[发明专利]一种可调式坡面流试验装置

说明书

技术领域

本发明属于坡面流试验装置技术领域，特别涉及一种可调式坡面流试验装置。

背景技术

坡面土壤侵蚀是水土流失过程中的重要环节，野外监测和室内试验是研究坡面水流特性及土壤侵蚀机理的主要手段。坡面土壤受成土原因、地貌特性、水流条件等多种因素的影响，实际的坡面土壤以及坡度沿坡向常呈现沿程变化，其土壤组成、堆积厚度及坡面覆盖特征亦有所差异。为了深入了解坡面水流运动特性及其土壤侵蚀输运机理，坡面流试验是目前最主要的研究手段。由于野外监测受自然条件的影响，试验影响因素的重复性难以得到保证，而室内坡面流试验则具有良好的重复性，故室内坡面流试验是目前研究坡面水流运动特性及其土壤侵蚀输运机理的主要手段。

现有的坡面流试验装置为倾斜设置的水槽，该水槽的进水端和出水端均呈开口，水槽的底板形成整体式坡面，通过在水槽底板上铺设土壤并在土壤中种植植被后，即可在真实植被覆盖条件下进行坡面流试验。现有坡面流试验装置存在以下不足：第一，由于试验时是直接将土壤铺设在光滑的水槽底板上，因而土壤在底板上的稳定性差，土壤很容易被水流带走，导致坡面流试验过程中坡面上土壤的堆积厚度、坡度以及植被覆盖特性等发生的变化与实际环境中的相差甚远，从而影响坡面流试验结果的准确性；第二，由于现有坡面流试验装置没有设计尾水分类收集的结构，因此使用其进行坡面流试验，收集尾水时只能将表面流和壤中流一起收集，而表面流和壤中流的水流特性及对土壤的侵蚀机理是不同的，使得现有坡面流试验装置因这方面的原因也会影响坡面流试验结果的准确性；第三，因实际坡面上的土壤分布特性随坡向常呈现沿程变化，而现有坡面流试验装置不能实现多坡度的自由组合，因而在坡面流试验中难以实现多坡度变化的土壤空间分布特性模拟，故而不能真实地反映实际坡面土壤空间分布特性对坡面流试验结果的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可调式坡面流试验装置，该装置可以进行真实植被覆盖条件下的坡面流试验，土壤不易被水流带走，坡面条件能够稳定保持，还能实现壤中流和表面流的分类收集，提高坡面流试验的准确性，通过多个土壤固定格栅的组合还能实现多坡度的自由组合。

本发明提供的可调式坡面流试验装置，包括坡面水槽，坡面水槽通过支柱支撑形成坡面倾斜结构，带伸缩式支撑脚土壤固定格栅和带伸缩式支撑脚的面板，且所述坡面水槽是由基本水槽与其出水端相连的表面流收集槽组成的一体式凹槽，其中基本水槽的进水端开口、出水端封闭，在出水端水槽底部设置有第一尾水收集孔，表面流收集槽的进水端开口、出水端封闭，进水端底板与基本水槽出水端封闭竖板的顶端相接，底板上设有第二尾水收集孔；所述土壤固定格栅放置在基本水槽底板上，所述面板放置在基本水槽出水端一侧的底板上，其一端与土壤固定格栅相接，另一端与表面流收集槽的底板相接；基本水槽出水端底板与带伸缩式支撑脚的面板之间设置有第一筛网，该筛网位于第一尾水收集孔前。

上述可调式坡面流试验装置中，所述基本水槽的槽板上开设有水位显示管安装孔，其中安装有水位显示管，水位显示管安装孔的内侧设置有第二筛网。通常基本水槽的侧板上每隔30～50cm设置一个水位显示管安装孔，根据实际坡面流试验的需要，可以在基本水槽一侧或者两侧的槽板上设置水位显示管安装孔和安装水位显示管。

上述可调式坡面流试验装置中，所述土壤固定格栅的数量至少为2块，并通过各块土壤固定格栅的伸缩式可调支撑脚在坡面水槽的底板上形成坡度不同的组合式坡面。

上述可调式坡面流试验装置中，所述伸缩式支撑脚由外套管和内套管组成，外套管的壁上设置有与紧固螺钉相匹配的螺钉孔，内外套管相互套合后通过紧固螺钉固定，支撑脚的下端设置有防滑底座。

上述可调式坡面流试验装置还包括给水槽和稳流槽，所述给水槽的出水一端通过溢流隔板连接稳流槽，稳流槽的出水一端与坡面水槽的进水端相连通，且稳流槽的底板低于基本水槽进水端的底板，给水槽和稳流槽通过支柱支撑形成水平结构。

上述可调式坡面流试验装置中，所述第一筛网和第二筛网均由耐水流和土壤腐蚀的材料制作，优选不锈钢网。

上述可调式坡面流试验装置中，所述带伸缩式支撑脚的土壤固定格栅和带伸缩式支撑脚的面板均由耐水流和土壤腐蚀的材料制作，其中，格栅和面板优选塑料制作，伸缩式支撑脚优选塑料或者不锈钢制作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：