一种用于研究坡面径流和地下孔裂隙流的模拟试验装置

摘要

本发明公开了一种用于研究坡面径流和地下孔裂隙流的模拟试验装置，支撑架的一端有轴承和转轴，钢槽一端焊在转轴上；钢槽的上底板和围板焊接成一体，下底板和上底板呈活动连接，上底板和下底板均匀设有大小一致的裂隙孔，下底板的一端通过轴连接有减速器，减速器连接操作杆；三周围板设有壤中流孔，三周围板外壤中流孔下有集流槽和出水口，靠减速器一端的围板A上设有V形收集口，另一端的围板B设有挂钩孔；下底板下还设有孔裂隙流集流槽板；升降架(3)上设有滑轮、钢链及挂钩。本发明作为人工模拟降雨试验装置坡度可以在0-45°之间调节，孔裂隙度在0-8％调节，为加快研究喀斯特地区的土壤侵蚀机理提供了有效的方法。

说明书

技术领域

本发明属于环境科学、土壤学研究领域，涉及一种研究地表径流和地下径流的试验装置，特别是一种用于研究坡面径流和地下孔裂隙流的模拟试验装置。 

背景技术

西南喀斯特地区的石漠化已成为西南地区经济发展的严重制约因素，西南岩溶区面积达50多万平方公里，石漠化面积也达到9.42万平方公里，岩溶地区裂隙、洞穴迂回曲折，纵横交错，致使雨水迅速渗漏到地下，地下暗河储水相当丰富。地表土壤随雨水一起流失，使得地表基岩裸露，土被不连续，所以研究喀斯特地区的地下孔裂隙度具有非常重要的现实意义。人工模拟降雨为研究坡面土壤侵蚀机理提供了新的思路，不仅不用像野外径流小区收集数据比较麻烦，而且可以通过控制试验条件，模拟不同环境研究土壤侵蚀的规律。但以前的装置大多是用于研究地表径流，如中国专利00128153.4公开了一种“地表径流测量设施及其测量方法”，中国专利200810102681.7公开了一种“农田地下淋溶和地表径流原位监测一体化装置”，地下径流研究较少，如中国专利200910170085.7公开了一种“基于功能设定法的湖泊生态需水分析技术”，研究孔裂隙流的更少之又少，并且地下孔裂隙度不能随意调节。因此，需要研制既可以调节坡度，又可以调节孔裂隙度的试验装置，特别是在研究西南地区喀斯特坡面径流及地下孔裂隙流引起的土壤侵蚀非常关键，至今未见这方面的报道。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种用于研究坡面径流和地下孔裂隙流的模拟试验装置，针对喀斯特地区地下裂隙广为分布，是喀斯特 地区水土流失的主要途径，本装置作为人工模拟降雨试验装置坡度可以在0-45°之间调节，孔裂隙度在0-8％调节，为加快研究喀斯特地区的土壤侵蚀机理提供了有效的方法。 

本发明所采用的技术方案是： 

一种用于研究坡面径流和地下孔裂隙流的模拟试验装置，由支撑架、钢槽和升降架组成，支撑架的一端有轴承和转轴，钢槽一端焊在转轴上；钢槽是由两块之间有轴承的长方形底板和周围四块围板组成的长方体槽，上底板和围板固定连接，下底板和上底板呈活动连接，上底板和下底板均匀打有大小一致的裂隙孔，下底板的一端通过轴连接有减速器，减速器连接操作杆；前后围板和靠减速器一端的围板打有壤中流孔，三周的壤中流孔下有集流槽和出水口，用以收集产生的壤中流，靠减速器一端的围板上设有V形收集口，另一端的围板设有挂钩孔；下底板下还设有孔裂隙流集流槽板；升降架上设有滑轮、钢链及挂钩。 

上述的钢槽长4m，宽1.5m，深35cm，上底板和下底板均为1cm钢板，裂隙孔直径5cm，有26×8个。 

上述的围板壤中流孔直径2cm，前后围板各有39×3个，靠减速器的围板的围板壤中流孔与其一致，三周的集流槽有三道，靠减速器一端有出水口。 

上述的操作杆上设操作盘和操作手柄，通过减速器控制下底板的滑动。 

上述的前围板设有观察孔和指针，指针与下底板连接，便于观察下底板的调节度。

上述的孔裂隙流集流槽板由铝板制成。 

使用时，坡度的调节由支架上的滑轮控制，通过控制抬升钢槽高度，来调节坡度，坡度0-45°任意可调；孔裂隙度的调节是通过减速器调节下 底板的相对移位，通过轴承使两块打孔底板发生错位，根据圆弧的面积公式计算出单个孔隙面积，最后计算出总水平投影面积与试验钢槽底板水平投影面积的百分率即为孔裂隙度，孔隙度0-8％任意可调；钢槽下方和侧面安装有径流收集装置，下面的收集槽跟钢槽的底部连在一起，当钢槽被抬升时，收集槽也跟着抬升，在钢槽的前端焊接有V型收集口，出来的径流可以用容器收集。 

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明具有如下优点：两块底板之间可以相对滑动，用于调节孔裂隙度；通过滑轮抬升钢槽来调节坡度；钢槽下方和侧面安装有径流收集装置，下面的收集槽跟钢槽的底部连在一起，当钢槽被抬升时，收集槽也跟着抬升；在槽的前端焊接有V型收集口，出来的径流可以用容器收集。使用本发明，可以测定土壤坡面中的表层壤中流，地下孔裂隙流，地表径流的产流产沙过程及机理，还可以测定土壤养分随表层壤中流，地下孔裂隙流及地表径流的运移过程，对研究喀斯特地区的水土流失机理有着重要的作用。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为图1的右视图； 

图3为本发明的钢槽结构示意图； 

图4为图3的俯视图； 

图5为图3的右视图； 

图6为本发明的支撑架示意图； 

图7为图6的俯视图； 

图8为本发明的使用状态图。 

图中1、支撑架，2、钢槽，3、升降架，4、上底板，5、下底板，6、裂隙孔，7、减速器，8、操作杆，9、前围板，10、后围板，11、围板A，12、壤中流孔，13、集流槽，14、出水口，15、V形收集口，16、围板B，17、挂钩孔，18、孔裂隙流集流槽板，19、滑轮，20、钢链，21、挂钩，22、操作盘，23、操作手柄，24、观察孔，25、指针，26、转轴。 

具体实施方式：

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于研究坡面径流和地下孔裂隙流的模拟试验装置具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 

参见图1-8，本发明的一种用于研究坡面径流和地下孔裂隙流的模拟试验装置，由支撑架1、钢槽2和升降架3组成，其中支撑架1的一端有轴承和转轴26，钢槽2一端焊在转轴26上；钢槽2是由两块之间有轴承的长方形底板和周围四块围板组成的长方体槽，上底板4和围板固定连接，下底板5和上底板4呈活动连接，上底板4和下底板5均匀打有大小一致的裂隙孔6，下底板5的一端通过轴连接有减速器7，减速器7连接操作杆8；前围板9、后围板10和靠减速器一端的围板A11打有壤中流孔12，三周的壤中流孔12下有集流槽13和出水口14，用以收集产生的壤中流，靠减速器一端的围板A11上设有V形收集口15，另一端的围板B16设有挂钩孔17；下底板5下还设有孔裂隙流集流槽板18；升降架3上设有滑轮19、钢链20及挂钩21。 

上述的钢槽2长4m，宽1.5m，深35cm，上底板4和下底板5均为1cm钢板，裂隙孔6直径5cm，有26×8个。 

上述的围板壤中流孔12直径2cm，前后围板各有39×3个，靠减速器的围板的围板A11壤中流孔12与其一致，三周的集流槽13有三道，靠减速器一端有出水口14。 

上述的操作杆8上设操作盘22和操作手柄23，通过减速器7控制下底板5 的滑动。 

上述的前围板9设有观察孔24和指针25，指针25与下底板5连接，便于观察下底板的调节度。 

上述的孔裂隙流集流槽板18由铝板制成。 

使用时，坡度的调节由支架上的滑轮控制，通过控制抬升钢槽高度，来调节坡度，坡度0-45°任意可调；孔裂隙度的调节是通过减速器调节下底板的相对移位，通过轴承使两块打孔底板发生错位，根据圆弧的面积公式计算出单个孔隙面积，最后计算出总水平投影面积与试验钢槽底板水平投影面积的百分率即为孔裂隙度，孔隙度0-8％任意可调；钢槽下方和侧面安装有径流收集装置，下面的收集槽跟钢槽的底部连在一起，当钢槽被抬升时，收集槽也跟着抬升，在钢槽的前端焊接有V型收集口，出来的径流可以用容器收集。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。