可模拟径流过程，实现了降雨和径流两用模拟。

3.本发明的试验装置，收集槽分为径流收集槽和渗流收集槽，并且收集桶中设有泥沙过滤网，能够分别收集坡面和壤中的径流和泥沙，通过测量泥沙过滤网留下的泥沙体积，能够间接监测边坡产沙量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1整体结构示意图；

图2为本发明实施例1转动驱动机构安装示意图；

图3为本发明实施例1收集槽组件和收集桶组件配合示意图；

图4为本发明实施例1植被培养箱结构示意图；

图5为本发明实施例1植被培养箱结构示意图；

图6为本发明实施例1把手与卡块装配示意图；

图7为本发明实施例1箱体结构示意图；

图8为本发明实施例1引水管和雾化喷头装配示意图；

图9为本发明实施例1放置箱结构示意图；

其中，1.底座，2.万向轮，3.放置箱，4.液压缸，5.角度刻度盘，6.气泡水平仪，7.径流收集槽，8.渗流收集槽，9.径流收集桶，10.渗流收集桶，11.径流集流管，12.渗流集流管，13.泥沙过滤网，14.流量传感器，15.植被培养箱，16.卡板， 17.培养箱过滤网，18.有机玻璃板，19.把手，20.卡块，21.箱体，21-1.第一壁部， 21-2.第二壁部，21-3.固定板，22.箱体支杆，23.第一支撑部，24.第二支撑部，25. 水箱，26.管路，27.水泵，28.高速摄像机，29.流量调节阀，30.流量计，31.转动板，32.通孔，33.溢流板，34.引水管，35.雾化喷头，36.土水势传感器，37.漫流板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有植被边坡抗冲刷试验装置大多存在无法便捷灵活调节坡度、无法实时对试验数据进行监测、无法进行径流模拟与降雨模拟两用、无法便捷地对多种不同试样进行试验等缺陷，针对上述问题，本申请提出了一种植被边坡抗冲刷试验装置。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-图8所示，一种植被边坡抗冲刷试验装置，包括底座1，所述底座底面的四个角处设置与万向轮2，方便对整个试验装置的移动，调节底座一侧的两个万向轮与另一侧的两个万向轮轴线垂直，可以达到刹车的效果。采用万向轮，方便移动，适用于各种试验环境。

所述底座安装有末端敞口设置的放置箱3，所述放置箱内部能够放入植被培养箱，所述放置箱的末端与底座转动连接，优选的，所述底座上安装有铰接座，底座通过铰接座和转轴与放置箱的底端转动连接，放置箱绕转轴转动，能够调节放置箱与底座之间的角度。

所述放置箱与安装在底座的转动驱动机构连接，转动驱动机构能够带动放置箱转动，调节放置箱与底座之间的角度。

所述转动驱动机构采用伸缩驱动件，优选的，所述伸缩驱动件采用液压缸4，所述液压缸的缸体与底座固定连接，所述液压缸的活塞杆端部嵌入放置箱底面开设的滑槽中，活塞杆端部能够沿滑槽滑动，本实施例中，液压缸活塞杆的伸出和缩回能够带动放置箱绕转轴转动。

本实施例中，所述底座上表面固定有角度刻度盘5，所述角度刻度盘用于检测放置箱与底座之间的夹角，从而使得放置箱达到实验所需要的坡度。优选的，所述坡度调节范围为0°-60°。

通过调节放置箱与底座之间的角度，进而模拟不同坡度下植被边坡冲刷试验，可变坡度范围广，调节方便。

优选的，所述角度刻度盘上安装有气泡水平仪6，用于调节底座的水平度。

所述放置箱的末端设置有收集槽组件，所述收集槽组件与收集桶组件连接。

本实施例中，所述收集槽组件包括上下设置的径流收集槽7和渗流收集槽8，优选的，所述径流收集槽和渗流收集槽均采用V型结构，方便对水流进行汇集。

所述收集桶组件包括径流收集桶9和渗流收集桶10，所述径流收集槽与径流集流管11的一端连接，径流集流管的另一端与径流收集桶连接，径流收集槽内的水能够通过径流集流管进入径流收集桶，所述渗流收集槽与渗流集流管12的一端连接，渗流集流管的另一端与渗流收集桶连接，渗流收集槽内的水能够通过渗流集流管进入渗流收集桶。

优选的，所述径流集流管和渗流集流管均采用软管，满足收集槽能够随放置箱运动的需求。

所述径流收集桶和渗流收集桶内部均固定有泥沙过滤网13，用于将泥沙留在泥沙过滤网上部，在径流收集桶和渗流收集桶上方设置激光传感器，能够利用激光传感器和径流收集桶、渗流收集桶的截面积得到泥沙过滤网上过滤留下的泥沙体积，则可间接监测边坡产沙量。

所述径流集流管内安装有流量传感器14，能够对表面径流与泥沙的混合泥水流量进行监测，所述渗流集流管内安装有流量传感器14，能够对壤中流与泥沙混合泥水流量进行监测。

所述放置箱内能够放置植被培养箱15，所述植被培养箱用于放置土壤和种植的植被，所述植被培养箱末端敞口设置，其末端的两侧固定有两个L型的卡板16，形成卡槽，L型卡板形成的卡槽中卡入挡板，优选的，所述挡板采用有机玻璃板 18，挡板能够对植被培养箱末端的敞口进行封堵，使得水、泥土等物质无法从植被培养箱中流出。

所述植被培养箱的末端还固定有培养箱过滤网17，用于过滤掉枝叶及大颗粒的土壤，防止枝叶或大颗粒土壤对径流集流管和渗流集流管造成堵塞，并可以防止土壤因重力作用而在无水流冲刷情况下直接进入收集槽组件。

所述植被培养箱的两个侧部箱壁还转动连接有U型的把手19，所述放置箱的两个侧部箱壁外侧面设有卡块20，转动把手，所述卡块能够卡入把手的内部，能够实现限制植被培养箱在放置箱内部的运动。

所述放置箱的上方设置有箱体21，所述箱体的两个侧部箱壁均固定有箱体支杆22，所述箱体支杆一端与箱体固定连接，另一端与支撑件滑动连接，箱体支杆能够带动箱体沿底座的长度方向进行滑动。

所述支撑件采用L型结构，包括相互垂直设置的第一支撑部23和第二支撑部24，所述第一支撑部一端与底座固定连接，另一端与第二支撑部的一端固定连接，所述箱体通过支杆与第二支撑部滑动连接。

优选的，所述第一支撑部采用伸缩结构，所述伸缩结构采用现有的伸缩结构即可，包括固定部和伸缩部，固定部和伸缩部伸缩连接，固定部与底座固定连接，伸缩部与第二支撑部固定连接，所述伸缩部和固定部通过螺栓进行锁紧固定。

通过第一支撑部和第二支撑部，能够调节箱体的位置。

所述箱体与供水机构连接，供水机构能够向箱体内注入设定量的水。

所述供水机构包括水箱25，所述水箱通过管路26与水泵27的进水口连接，所述水泵的出水口通过管路与箱体连接，水泵能够将水箱内的水泵入箱体内部。

本实施例中，水泵与箱体之间的管路上安装有流量调节阀29和流量计30，所述流量调节阀用于调节管路中水的流量，所述流量计用于对管路中水的流量进行显示。

本实施例中，所述箱体采用立方体结构，其底部箱壁包括一体式的第一壁部 21-1和第二壁部21-2，第一壁部和第二壁部呈设定的钝角设置，第一壁部与箱体的顶部箱壁相平行，所述第二壁部一侧的箱体侧壁底部开设有出水孔，所述出水孔为矩形形状，所述第二壁部一端与第一壁部一体式连接，另一端转动连接有转动板31，所述转动板采用L型结构，包括两个板部，其中一个板部设有多个圆形的通孔32，用于水的流出，另一个板部能够对出水孔进行封堵。

当带有通孔的板部转动至出水口位置时，箱体内的水能够通过通孔流出，此时另一个板部起到引流的作用，当不带通孔的板部转动至出水口位置时，能够对出水口进行封堵，此时水无法从箱体内流出。

本实施例中，所述转动板的两个板部两端之间设有三角型的侧板，带通孔的板部侧端面开设有锁紧孔，箱体的侧部箱壁上也设置有锁紧孔，箱体侧部箱壁上的锁紧孔设置两处，分别对应带通孔的板部位于出水口内部时的位置和另一个板部位于出水口内部时带通孔的板部的位置，所述锁紧孔中能够插入锁紧销，实现转动板与箱体的锁紧固定。

所述第一壁部和第二壁部的交界位置处固定有溢流板33，只有当箱体内的水位超过溢流板时，水才能够通过第二壁部、通孔流出。

本实施例中，所述通孔处安装有流量传感器，能够对初始径流量进行监测。

所述放置箱的首端固定有漫流板37，所述漫流板采用U型板，其固定在放置箱首端的侧部箱壁的顶部，通过转动板及漫流板，能够对植被培养箱内的土壤形成径流。

所述箱体的下方设有多个引水管34，所述引水管与箱体内部空间相连通，具体的，所述引水管的一端与箱体的一侧侧部箱壁引出的固定板21-3固定，另一端与另一侧与第二壁部固定，且通过第二壁部与箱体内部空间相连通。

所述引水管上设置有多个雾化喷头35，打开雾化喷头，能够模拟降雨过程。

通过调节流量调节阀，能够对降雨量和径流量大小进行调节。

本实施例的试验装置还包括多个土水势传感器36，用于埋设在土壤内部，沿植被培养箱厚度方向均匀分布，可实时对表层土壤含水量进行监测。

优选的，所述第二支撑部还安装有高速摄像机28，用于拍摄试验过程中植被培养箱内土壤表面形态变化的图像。

本实施例中的流量传感器、土水势传感器均及高速摄像机均与控制系统连接，控制系统与上位机连接，传感器采集的数据能够传输给控制系统，控制系统将接收的数据在上位机进行显示。

本实施例试验装置的工作方法为：将植被培养箱放置到放置箱内部，转动把手，使得把手卡住放置箱侧壁的卡块。

液压缸工作，带动放置箱转动，直至通过角度刻度盘读出的放置箱与底座之间的夹角为实验所需要的设定夹角。

支杆沿第二支撑部滑动，对第一支撑部进行伸缩，调节箱体至设定位置。

当需要进行径流模拟实验时：

转动转动板，使得带有通孔的板部位于箱体的出水口内部，将转动板与箱体锁紧固定，将植被培养箱的有机玻璃板抽出，启动水泵，调节流量调节阀，将管路内的水流量调节至设定值，水泵将水箱内的水泵入箱体，当水位超过溢流板时，水流入第二壁部，并通过转动板作为引流作用的板部和漫流板进入植被培养箱，形成径流，径流水经过径流收集槽进入径流收集桶，渗流水经过渗流收集槽进入渗流收集桶，实时读取各个流量传感器及土水势传感器采集的数据，将实时收集到的各数据观测值绘制成以时间t为横坐标的折线图，研究植被边坡抗冲刷性。

当需要进行降水模拟实验时：

需要将转动板转动至不带通孔的板部位于出水孔内，此时箱体内的水无法从出水孔流出，打开雾化喷头，箱体内的水从雾化喷头内喷出，模拟降雨过程，喷出的水进入植被培养箱，进行实验。

其他实验步骤与进行径流模拟试验时的步骤相同，在此不进行重复叙述。

本实施例的试验装置，通过转动板位置的切换，实现了降雨和径流两用模拟。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种植被边坡抗冲刷试验装置，其特征在于，包括底座，所述底座与放置箱的末端转动连接，放置箱内能够放入植被培养箱，所述植被培养箱一端端部敞口设置，敞口处安装有培养箱过滤网，且植被培养箱敞口的端部可拆卸的连接有挡板，挡板能够对敞口进行封堵；放置箱与设置在底座的转动驱动机构连接，放置箱末端设有收集槽组件，收集槽组件与收集桶组件连接，放置箱上方设有箱体，箱体与安装在底座的支撑件连接，箱体设有出水孔，箱体内的水能够通过出水孔流入放置箱内的植被培养箱内，箱体与供水机构连接；所述箱体下方还设置有多个引水管，所述引水管与箱体内部空间相连通，所述引水管上设置有多个雾化喷头；

所述箱体的底部箱壁包括呈设定钝角分布的第一壁部和第二壁部，第一壁部与箱体的顶部箱壁平行，第一壁部和第二壁部交界位置处设有溢流板，第二壁部一端与第一壁部连接，另一端转动连接有L型的转动板，转动板的其中一个板部设有多个通孔，用于水流出，另一个板部能够封闭出水孔。

2.如权利要求1所述的一种植被边坡抗冲刷试验装置，其特征在于，所述放置箱的首端固定有漫流板。

3.如权利要求1所述的一种植被边坡抗冲刷试验装置，其特征在于，所述收集槽组件包括上下设置的径流收集槽和渗流收集槽，所述收集桶组件包括径流收集桶和渗流收集桶，所述径流收集槽通过径流集流管与径流收集桶连接，所述渗流收集槽通过渗流集流管与渗流收集桶连接。

4.如权利要求3所述的一种植被边坡抗冲刷试验装置，其特征在于，所述径流收集桶和渗流收集桶内均安装有泥沙过滤网。

5.如权利要求1所述的一种植被边坡抗冲刷试验装置，其特征在于，所述支撑件为L型结构，包括相互垂直的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部与底座固定连接，为伸缩结构，包括与底座固定的固定部和与第二支撑部连接的伸缩部，固定部和伸缩部伸缩连接，所述箱体与第二支撑部滑动连接。

6.如权利要求1所述的一种植被边坡抗冲刷试验装置，其特征在于，所述转动驱动机构包括固定在底座的伸缩驱动件，所述伸缩驱动件的伸缩部端部嵌入放置箱底部设置的滑槽中，并且能够沿滑槽移动。

7.如权利要求1所述的一种植被边坡抗冲刷试验装置，其特征在于，所述底座上安装有角度刻度盘，用于检测放置箱的转动角度。

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