CN210923686U - 一种适用于植物护坡选型的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于植物护坡选型的试验装置，其底座、试验箱、喷水管网及坡度调节组件，底座具有长方体框架结构，试验箱由箱底及透明的四块侧板围成敞口容器，坡度调节组件包括一对直立前槽钢、一对直立后槽钢、与直立前槽钢垂直的转动固定轴及托杆，直立前槽钢设有用于连接转动固定轴的前槽孔，直立后槽钢设有多个位于不同高度的后槽孔，转动固定轴贯穿过转动固定轴套管且其两轴端限定于前槽孔内使试验箱前端枢接于底座，托杆承托于试验箱中后部箱底且托杆两端限定于后槽孔内。本实用新型的试验装置可以调整倾斜角度，模拟出不同的边坡坡度，既保证了边坡土体的渗透性，又能够提供排水通道，用于研究边坡植被对边坡土体渗透性的影响。

Description

一种适用于植物护坡选型的试验装置

技术领域

本实用新型涉及试验装置技术领域，尤其涉及用于植物护坡选型研究的试验装置。

背景技术

植被护坡是一种生态防护边坡的形式，通过在边坡表面种植植物，可以恢复裸露边坡，改善周边生态环境。护坡植被枝叶可形成表面覆土保护层，减缓雨水对边坡土体的冲刷和侵蚀；植被根系可作为天然加筋材料，提高边坡土体抗剪强度；植被蒸腾和根系吸水作用改变边坡土体的饱和度，影响边坡土体非饱和力学特性，提升边坡稳定性。总体而言，植被护坡既能够保护生态环境，又能够固土护坡提升边坡稳定性，是一种边坡治理的理想措施。在这种治理措施被提出和推广之后，工程中的应用日益广泛，但是对于不同的边坡类型，例如不同的土体、坡度、气候和环境等条件，所需要的植被类型是不同的。植被对边坡土体的适应性、植被的生长周期、根系的生长范围、躯干和枝叶的高度和密度、植被对于雨水的需求以及植被对边坡土体非饱和特性的影响规律等等，都是与植被选型相关的重要因素，如何针对边坡需求的实际情况选择最合适的植被，是植被护坡能否高效应用的研究重点。有必要开发研究适用于植物护坡选型研究的模型试验装置。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决针对不同边坡类型选择合适的护坡植物而提出的一套可以任意换装边坡土体、调整边坡角度、改变降雨强度和培育多种植物并且能够兼顾雨水渗透计量、土体变形观测和土体饱和度的模型试验装置。

为了实现上述目的，本实用新型提出了以下技术方案：一种适用于植物护坡选型的试验装置，其包括：底座1、试验箱2、喷水管网3及坡度调节组件，

所述底座1具有长方体框架结构，

所述试验箱2由箱底及透明的四块侧板围成敞口容器，箱底上表面铺设有用来装填边坡土体培育植被的塑料排水板10及土工布11，箱内装填有试验土体，试验箱底部前端设有一转动固定轴套管9，

所述喷水管网由脚架支撑固定于试验箱上方，喷水管网由总管和支管构成，总管上设有接自自来水管的供水口14，支管上设有多个朝下的出水喷头13，

所述坡度调节组件包括一对固定于底座前部两侧的直立前槽钢6、一对固定于底座中后部两侧的直立后槽钢4、与直立前槽钢垂直的转动固定轴7及托杆5，直立前槽钢6设有用于连接转动固定轴7的前槽孔，直立后槽钢4设有多个位于不同高度的后槽孔，转动固定轴7贯穿过所述转动固定轴套管且其两轴端限定于前槽孔内使试验箱2前端枢接于底座1，托杆5承托于试验箱中后部箱底且托杆5两端限定于后槽孔内。

试验箱2由不锈钢方管构成长方形骨架，侧壁为有机玻璃12构成。

试验箱2箱体前端顶面和底面分别设有用于收集模拟降水的漏斗8。

所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括土体位移观测影像拍摄装置，所述土体位移观测影像拍摄装置包括放置于试验箱两侧三脚架16上的工业摄像机17，试验箱透明侧板上设置有位移观测标记点18。

所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括雨水收集测量装置，所述雨水收集测量装置包括设置于上漏斗和下漏斗下方的接水盆19以及设置于接水盆下游的高精度计量水表20。

所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括植被生长覆盖率监测装置，所述植被生长覆盖率监测装置包括架设于高脚架22的高清相机23。

所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括边坡土体饱和度实时测量系统，所述边坡土体饱和度实时测量系统包括埋设于试验箱内的土壤水分传感器24、设置于试验箱外的观点转换器25和装有监测软件的笔记本电脑26，土壤水分传感器24、观点转换器25和笔记本电脑26通过导线相连。

本实用新型的试验装置简单可靠，试验箱可以调整倾斜角度，模拟出不同的边坡坡度，试验箱底部的塑料排水板和土工布既保证了边坡土体的渗透性，又能够提供排水通道，与箱体前部下漏斗配合工作，可收集渗过土体的模拟雨水，用于研究边坡植被对边坡土体渗透性的影响。本试验装置还能够方便快捷的模拟不同降雨环境下的多种类边坡，植被培育可在模型边坡上直接进行，箱体两侧玻璃能够直观显示植被根系分布规律，植被培育环境与所模拟边坡的外部条件保持一致。试验装置的量测系统完备，能够完整全面的反应边坡植被护坡作用的多个评价指标，包括雨水拦截量、雨水下渗量、根系生长规律、土体位移流动图、植被生长覆盖率。整体而言，本试验装置可调节因素多，灵活多变，能够满足边坡植被选型研究的多种需要。

附图说明

图1为本实用新型试验箱的结构分解图。

图2为本实用新型底座的结构分解图。

图3为本实用新型组装后的结构示意图。

底座1 试验箱2 PVC喷水管网3 直立后槽钢4 托杆5 直立前槽钢6 转动固定轴7漏斗8 转动固定轴套管9 塑料排水板10 无纺土工布11 玻璃板12 出水喷头13 供水口14阀门流量计15 三脚架16 工业摄像机17 位移观测标记点18 接水盆19 计量水表20 软管21 脚架22 高清相机23 土壤水分传感器24 光电转换器25 笔记本电脑26

具体实施方式

本实用新型提出的试验装置主要包括有底座1、试验箱2、喷水管网3及坡度调节组件。

如图2所示，底座1具有长方体框架结构，其作用主要是用于支撑固定试验箱2，提供试验箱角度调节转动空间。

如图1所示，试验箱2由不锈钢方管构成箱体骨架，在骨架上搭建箱底及四块透明的有机玻璃侧板，从而围成敞口容器，箱底上表面铺设有用来装填边坡土体培育植被的塑料排水板10及土工布11。试验箱中装填有边坡土体。试验箱2箱体前端的顶面和底面分别设有用于收集顶面模拟降雨雨水的上漏斗和用于收集底面渗透的模拟雨水的下漏斗。试验箱底部前端设有一转动固定轴套管9。

喷水管网3使用PVC供水管粘结而成，由脚架支撑固定于试验箱2上方，喷水管网由总管和支管构成，总管上设有接自自来水管的供水口14，支管上设有多个朝下的出水喷头13，用于浇灌培育边坡植被，可调节浇灌水量等同于所研究边坡的实际环境降雨量，模拟边坡植被所处的实际降雨环境，供水量由带精控阀门的阀门流量计15控制。

坡度调节组件包括一对设于底座前部两侧的直立前槽钢6、一对设于底座中后部两侧的直立后槽钢4、一根转动固定轴7及一根托杆5。直立前槽钢6设有前槽孔，转动固定轴7贯穿过位于试验箱前底的转动固定轴套管9后两轴端限定于前槽孔内，并以螺栓拧紧固定。转动固定轴7可以在转动固定轴套管9内自由转动。通过这样的方式将试验箱前底与底座1连接，且试验箱可绕转动固定轴7转动。直立后槽钢4设有多个位于不同高度的后槽孔，用于使试验箱固定在不同的倾斜角度上。托杆5承托在试验箱中后部箱底，且托杆5两端限定于后槽孔内，并以螺栓拧紧固定。通过这样的方式，将试验箱与底座保持一定倾斜夹角地承托于竖直面。

本试验装置还包括土体位移观测影像拍摄装置，所述土体位移观测影像拍摄装置包括放置于试验箱两侧三脚架16上的工业摄像机17，试验箱透明侧板上设置有位移观测标记点18。

本试验装置还包括雨水收集测量装置，所述雨水收集测量装置包括设置于上漏斗和下漏斗下方的接水盆19以及设置于接水盆下游的高精度计量水表20。

本试验装置还包括植被生长覆盖率监测装置，所述植被生长覆盖率监测装置包括架设于高脚架22的高清相机23。

本实用新型在组装过程的具体实施步骤如下所示：

1.底座1与直立后槽钢4由螺栓固定连接，与试验箱2通过转动固定轴7贯穿转动固定轴套管9后与直立前槽钢6通过螺栓固定连接。

2.试验箱2后部抬升至一定角度后，由托杆5托于箱底并穿过直立后槽钢4上的槽孔以螺栓固定连接。

3.试验箱2内侧底面铺设塑料排水板10和无妨土工布11，箱子内侧两面封有机玻璃12，绘制位移观测标记点18。

4.于试验箱2内埋设土壤水分传感器24并连接光电转换器25和笔记本电脑26，装填边坡土体，移植边坡植被。

5.利用脚架将PVC喷水管网3固定至预设高度，疏通出水喷头13。

6.依次用软管连接供水口14、精控阀门流量计15、自来水源头。

7.架设三脚架26并安装工业相机17。

8.安装固定接水盆19并连接软管21和高精度计量水表20。

9.架设高脚架22并安装高清相机23。

10.开始试验。

本实用新型的实验步骤如下：

在试验箱中装填边坡土体，土体分层装填夯实，保证边坡均质性。装填完成后，即可移植边坡植被，设定边坡所处实际环境的降雨量，由PVC喷水管网等效模拟。植被生长周期内，可由箱体两侧透明玻璃观察其根系分布以及根系造成的表层土体松动现象，并且通过箱体两侧的土体位移影像拍摄装置记录土体位移，然后利用图像处理软件获得土体位移流动图。PVC管网喷水浇灌期间，箱体底部的塑料排水板保证土体渗透路径的畅通，塑料板上铺设的土工布作为过滤层阻隔雨水下渗时土体的流动。在模拟边坡坡度和降雨强度的条件下，培育多种植被生长成型，由边坡植被生长覆盖率监测系统记录植被生长过程，对比不同植被生长成熟所需要的时间以及降雨条件对于边坡植被生长成熟的影响，植被生长成型后，可继续模拟降雨环境，根据雨水收集测量装置得到的数据，统计分析边坡植被的雨水拦截作用。利用土体饱和度实时测量系统得到土体饱和度变化规律，获得边坡土体非饱和力学特性指标，研究具备植被护坡条件的边坡稳定性，以从多种备选植被中选择最合适对象边坡的护坡植被。

Claims (7)

1.一种适用于植物护坡选型的试验装置，其特征在于包括：底座(1)、试验箱(2)、喷水管网(3)及坡度调节组件，

所述底座(1)具有长方体框架结构，

所述试验箱(2)由箱底及透明的四块侧板围成敞口容器，箱底上表面铺设有用来装填边坡土体培育植被的塑料排水板(10)及土工布(11)，箱内装填有试验土体，试验箱底部前端设有一转动固定轴套管(9)，

所述喷水管网由脚架支撑固定于试验箱上方，喷水管网由总管和支管构成，总管上设有接自自来水管的供水口(14)，支管上设有多个朝下的出水喷头(13)，

所述坡度调节组件包括一对固定于底座前部两侧的直立前槽钢(6)、一对固定于底座中后部两侧的直立后槽钢(4)、与直立前槽钢垂直的转动固定轴(7)及托杆(5)，直立前槽钢(6)设有用于连接转动固定轴(7)的前槽孔，直立后槽钢(4)设有多个位于不同高度的后槽孔，转动固定轴(7)贯穿过所述转动固定轴套管且其两轴端限定于前槽孔内使试验箱(2)前端枢接于底座(1)，托杆(5)承托于试验箱中后部箱底且托杆(5)两端限定于后槽孔内。

2.根据权利要求1所述的适用于植物护坡选型的试验装置，其特征在于，试验箱(2)由不锈钢方管构成长方形骨架，侧壁为有机玻璃(12)构成。

3.根据权利要求1所述的适用于植物护坡选型的试验装置，其特征在于，试验箱(2)箱体前端顶面和底面分别设有用于收集模拟降水的漏斗(8)。

4.根据权利要求1所述的适用于植物护坡选型的试验装置，其特征在于，所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括土体位移观测影像拍摄装置，所述土体位移观测影像拍摄装置包括放置于试验箱两侧三脚架(16)上的工业摄像机(17)，试验箱透明侧板上设置有位移观测标记点(18)。

5.根据权利要求3所述的适用于植物护坡选型的试验装置，其特征在于，所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括雨水收集测量装置，所述雨水收集测量装置包括设置于上漏斗和下漏斗下方的接水盆(19)以及设置于接水盆下游的高精度计量水表(20)。

6.根据权利要求1所述的适用于植物护坡选型的试验装置，其特征在于，所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括植被生长覆盖率监测装置，所述植被生长覆盖率监测装置包括架设于高脚架(22)的高清相机(23)。

7.根据权利要求1所述的适用于植物护坡选型的试验装置，其特征在于，所述适用于植物护坡选型的试验装置还包括边坡土体饱和度实时测量系统，所述边坡土体饱和度实时测量系统包括埋设于试验箱内的土壤水分传感器(24)、设置于试验箱外的观点转换器(25)和装有监测软件的笔记本电脑(26)，土壤水分传感器(24)、观点转换器(25)和笔记本电脑(26)通过导线相连。

Images