一种室内降雨条件下黄土水分迁移规律模拟试验系统的制作方法_3

文档序号:9186378阅读:来源:国知局
槽2-4内的水位进行实时检测并将检测到的信号输出 给微控制器13-1,微控制器13-1将其接收到的水位检测值与预先通过操作按键操作电路 13-3设定的水位设定值进行比对,当水位检测值达到水位设定值时,微控制器13-1控制第 一继电器13-6断开进水水累2-6的供电回路,并通过第一电磁阀驱动器13-4驱动进水电 磁阀2-5关闭,停止往降雨槽2-4内注水;
[00巧]步骤=、测量降雨前试验±样的初始含水率:多个±壤溫湿度传感器33分别对试 验±样4-1的溫度和湿度进行一次检测并将检测到的多个测试点处试验±样4-1的溫度 信号和湿度信号传输给微控制器13-1,微控制器13-1再将其接收到的多个测试点处试验 ±样4-1的溫度信号和湿度信号通过串口通信电路13-2实时传输给计算机8,计算机8接 收并记录多个测试点处试验±样4-1的溫度信号和湿度信号,并将各个测试点处试验±样 4-1的湿度信号记录为各个测试点处降雨前试验±样的初始含水率0。;
[0056] 步骤四、模拟降雨:微控制器13-1控制第二继电器13-8接通空气压缩机2-9的供 电回路,并通过第二电磁阀驱动器13-7驱动压力控制电磁阀2-7打开,空气压缩机2-9启 动,产生的压缩空气经过压力控制电磁阀2-7调节压力后通过降雨槽内压力控制管2-1进 入降雨槽2-4内,将降雨槽2-4内的水从降雨孔2-3中喷出,模拟出了降雨;降雨模拟过程 中,压力传感器2-8对经过降雨槽内压力控制管2-1的压缩空气压力进行实时检测并将检 测到的信号输出给微控制器13-1,微控制器13-1将其接收到的压力检测值与预先通过操 作按键操作电路13-3设定的压力阔值进行比对,当压力检测值小于压力阔值时,通过第二 电磁阀驱动器13-7驱动压力控制电磁阀2-7打开的开度增大,当压力检测值大于压力阔 值时,通过第二电磁阀驱动器13-7驱动压力控制电磁阀2-7打开的开度减小,从而使经过 降雨槽内压力控制管2-1的压缩空气压力维持在压力阔值范围内;同时,所述水位传感器 2-10对降雨槽2-4内的水位进行实时检测并将检测到的信号输出给微控制器13-1,微控制 器13-1将其接收到的水位检测值与预先通过操作按键操作电路13-3设定的水位设定值进 行比对,当水位检测值小于水位设定值时,微控制器13-1控制第一继电器13-6接通进水水 累2-6的供电回路,并通过第一电磁阀驱动器13-4驱动进水电磁阀2-5打开,外部水源流 出的水通过进水管2-2流入降雨槽2-4内,当水位检测值大于水位设定值时,微控制器13-1 控制第一继电器13-6断开进水水累2-6的供电回路,并通过第一电磁阀驱动器13-4驱动 进水电磁阀2-5关闭,停止往降雨槽2-4内注水,从而使降雨槽2-4内水位维持稳定,保证 了降雨过程的持续进行;模拟降雨过程中,第一流量传感器2-11对降雨量进行实时检测并 将检测到的信号实时输出给微控制器13-1,第二流量传感器9对未渗入试验±样4-1内的 水流量进行周期性检测并将检测到的信号输出给微控制器13-1,微控制器13-1将其相邻 的两个采样时刻接收到的未渗入试验±样4-1内的水流量作差,当相邻的两个采样时刻的 未渗入试验±样4-1内的水流量差值小于等于lcm3时,说明达到了降雨入渗稳定;此时,微 控制器13-1将其接收到的降雨量信号通过串口通信电路13-2实时传输给计算机8,计算 机8将其接收到的降雨量信号记录为降雨入渗前期降雨入渗稳定时的总降雨量Q,;降雨入 渗前期降雨入渗稳定时的总降雨量Q,的单位为cm3;
[0057] 步骤五、进行降雨入渗观测并测量降雨入渗前期试验±样的谷值含水率、峰值含 水率和稳定含水率:调节冷热一体机7的溫度为常溫环境溫度Tl((TC~40°C),从开始模拟 降雨到达到降雨入渗稳定的过程中,未渗入试验±样4-1内的水从多个所述降雨径流量测 量孔内流出并经过多根降雨径流量测量分管10-1和降雨径流量测量总管10-2流入降雨径 流量测量量杯11内;渗出试验±样4-1内的水从多个所述降雨出渗量测量孔内流出并经过 多根降雨出渗量测量分管10-3和降雨出渗量测量总管10-4流入降雨出渗量测量量杯12 内;同时,多个±壤溫湿度传感器33分别对试验±样4-1的溫度和湿度进行周期性检测并 将检测到的多个测试点处试验±样4-1的溫度信号和湿度信号传输给微控制器13-1,微控 制器13-1再将其接收到的多个测试点处试验±样4-1的溫度信号和湿度信号通过串口通 信电路13-2实时传输给计算机8,计算机8接收并记录各个采样时刻多个测试点处试验± 样4-1的溫度信号和湿度信号,且对各个测试点处多个采样时刻的湿度按照时间先后顺序 进行排列,当相邻两个采样时刻的湿度差值小于等于1 %时,说明该测试点处试验±样4-1 的湿度已稳定,将相邻两个采样时刻中后一个采样时刻的湿度值记录为该测试点处降雨入 渗前期试验±样的稳定含水率0f,而且,计算机8还对各个测试点处多个采样时刻的湿度 进行从大到小排列,并将各个测试点处排列在最前的湿度值记录为该测试点处降雨入渗前 期试验±样的峰值含水率0P,将各个测试点处排列在最后的湿度值记录为该测试点处降 雨入渗前期试验±样的谷值含水率0y;而且,微控制器13-1还将其接收到的未渗入试验 ±样4-1内的水流量通过串口通信电路13-2传输给计算机8,计算机8调用流量曲线绘制 模块绘制出未渗入试验±样4-1内的水流量随时间t变化的曲线;查看显示在计算机8上 的未渗入试验±样4-1内的水流量随时间t变化的曲线,当未渗入试验±样4-1内的水流 量随时间t变化的曲线趋近于一条直线时,说明达到了降雨入渗稳定,此时,查看降雨径流 量测量量杯11内未渗入试验上样4-1内的水的量,并将该读数记录为降雨入渗前期的降雨 径流量Qj;查看降雨出渗量测量量杯12内渗出试验±样4-1内的水的量,并将该读数记录 为降雨入渗前期的降雨出渗量Q。;降雨入渗前期的降雨径流量Q,的单位为cm3,降雨入渗前 期的降雨出渗量Qe的单位为cm3;
[0058] 步骤六、降雨入渗前期的黄±水分迁移规律降雨入渗特征参数计算:
[0059] 步骤601、根据公式O=Q,-Q,,计算得到降雨入渗前期的降雨入渗量如降雨入渗 前期的降雨入渗量Qr的单位为cm3;
[0060] 步骤602、根据公式AS=Qf-A计算得到降雨入渗前期的水分亏损量AS;水分亏 损量AS的单位为cm3;
[0061] 步骤603、根据公式
-计算得到降雨入渗前期的降雨入渗率Vf;降雨入渗前 期的降雨入渗率Vr的单位为cm ;
[0062] 步骤604、根据公式
计算得到降雨入渗前期的降雨出渗率V。;降雨入渗前 期的降雨出渗率V。的单位为cm ;
[0063] 步骤605、根据公式
计算得到降雨入渗前期的降雨入渗系数a;
[0064] 其中,步骤603和步骤604中,t为时间,单位为S;
[0065] 步骤屯、进行降雨条件下±壤冻融循环,测量降雨条件下±壤冻结期和降雨条件 下±壤消融期试验±样的谷值含水率、峰值含水率和稳定含水率,并计算降雨条件下±壤 冻结期和降雨条件下±壤消融期的黄±水分迁移规律降雨入渗特征参数;具体过程为:
[0066] 步骤701、降雨条件下±壤冻结期入渗模拟:调节冷热一体机7的溫度为±壤冻结 环境溫度Tz(-25°C~20°C),微控制器13-1通过加热制冷驱动控制电路13-9控制半导体 加热制冷片4-4进行制冷,半导体加热制冷片4-4制冷过程中,多个±壤溫湿度传感器33 分别对试验±样4-1的溫度和湿度进行周期性检测并将检测到的多个测试点处试验±样 的溫度信号和湿度信号传输给微控制器13-1,微控制器13-1对各个采样时刻多个测试点 处试验±样4-1的溫度信号求平均,得到各个采样时刻试验±样4-1的平均溫度,并分别将 各个采样时刻试验上样4-1的平均溫度与预先通过操作按键操作电路13-3设定的±壤冻 结溫度T3(-30°C~10°C)进行比对,当试验±样4-1的平均溫度达到±壤冻结溫度Ts时, 微控制器13-1通过加热制冷驱动控制电路13-9控制半导体加热制冷片4-4停止制冷,从 而使试验±样4-1的平均溫度维持为±壤冻结溫度Ts;降雨条件下±壤冻结期入渗模拟过 程中,第一流量传感器2-11对降雨量进行实时检测并将检测到的信号实时输出给微控制 器13-1,第二流量传感器9对未渗入试验±样4-1内的水流量进行周期性检测并将检测到 的信号输出给微控制器13-1,微控制器13-1将其相邻的两个采样时刻接收到的未渗入试 验±样4-1内的水流量作差,当相邻的两个采样时刻的未渗入试验±样4-1内的水流量差 值小于等于lcm3时,说明达到了降雨条件下±壤冻结期入渗稳定;此时,微控制器13-1将 其接收到的降雨量信号通过串口通信电路13-2实时传输给计算机8,计算机8将其接收到 的降雨量信号记录为降雨条件下±壤冻结期入渗稳定时的总降雨量Q'降雨条件下±壤 冻结期入渗稳定时的总降雨量Q',的单位为cm3;
[0067] 步骤702、进行降雨条件下±壤冻结期入渗观测并测量降雨条件下±壤冻结期试 验±样的谷值含水率、峰值含水率和稳定含水率:从启动降雨条件下±壤冻结期入渗模拟 模式到降雨条件下上壤冻结期入渗稳定的过程中,未渗入试验上样4-1内的水从多个所述 降雨径流量测量孔内流出并
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