[发明专利]复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置及方法

权利要求书

1.一种复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，包括实验台（1）、复合极端环境模拟单元（2）与控制系统单元（3），其特征在于：

所述实验台（1）包括底部基座（4）、坡面底板（5）、下游挡板（6）、多个土壤块标件（8）与实验台调节装置，所述坡面底板（5）覆盖设置于所述底部基座（4）上，所述下游挡板（6）设置于所述底部基座（4）的一端并且所述下游挡板（6）与所述坡面底板（5）滑动连接，所述土壤块标件（8）放置于所述坡面底板（5）上，所述实验台调节装置与底部基座（4）相连用于调节所述实验台的倾斜角度，所述土壤块标件（8）内设有压力传感器（10）与土壤湿度传感器（11），所述下游挡板（6）上设有水平位移传感器（12），所述水平位移传感器（12）能够测量上游坡面滑动及土壤流失堆积后下游末端的水平位移；

所述复合极端环境模拟单元（2）包括降雨模拟设备（13）、风场模拟设备（14）、冻雨模拟设备（15）、降雪模拟设备（16）、日照模拟设备（17）、气温模拟设备（18）和地表漫流模拟设备（19）中的多个模拟设备，其中所述降雨模拟设备（13）、风场模拟设备（14）、冻雨模拟设备（15）、降雪模拟设备（16）与所述日照模拟设备（17）分别设置于所述实验台的上方，所述气温模拟设备（18）设置于所述实验台四周，所述地表漫流模拟设备（19）设置于所述实验台侧边及下方；

所述控制系统单元（3）包括供电系统（20）、供水系统（21）和信号采集处理系统（22），所述供电系统（20）与所述风场模拟设备（14）、日照模拟设备（17）以及所述气温模拟设备（18）电性连接以提供电源，所述供水系统（21）与所述降雨模拟设备（13）、冻雨模拟设备（15）、降雪模拟设备（16）以及所述地表漫流模拟设备（19）连接以提供水源；所述信号采集处理系统（22）与所述实验台（1）电性连接用于采集所述传感器信号。

2.根据权利要求1所述的复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，其特征在于：所述实验装置包括顶棚和四周边壁，所述顶棚和四周边壁连接为透明钢化玻璃制成的圆柱形罩体，所述实验台（1）与所述复合极端环境模拟单元（2）设置于所述圆柱形罩体内。

3.根据权利要求1或2所述的复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，其特征在于：所述实验台调节装置包括液压杆（7）与液压缸，所述液压杆（7）的上端固定在与下游挡板（6）相对的所述底部基座（4）的另一端，所述液压杆（7）的下端与所述液压缸相连，所述液压缸设置于所述底部基座（4）下方，通过所述液压杆（7）的伸出长度变化改变所述底部基座（4）的角度，进而调节所述坡面底板（5）的纵向坡度。

4.根据权利要求1或2所述的复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，其特征在于：所述土壤块标件（8）下方设置标件调节器（9），所述标件调节器（9）布设于所述坡面底板（5）的上方，所述标件调节器（9）包括高度调节杆和托板，所述高度调节杆为Z字型以用于调节高度，所述高度调节杆上端固定连接所述托板，所述土壤块标件（8）放置于所述托板上，通过调节各个所述标件调节器（9）的高度制作出凸凹不平的实际地形以形成待模拟的复杂坡面。

5.根据权利要求4所述的复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，其特征在于：所述托板为一块具有小孔的正六边形钢板，所述托板的上表面是一层可透水粗糙垫层，所述可透水粗糙垫层容许所述土壤块标件（8）的渗流通过。

6.根据权利要求1或2所述的复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，其特征在于：所述底部基座（4）为具有空腔的不透水的钢结构部件，所述底部基座（4）内部设有监测和调节内部温度的温控装置，用以仿真深层土壤内部温度。

7.根据权利要求1或2所述的复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，其特征在于：所述下游挡板（6）具有镂空结构，所述下游挡板（6）表面覆盖有一层柔性滤网，容许所述土壤块标件（8）的渗流通过。

8.根据权利要求1或2所述的复合极端气象条件下坡面水土流失实验装置，其特征在于：所述土壤块标件（8）为具有刚性钢丝构接框架的正六边形棱柱结构，所述压力传感器（10）布置在所述土壤块标件（8）底面靠近六个节点处，所述土壤湿度传感器（11）间隔布置在所述土壤块标件（8）的中心。