土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及土壤和植被抗冲能力测试领域，公开了土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，包括设有上端开口的环形流道的环形试验板，环形试验板呈环形状，环形流道具有驱动流道段和抗冲流道段，驱动流道段设有推动水流在环形流道内循环流动的动力元件，抗冲流道段的底部设有通槽，通槽内设有测量土壤和植被抗冲流速的毕托管。与现有技术相比，本发明不需要对原状土壤和植被取样、运输和保存，将土壤和植被处于环形流道抗冲流道段底部的通槽内，通过驱动流道段的动力元件推动水流在环形流道内循环流动，利用通槽内的毕托管测量土壤和植被的抗冲流速，这种实地测量的方式，不需要对原状土壤和植被进行取样，抗冲流速测量结果更加准确。
【专利说明】
土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置
技术领域
[0001]本发明涉及土壤和植被抗冲能力测试领域，尤其是土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置。
【背景技术】
[0002]植被是水土保持和岸坡稳定防冲刷的重要屏障。
[0003]土壤和植被的抗冲能力是河道整治、堤岸保护、水下隧道、水土保持等工程重点关注的指标，一般在河道的输水或行洪过程中均伴随着河道床面的冲刷，易造成河床的掏深或下切现象，影响水工建筑物和堤岸本身的稳定，特别是在隧道从河底穿过的工程段，过大的冲刷深度甚至可能引起水下隧道运行的安全事故，为此，土体的抗冲能力显得尤为重要。
[0004]现有的技术中，原状土壤和植被取样复杂，需采用专门的取样设备进行取样，取样完成以后，样品的保存和运输过程麻烦，有时需要长途跋涉送回试验室进行性能测试，部分样品由于性能受诸多环境因素影响较大，需采取严格的保存和运输方式，实际操作十分困难，而且，样品经过抽取过程的摩擦、运输过程的振动和保存后的空气风化等影响，其抗冲流速极有可能发生改变，使得抗冲流速测量结果的准确性降低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，旨在解决现有技术中原状土壤和植被取样麻烦，样品运输和保存困难，而且，样品经过抽取过程的摩擦、运输过程的振动和保存后的空气风化等影响，使得抗冲流速测量结果的准确性降低的问题。
[0006]本发明是这样实现的，土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，包括设有上端开口的环形流道的环形试验板，所述环形试验板呈环形状，所述环形流道具有驱动流道段和抗冲流道段，所述驱动流道段设有推动水流在所述环形流道内循环流动的动力元件，所述抗冲流道段的底部设有通槽，所述通槽内设有测量土壤和植被抗冲流速的毕托管。
[0007]进一步地，所述驱动流道段与所述抗冲流道段呈直流道状布置，且所述驱动流道段与所述抗冲流道段平行并排布置;所述环形流道包括两个弯流道段，所述驱动流道段与所述抗冲流道段通过所述弯流道段连通，所述驱动流道段、两个弯流道段以及抗冲流道段围合形成环形状的环形流道。
[0008]进一步地，所述弯流道段内设有分隔板，所述分隔板沿所述弯流道段的弯曲方向延伸布置，所述分隔板将所述弯流道段分隔为两个并行的分流道。
[0009]进一步地，所述分隔板将所述弯流道段分割为两个等宽的分流道。
[0010]进一步地，所述抗冲流道段的流道宽度小于所述弯流道段的流道宽度。
[0011 ]进一步地，所述动力元件为推流器，所述推流器设于所述分流道的入口处。
[0012]进一步地，所述环形试验板包括驱动段、抗冲段以及两个弯曲段，所述驱动段与所述抗冲段平行并排布置，一个所述弯曲段的两段分别连接在所述驱动段的一端及所述抗冲段的一端，另一个所述弯曲段的两端分别连接在所述驱动段的另一端及所述抗冲段的另一端，所述驱动段、抗冲段以及两个弯曲段围合形成所述环形状的环形试验板;所述驱动流道段设置在所述驱动段中，所述抗冲流道段设置在所述抗冲段中，所述弯流道段设置在所述弯曲段中。
[0013]进一步地，所述抗冲段底部设有朝下延伸且用于插入土壤和植被中的防漏板，所述防漏板沿所述通槽的四周环绕布置。
[0014]进一步地，所述驱动段与所述弯曲段的连接处设有防漏胶圈，所述抗冲段与所述弯曲段的连接处设有防漏胶圈。
[0015]进一步地，其特征在于，所述环形试验板的上端设有用于封盖所述环形流道的上端开口的保护盖，所述保护盖呈环形状。
[0016]与现有技术相比，本发明提供的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，不需要对原状土壤和植被取样、运输和保存，在环形试验板上设上端开口的环形流道，环形流道抗冲流道段底部设有通槽，土壤和植被处于通槽内，通过驱动流道段的动力元件推动水流在环形流道内循环流动，利用通槽内的毕托管测量土壤和植被的抗冲流速，这种实地测量的方式，不需要对原状土壤和植被进行取样，不会对原状样品产生扰动，抗冲流速测量结果更加准确。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例提供的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置的结构示意图；
[0018]图2为本发明实施例提供的加盖的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
[0021]参照图1及图2所示，为本发明提供的较佳实施例。
[0022]本实施例提供的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，可以运用在河道整治、堤岸保护、水下隧道、水土保持等工程中，不仅限于某一种。
[0023]本实施例提供的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，包括设有上端开口的环形流道的环形试验板，环形试验板呈环形状，环形流道具有驱动流道段和抗冲流道段，驱动流道段设有推动水流在环形流道内循环流动的动力元件121，抗冲流道段的底部设有通槽111，通槽111内设有测量土壤和植被抗冲流速的毕托管112。
[0024]具体地，在环形试验板的上端设有开口的环形流道，环形流道用于供水流流动的，在进行试验时，将环形试验板放置于需要测试的土壤和植被处，让土壤和植被显露在通槽111内，通槽111设在环形试验板抗冲流道段内，通过驱动流道段内的动力元件121推动水流在环形流道内循环运动，水流做循环运动，会流经通槽111处的土壤和植被，在通槽111内设置毕托管112，毕托管112是一种借测量流体总压力与静压力之差值来计算流速的仪器，用毕托管112来测量抗冲流速，从而得出试验处土壤和植被的抗冲能力。
[0025]上述提供的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，可以直接在现场实地试验，不需要对原状土壤和植被进行取样，样品也不需要经历运输和保存的过程，所以，不会出现样品抽取过程的摩擦、运输过程的振动和保存后的空气风化等情况，有利于提高抗冲流速测量结果的准确性。
[0026]环形流道还包括有两个弯流道段，弯流道段是弯流道状布置，驱动流道段与抗冲流道段都是呈直流道状布置，直流道内水流流速平缓，弯流道内水流流速较湍急;驱动流道段与抗冲流道段两者平行并排布置，而且两者中间留有空隙，通过两个弯流道将段驱动流道段与抗冲流道段连接，即两个弯流道段、驱动流道段以及抗冲流道段围合形成一个完整的环形流道，使得水流可以在环形流道内循环流动。
[0027]当水流从直道流入弯道时，由于惯性作用，会在弯道内继续直行，并撞上弯道壁，这样不仅会使水的流失量增多，还会对弯道壁产生持续的冲击拍打，而且，水的流速越快，冲击拍打的力度越剧烈，从而降低弯道壁的使用寿命，本实施例中，在弯流道段内设有分隔板131，且分隔板131沿弯流道段的弯曲方向延伸布置，这样分隔板131将弯流道段分隔为两个分流道132，两个分流道132并行，当水流进入弯流道段时，通过设置两个分流道132，对水流进行分流，从而减缓水流的流速，引导水流平稳通过弯道。
[0028]具体地，分隔板131设在弯道内的中心位置，这样，分隔板131将弯流道段分割为两个等宽的分流道132，两个等宽的分流道132可以对水流有效分流，从而引导水流平稳通过弯道。
[0029]为了更好地测试试验处土壤和植被的抗冲能力，在环形流道的抗冲流道段，设计让水流大口径流入，小口径流出，从而自发形成一股水流冲击力，实现对土壤和植被的冲击，具体地，在弯流道段的分流道132出口汇合处将流道宽度逐渐减小，使得抗冲流道段的流道宽度小于弯流道段的流道宽度，汇合的水流流经逐渐减小的流道时冲击力逐渐增大，进入直道时达到最大，此时，水流对土壤和植被的冲击也越大，更有利于测量抗冲流速，从而测试土壤和植被的抗冲能力。
[0030]本实施例中，环形流道的动力元件121121为推流器，具体地，推流器设置在驱动流道段，并且在弯流道段分流道132的入口处，通过推流器对水流施加推力，使水流顺利通过弯流道段，并在环形流道内循环运动，通过对推流器施加不同的推力，从而改变水流的流速，进而改变水流对土壤和植被的冲击力，根据不同冲刷断构件结构，通过改变作用在推流器上推力的大小，可极大的调节实验流速控制范围，可适用于测试不同类型样品的抗冲能力，适用性强，且易于操作。
[0031]本实施例中，环形试验板包括驱动段12、抗冲段11以及两个弯曲段13，驱动流道段设置在驱动段12中，抗冲流道段设置在抗冲段11中，弯流道段设置在弯曲段13中；驱动段12与抗冲段11平行并排布置，通过两个弯曲段13连接，具体地，一个弯曲段13的两段分别连接在驱动段12的一端及抗冲段11的一端，另一个弯曲段13的两端分别连接在驱动段12的另一端及抗冲段11的另一端，即驱动段12、抗冲段11以及两个弯曲段13围合形成环形状的环形试验板，环形流道设置在环形试验板上，可以更好地让水流在环形流道内循环流动。
[0032]抗冲段11底部设有防漏板113，防漏板113沿通槽111的四周环绕布置，且向下延伸插入土壤和植被中。在环形试验板通槽111处设有防漏板113，由于流水具有很强的流动性，防漏板113主要是避免水流流经通槽111时，会向试验处土壤和植被的四周扩散，从而导致测量的抗冲流速结果不够准确，因此，在通槽111的四周设置防漏板113，并且防漏板113向土壤深处延伸，这样，水流很难向四周扩散，从而将试验范围限定在通槽111的范围内，有利于提高测量结果的准确性。
[0033]本实施例中，驱动段12与弯曲段13是可拆卸连接，抗冲段11与弯曲段13也是可拆卸连接，这种可方便拆装的设置，有利于试验装置的携带和运输，具体地，驱动段12与弯曲段13、抗冲段11与弯曲段13都采用法兰连接133，法兰连接133既有利于密封，又可拆卸。
[0034]在驱动段12与弯曲段13，抗冲段11与弯曲段13的连接处分别套设有防漏胶圈134，主要是为了防止水流经连接处的缝隙漏出，影响测量结果。
[0035]环形试验板还设有防漏塞122，防漏塞122设置在驱动流道段内，主要是针对驱动段12防漏。
[0036]环形试验板的上端还设有保护盖14，保护盖14呈环形状，保护盖14用于封盖环形流道的上端开口，在进行土壤和植被抗冲能力测试时，放置好原位试验装置，让土壤和植被处于通槽111内，盖上保护盖14，盖上保护盖14避免因水流过快，将装置周围的杂物，如落叶、砂砾等，卷进装置的水流中，从而影响测量的准确性，甚至可能损伤装置。
[0037]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，包括设有上端开口的环形流道的环形试验板，所述环形试验板呈环形状，所述环形流道具有驱动流道段和抗冲流道段，所述驱动流道段设有推动水流在所述环形流道内循环流动的动力元件，所述抗冲流道段的底部设有通槽，所述通槽内设有测量土壤和植被抗冲流速的毕托管。2.如权利要求1所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述驱动流道段与所述抗冲流道段呈直流道状布置，且所述驱动流道段与所述抗冲流道段平行并排布置;所述环形流道包括两个弯流道段，所述驱动流道段与所述抗冲流道段通过所述弯流道段连通，所述驱动流道段、两个弯流道段以及抗冲流道段围合形成环形状的环形流道。3.如权利要求2所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述弯流道段内设有分隔板，所述分隔板沿所述弯流道段的弯曲方向延伸布置，所述分隔板将所述弯流道段分隔为两个并行的分流道。4.如权利要求3所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述分隔板将所述弯流道段分割为两个等宽的分流道。5.如权利要求2所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述抗冲流道段的流道宽度小于所述弯流道段的流道宽度。6.如权利要求3所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述动力元件为推流器，所述推流器设于所述分流道的入口处。7.如权利要求2至6任一项所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述环形试验板包括驱动段、抗冲段以及两个弯曲段，所述驱动段与所述抗冲段平行并排布置，一个所述弯曲段的两段分别连接在所述驱动段的一端及所述抗冲段的一端，另一个所述弯曲段的两端分别连接在所述驱动段的另一端及所述抗冲段的另一端，所述驱动段、抗冲段以及两个弯曲段围合形成所述环形状的环形试验板;所述驱动流道段设置在所述驱动段中，所述抗冲流道段设置在所述抗冲段中，所述弯流道段设置在所述弯曲段中。8.如权利要求7所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述抗冲段的底部设有朝下延伸且用于插入土壤和植被中的防漏板，所述防漏板沿所述通槽的四周环绕布置。9.如权利要求7所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述驱动段与所述弯曲段的连接处设有防漏胶圈，所述抗冲段与所述弯曲段的连接处设有防漏胶圈。10.如权利要求1至6任一项所述的土壤和植被抗冲能力测试的原位试验装置，其特征在于，所述环形试验板的上端设有用于封盖所述环形流道的上端开口的保护盖，所述保护盖呈环形状。
【文档编号】G01N3/56GK105938075SQ201610513146
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】何用, 卢陈, 陈荣力, 余顺超, 吴门伍, 刘晋, 杨裕桂, 刘霞, 吴天胜, 刘国珍, 佟晓蕾, 黄燕, 袁菲
【申请人】珠江水利委员会珠江水利科学研究院