[发明专利]一种表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟装置

说明书

本发明涉及一种表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟装置，包括降雨模拟平台、岩溶坡面及裂隙模拟装置和实验数据采集系统；降雨模拟平台包括依次连接的进水装置、雨水流化装置和出水装置，出水装置设置在岩溶坡面及裂隙模拟装置上方；岩溶坡面及裂隙模拟装置包括模型箱和设置在模型箱上的岩溶坡面及裂隙模型，模型箱底部镂空，侧面安装地表流失收集漏斗，岩溶坡面及裂隙模型包括岩溶坡面和设置在岩溶坡面内的垂向岩溶通道；实验数据采集系统包括地下漏失水土收集盒和地表流失水土流失收集盒。与现有技术相比，本发明可在短期内在不同岩溶坡面情况、不同降雨条件下获得表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟数据。

技术领域

本发明涉及水文地质、岩溶生态环境保护技术领域，具体涉及一种表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟装置。

背景技术

我国西南岩溶地区石漠化现象严重影响了当地人们的生活和经济的发展，成为亟待解决的生态环境问题。石漠化现象主要源于脆弱的岩溶生态中长期的水土流失，而岩溶地区因其地质结构复杂性与二元性，土壤除地表流失外也会发生地下漏失，其中降雨是造成水土流失的主要外营力，岩溶裂隙和管道是土壤产生地下漏失的重要原因。而自然条件下，降雨周期长、时空分布不均匀，为研究岩溶地区土壤地表流失及地下漏失问题所花费的研究周期较长，且收集数据难度较大。

因此，急需一种方便高效并可模拟在接近真实降雨状态下岩溶石漠化地区坡面水土地表流失和地下漏失测试的模拟平台。通过利用该平台开展岩溶坡面情况、不同降雨条件下的岩溶地区土壤地表流失和地下漏失试验研究，寻求各因素对土壤地表流失和地下漏失的影响，弄清不同类型岩溶坡面在不同降雨条件下的水土流失机制，为岩溶石漠化地区的土壤流失治理提出合理化的建议与措施，具有重要的理论意义和实际意义。

发明专利CN108519476B公开了一种喀斯特基岩裂隙水土漏失过程的模拟方法及装置，所述的方法包括以下步骤：1.制作一个用于模拟喀斯特基岩裂隙的几何形状的空腔，空腔的下口用于模拟裂隙出口；2.向空腔中装填试验土壤，用于模拟喀斯特基岩裂隙中的沉积土壤；3.在装填土体的上表面施加静水压，模拟喀斯特基岩裂隙中的沉积土壤上部的积水压力；当填装土体在上部积水压力和自身重力的驱动下向下运动时，将克服土体与空腔侧壁的摩擦力和出口局部阻力由空腔下口排出；上述步骤1～3可模拟喀斯特基岩裂隙中，沉积土壤在上部积水压力驱动下沿裂隙侧壁蠕动并由裂隙出口排出漏失到地下的过程。该发明是以静水压力施加于土壤使其发生运移，而非自然条件下的降雨为驱动力，降雨条件的变化对于水流在土壤表面的分布以及土壤内部的渗流过程是有差异的，因此土颗粒在表面流动和内部运移都存在差异；其次，该发明并没有考虑土壤的地表流失问题，只用于模拟土壤地下漏失的过程，而且该发明的地下裂隙由透明软管控制，和真实的土岩界面有较大差别，土岩界面摩擦系数都有差别。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟装置，可在短期内在不同岩溶坡面情况、不同降雨条件下获得表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟数据。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种表层岩溶裂隙带土壤地表流失和地下漏失模拟装置，包括降雨模拟平台、岩溶坡面及裂隙模拟装置和实验数据采集系统；

所述的降雨模拟平台包括依次连接的进水装置、雨水流化装置和出水装置，所述的出水装置设置在岩溶坡面及裂隙模拟装置上方；

所述的岩溶坡面及裂隙模拟装置包括模型箱和设置在模型箱上的岩溶坡面及裂隙模型，所述的模型箱底部镂空，侧面安装地表流失收集漏斗，所述的岩溶坡面及裂隙模型包括岩溶坡面和设置在岩溶坡面内的垂向岩溶通道；