一种移动式模拟工程堆积体水土流失试验装置的制作方法

本发明涉及水土流失试验技术领域，特别涉及一种模拟工程堆积体水土流失试验装置。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，生产建设项目逐渐增多，在生产建设过程中产生的工程堆积体作为人为水土流失最为严重的地貌单元，已引起人们的广泛关注(史东梅等，不同土石比的工程堆积体边坡径流侵蚀过程[j]《农业工程学报》2015(17):152-161)；由于土壤类型和结构的不同，在生产建设过程中形成的大型工程堆积体还存在着泥石流等严重的安全隐患。

现有的技术方法是采用传统人工装填土槽形成的二维坡面对工程堆积体进行模拟(康宏亮等，北方风沙区砾石对堆积体坡面径流及侵蚀特征的影响[j]《农业工程学报》2016(03):125-134；李建明等，黄土区土质道路浮土侵蚀过程[j]《应用生态学报》2015(05):1484-1494；史倩华等,模拟降雨条件下含砾石红壤工程堆积体产流产沙过程[j]《应用生态学报》2015(09):2673-2680)。然而有研究表明，真实的工程堆积体具有特定的三维立体形态(赵暄等，生产建设项目弃土堆置体的类型与特征[j]《中国水土保持科学》2013(01):88-94)。人工装填的土槽虽具有一定的深度能够模拟堆积体的物质组成，但其表层的承雨面是个二维坡面，而工程堆积体的表层承雨面通常为有一定弧度和曲率的锥状坡面。而现有技术采用的土槽通常为宽度＜2m、深度＜1m的规则长方体钢制槽，形态规格的限制导致其难以模拟工程堆积体从一定高度自由下落的堆积形成过程，以及真实工程堆积体的径流产沙过程。因此采用人工装填土槽的方法不能实现对工程堆积体形成过程的模拟，而且其所形成的二维下垫面，忽略了三维立体形态对水土流失规律的影响，不能反映出真实工程堆积体的径流产沙特征，无法准确研究出工程堆积体发生水土流失的因素以及有效的防治措施。

此外，在水土流失试验中，经常需要将模拟的三维工程堆积体移动至不同的位置进行对比试验，但现有试验技术难以实现此需求。

综上所述，现有的水土流失试验技术中，存在移动性差、不能准确模拟真实工程堆积体的形成过程和立体形态，也无法精确观测径流产沙的特征和过程，致使工程堆积体的人为水土流失易导致生态环境的破坏。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种移动式模拟工程堆积体水土流失试验装置，能解决移动性差、真实模拟工程堆积体的形成过程和立体形态、准确观测径流产沙特征和过程，从而提出科学有效的水土流失防治方法和措施。

本发明提出的一种移动式模拟工程堆积体水土流失试验装置，其特征在于：包括呈扇形的堆积平台，堆积平台的两侧设置有两个挡板，挡板与堆积平台之间垂直，两个挡板均包括一个直角，两个挡板的直角边相连形成的夹角α为60-180°，两个挡板的另两个直角边分别与堆积平台相连；堆积平台底部安装有万向轮，方便装置移动；

两个挡板之间的堆积平台为堆积区，堆积区用于堆放堆积物质模拟工程堆积体；堆积区的底边沿外设有集流槽，集流槽上开有出水口，出水口的出水方向设有收集容器，具体可以设置在出水口的下方；集流槽用于收集径流、泥沙，并通过出水口导至收集容器；

在堆积区一挡板的外侧设置有台阶过道，方便试验人员对径流侵蚀过程的观测；在一挡板的外侧可以设置传送装置，传送装置包括电机和传送带，电机驱动传送带运动，能将堆积物质传送至空中后自然堆积于平台之上，用于模拟真实工程堆积体的堆积过程。

本发明的特征还在于：上述挡板为直角三角形挡板，具体选用直角三角形钢板，所述过道为台阶型过道，过道沿着相应挡板的斜边设置。

本发明装置中堆积平台和挡板的设置，能够模拟真实的具有三维立体形态的工程堆积体，实现对工程堆积体立体形态的模拟，能更加准确的反映工程堆积体的径流产沙特征和过程；传送装置的设置，能够模拟真实工程堆积体的堆置过程，减少人力资源的使用；过道的设置可以实现试验人员对堆积体径流流速、流深、细沟形态等参数的近距离观测；万向轮的设置可以实现装置的整体移动，便于进行室内或室外试验。本发明结构简单，造价低廉，方便移动，节省试验材料，符合科学试验重复性原则，为水土流失防治及科学研究提供基础数据，从而消除工程堆积体对生态环境的破坏。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。附图中：1-堆积平台，2-挡板，3-集流槽，4-出水口，5-过道，6-传送装置，6-1-电机，6-2-传送带，7-万向轮，8-堆积体，9-收集容器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细描述。

参见附图，本发明的移动式模拟工程堆积体水土流失试验装置中，在堆积平台底部设置多个万向轮，方便试验装置移动；在堆积平台两邻边处分别设置有挡板，挡板为直角三角形挡板(具体可采用钢板材料)，两挡板之间的堆积平台为堆积区，堆积区用于堆放堆积物，挡板与堆积平台垂直，两个挡板均包括一个直角，两个挡板的直角边相连，另两个直角边与堆积平台分别相连；在一挡板的外侧设置台阶过道，方便试验人员对径流侵蚀过程的观测，过道可采用支撑架搭建而成，在另一挡板外侧设置传送装置，能将堆积物质传送至空中后自然堆积于平台之上，用于模拟真实工程堆积体的堆积过程；堆积区的边沿处设置集流槽，集流槽上开设出水口，出水口的出水方向设置收集容器。

下面结合图1，对本发明装置的使用作详细描述：

将本发明移动至既定试验地点，移动传送装置6，使传送装置6垂直于图1中的左侧挡板2；打开电机，将堆积物质通过传送装置6传送至空中后自然堆置于堆积平台1之上，达到试验设计的堆积量，由于两个挡板2的阻隔，形成工程堆积体；

然后开始进行水土流失试验，雨水聚集在坡面形成的径流携泥沙流入集流槽3；集流槽3将径流、泥沙引至出水口4；由出水口4导出的径流、泥沙收集至收集容器9；在试验过程中，试验人员通过过道5对水土流失过程进行近距离观察，并对相关参数进行测量。

需要说明的是：堆积平台1向集流槽3方向倾斜，以保证径流和泥沙及时排出；出水口4呈上宽下窄状，便于将集流槽输导来的径流和泥沙汇集并导出。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种移动式模拟工程堆积体水土流失试验装置，属于水土流失试验技术领域，包括扇形的堆积平台，堆积平台底部安装有万向轮，两侧设置有两个挡板，两个挡板均包括一个直角，两个挡板的直角边相连，另两个直角边与堆积平台相连；两个挡板之间的堆积平台为堆积区，堆积区的边沿处设有集流槽，集流槽上开设有出水口，出水口的下方设有收集容器；构成堆积区的挡板侧面为挡板内侧，其中一个挡板的外侧设有用于试验人员观测试验的过道。本发明结构简单，造价低廉，方便移动，为水土流失防治及科学研究提供基础数据，从而消除工程堆积体对生态环境的破坏。

技术研发人员：骆汉;谢永生;戎玉博;马洪超;孙艳;董梅
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：2017.06.08
技术公布日：2017.10.03