一种二维降雨入渗试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种二维降雨入渗试验装置。

背景技术：

滑坡与降雨的关系密切，长久以来许多专家学者都针对滑坡与降雨的关系做过大量的研究，其中主要有两种途径：一是基于降雨入渗诱发滑坡失稳的物理过程建立相应的物理模型，再利用这些物理模型进行定量的评价；二是基于统计分析或者试验方法寻求降雨与滑坡之间的相关规律。物理模型装置操作方便、结构简单、材料容易获取，能够很好的模拟降雨入渗的过程。但是一般的降雨入渗物理试验装置局限在一维，即垂直方向上的土壤入渗规律的研究。现有试验装置如下：

201521006275.2河海大学公开了一种降雨入渗模拟装置，其主要是针对一维状态下不同降雨强度下土壤的入渗模拟试验，而且能够调节雨量，模型制作方便成本低。

201210369371.8清华大学公开了一种室内土层降雨入渗自动测定系统，其主要运用自动化测定的理念通过采用各种传感器能够自动观测进行测试工作，但同时由于需要系统构造复杂成本较高，而且主要是针对一维状态下的土壤入渗测试。

201520732401.6河海大学公布了一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其主要也是针对一维土柱的情况下，采用传感器收集数据的方法。

为解决上述试验装置的局限性（只能在用于一维降雨入渗试验），本实用新型设计了一种二维降雨入渗试验装置。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种能够方便拆装，可以模拟不同降雨强度下的二维降雨入渗模拟试验装置，能够方便模拟二维情况下的降雨入渗情况，从而能够从水平向和垂直向对降雨入渗规律进行研究。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种二维降雨入渗试验装置，包括渗流装置和降雨装置，降雨装置将水滴落到渗流装置中，

所述渗流装置包括壳体，壳体上端为倾斜开口，在开口较低一端设有第一缺口，第一缺口两侧具有滑槽，在滑槽内插入有挡水板，在壳体底部设有滤水板，在壳体侧板上开设有多个用来插入水分传感器的仪器采集孔；

所述降雨装置包括外壳，在外壳安装有滴水板，外壳下端开口形状与壳体上端开口形状相对应，所述外壳可分离式安装在所述壳体上，在外壳一端设有与第一缺口相对应的第二缺口，挡水板可向上滑动到将第二缺口封闭。

所述壳体是搁置在渗流箱上，在渗流箱内设有底面为斜面的空腔，在空腔较低一端设有渗流集水箱，壳体内的水穿过滤水板流入到空腔内，空腔内的水汇集到集水箱内，在所述集水箱上设有刻度线。

在挡水板下方外壳上安装有径流收集箱，在径流收集箱设有刻度线。

在壳体外壁上设有多条刻度线。

在壳体外壁上设有掏土孔，在掏土孔上可拆卸式安装有可将其密封的盖板。

所述滴水板包括滴水板本体，在滴水板开设有多个滴水孔，所述滴水孔形状为倒置的喇叭形，在滴水孔内连通有滴水导管。

本实用新型的有益效果为：一是可适用于多种不同情况下的降雨试验，具体的可适用于不同坡度下，不同的降雨强度下的试验，也可进行积水入渗与径流的试验；二是本装置为二维降雨入渗试验装置，相较于一维的装置，本装置能够从水平向和竖直向进行试验数据的搜集，从整体上讲，其入渗规律更加贴合实际情况；三是本试验装置构造简单，不需采用复杂的一起设备，无需精密的试验设备，但同时能够达到较好的试验效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型主视剖面结构示意图，

图2为本实用新型侧视结构示意图，

图3为本实用新型关于渗流装置的后视剖面结构示意图，

图4为本实用新型关于降雨装置的剖面结构示意图，

图5为本实用新型关于降雨装置的俯视结构示意图，

图6为图1中A处的局部放大结构示意图。

图中：渗流装置1、降雨装置2、储水罐3、管道4、阀门5、滴水板6、盖板7、渗流箱8、滤布9、渗流集水箱10、壳体11、挡水板12、径流收集箱13、滤水板14、外壳21、滴水孔61、滴水导管62、空腔81、掏土孔101、仪器采集孔102、滑槽103、刻度线104、插孔105、第二缺口201、插脚202。

具体实施方式

如图1到6所示：一种二维降雨入渗试验装置，包括储水罐3、渗流装置1和降雨装置2，储水罐3通过带有阀门5的管道4将水输送到降雨装置2内，降雨装置2将水滴落到渗流装置1中，

所述渗流装置1包括壳体11，壳体11上端为倾斜开口，在开口较低一端设有第一缺口，第一缺口两侧具有滑槽103，在滑槽103内插入有挡水板12，在壳体11底部设有滤水板14，在壳体11侧板上开设有多个用来插入水分传感器的仪器采集孔102；

所述降雨装置2包括外壳21，在外壳21安装有滴水板6，外壳21下端开口形状与壳体11上端开口形状相对应，所述外壳21可分离式安装在所述壳体11上，在外壳21一端设有与第一缺口相对应的第二缺口201，挡水板12可向上滑动到将第二缺口201封闭。

壳体11、外壳21挡水板12可以使用透明有机玻璃制成，四周用角钢维护，各个仪器采集孔102呈矩阵分布，仪器采集孔102大小为刚好安放进水分传感器为宜；在外壳21下端面上设有多个插脚202，在壳体11上端设有多个与插脚202相配合的插孔105，在外壳21安装到壳体11上后，插脚202插入在插孔105中，插脚202和插孔105用来固定外壳21，在外壳21与壳体11之间接缝处和挡水板12与第二缺口201接缝处粘贴上胶布，以将接缝进行密封。

壳体11上端为倾斜开口，将土样装满壳体11内后，土样上端面也为斜面，以模拟地表径流，倾斜开口斜边与垂直方向的夹角优选为25度；在实验时，可以将挡水板12向上滑动到将第二缺口201封闭，实现积水入渗实验；将挡水板12移动到低于或平齐土样斜面，让雨水从第二缺口201中流出，实现雨水径流实验；将土样装满壳体11内后，可以在铲除一部分土样，将土样修整至不同的倾斜角度，以适用不同坡度的经流实验。

所述壳体11是搁置在渗流箱8上，在渗流箱8内设有底面为斜面的空腔81，在空腔81较低一端设有渗流集水箱10，壳体11内的水穿过滤水板14流入到空腔81内，空腔81内的水汇集到集水箱10内，在所述集水箱10上设有刻度线104。

在挡水板12下方外壳21上安装有径流收集箱13，在径流收集箱13设有刻度线104。在做雨水径流试验是，水流滴落到土样表面上后，由第二缺口201流入到径流收集箱13中。

集水箱10和径流收集箱13上面均设有刻度线104，这种结构方便计算入渗量，便于获取各方数据。

在壳体11外壁上设有多条刻度线104。外壳21上的刻度线104为现象观测记录标尺，可记录湿润面所处位置，同时，采用记号笔每隔5min记录湿润面曲线，试验结束后转化为坐标，可展现湿润面随时间变化的曲线。

在壳体11外壁上设有掏土孔101，在掏土孔101上可拆卸式安装有可将其密封的盖板7。盖板7与壳体11外壁之间可以通过密封圈密封，掏土孔101和盖板7的作用在于可以方便将壳体11内的土样排空，便于移动和清洗。

所述滴水板6包括滴水板6本体，在滴水板6开设有多个滴水孔61，所述滴水孔61形状为倒置的喇叭形，在滴水孔61内连通有滴水导管62。滴水导管62内均0.2mm，在水进入到滴水孔61后由滴水导管62排出，以模拟雨水滴到地面。

本实用新型的操作步骤为：

（1）制作土样，根据需要选择土样，本试验采用粘性土，土样经过晒干后过2mm筛，按照所需的初始含水率调制土样，经过换算后转换为压实度，根据压实度向渗透装置中压实土样。装填前需在过滤水板14上放置过滤布9，壳体11内壁壁涂抹凡士林，减少边壁效应，土样需要分层压实，本实验每5cm为一层，填充土样的过程需保持各层土样的均匀性，层面需要进行打毛处理，本试验采用坡度为25°的斜坡，斜坡处采用先填后挖的处理方式，避免表层土分布不均匀。即先填充完整的平面，后根据需要用刮土刀削出所需要的坡度。

（2）土样装填完整后，将降雨装置2安装到渗流装置1上，并使用胶布将外壳21与壳体11接缝的部分密封。

（3）根据需要换算降雨量，降雨历时等，降雨基本参数，在储水罐3中放水，直到所需要的量为止。

（4）在采集孔102中插入TDR（水分传感器）探针，调试好相关参数。

（5）当上述工作准备完成后，即可打开管道4上的阀门5，当水流入降雨装置2后，将管道4左右移动，使水流均匀分布于滴水板6上，根据需要控制降雨时间，控制阀门5的开关状态控制降雨量。

（6）降雨入渗开始后，每隔5分钟从各个刻度尺上读取入渗面的刻度，用细记号笔在边壁上描摹出入渗面，试验结束后可将入渗面转换为坐标点，拍照分析处理。根据需要如果需要进行径流试验，可打开挡水板12，如果进行积水入渗则挡水板12关闭。

（7）记录相关数据，根据试验目的对不同的相关试验结果进行比对。

（8）当入渗稳定时，打开盖板7，根据需要取样并测其含水率。

（9）清洗试验装置，进行下一组试验。