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_4

文档序号:9186378阅读:来源:国知局
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,微控制器13-1还将其接收到的多个测试点处试验±样的溫度信 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条件下±壤冻结期试验±样的稳定含水率0'f,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条件下±壤冻结期试验±样的峰值含水率0'P,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条件下±壤冻结期试验±样的谷值含 水率0 'y;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,说明达到了降雨条件下±壤冻结期入渗稳定,此时,查看降雨径流量测量量杯11 内未渗入试验±样4-1内的水的量,并将该读数记录为降雨条件下±壤冻结期的降雨径流 量Q',;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 降雨条件下±壤冻结期的降雨出渗量Q'。;降雨条件下±壤冻结期的降雨径流量Q'i的 单位为cm3,降雨条件下±壤冻结期的降雨出渗量Q'。的单位为cm3;
[0068] 步骤703、降雨条件下±壤冻结期的黄±水分迁移规律降雨入渗特征参数计算:
[0069] 步骤7031、根据公式Q'f=Q' ,-Q',,计算得到降雨条件下±壤冻结期的降雨 入渗量Q'f;降雨条件下±壤冻结期的降雨入渗量Q'r的单位为cm3;
[0070] 步骤7032、根据公式AS' =Q'f-Q'。计算得到降雨条件下±壤冻结期的水分 亏损量AS';降雨条件下±壤冻结期的水分亏损量AS'的单位为cm3;
[0071]步骤7033、根据公式
计算得到降雨条件下±壤冻结期的降雨入渗率V'f; 降雨入渗率V'f的单位为cm
[0072] 步骤7034、根据公式
计算得到降雨条件下±壤冻结期的降雨出渗率V'。; 降雨出渗率V'。的单位为cm
[0073] 步骤7035、根据公式
计算得到降雨条件下±壤冻结期的降雨入渗系数 a';
[0074] 其中,步骤7033和步骤7034中,t为时间,单位为S;
[00巧]步骤704、降雨条件下±壤消融期入渗模拟:调节冷热一体机7的溫度为±壤消融 环境溫度Ta(-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进行制热,半导体加热制冷片4-4制热过程中,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±壤消 融溫度Ts进行比对,当试验±样4-1的平均溫度达到±壤消融溫度T5(-30°C~10°C)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停止制热,从 而使试验±样4-1的平均溫度维持为±壤消融溫度Ts;降雨条件下±壤消融期入渗模拟过 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±壤消融期入渗稳定;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±壤消融期入渗稳定时的总降雨量Q,";降雨条件下±壤 消融期入渗稳定时的总降雨量Q",的单位为cm3;
[0076] 步骤705、进行降雨条件下±壤消融期入渗观测并测量降雨条件下±壤消融期试 验±样的谷值含水率、峰值含水率和稳定含水率:从启动降雨条件下±壤消融期入渗模拟 模式到降雨条件下上壤消融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,微控制器13-1还将其接收到的多个测试点处试验±样的溫度信 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条件下±壤消融期试验±样的稳定含水率0"f,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条件下±壤消融期试验±样的峰值含水率0"P,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条件下±壤消融期试验±样的谷值含 水率0"y;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,说明达到了降雨条件下±壤消融期入渗稳定,此时,查看降雨径流量测量量 杯11内未渗入试验±样4-1内的水的量,并将该读数记录为降雨条件下±壤消融期的降雨 径流量Q",;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 录为降雨条件下±壤消融期的降雨出渗量Q"。;降雨条件下±壤消融期的降雨径流量Q"j 的单位为cm3,降雨条件下±壤消融期的降雨出渗量Q"。的单位为cm3;
[0077] 步骤706、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计算:
[0078]步骤7061、根据公式Q"f=Q" ,-Q",,计算得到降雨条件下±壤消融期的降雨 入渗量Q"f;降雨条件下上壤消融期的降雨入渗量Q"f的单位为cm3;
[0079] 步骤7062、根据公式AS" =Q"f-Q"。计算得到降雨条件下±壤消融期的水分 亏损量AS";降雨条件下±壤消融期的水分亏损量AS"的单位为cm3;
[0080] 步骤7063、根据公式
廿算得到降雨条件下±壤消融期的降雨入渗率V"f; 降雨条件下上壤消融期的降雨入渗率V"f的单位为cm ;
[0081] 步骤7064、根据公式
计算得到降雨条件下±壤消融期的降雨出渗率V"f; 降雨条件下±壤消融期的降雨出渗率V"。的单位为cm ;
[0082] 步骤7065、根据公式
计算得到降雨条件下±壤消融期的降雨入渗系数 a";
[0083] 其中,步骤7063和步骤7064中,t为时间,单位为S;
[0084] 循环执行步骤屯,直到达到预先通过操作计算机8设定的循环次数n;其中,n的取 值为5~20次。
[0085] 具体实施时,步骤303、步骤3041和步骤3043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的检测周期为Is~IOs;步骤302、步骤3041 和步骤3043中第二流量传感器9对未渗入试验±样4-1内的水流量进行周期性检测的检 测周期为Is~10s。
[0086] 综上所述,本实用新型能够研究不同坡度、不同降雨强度下黄±在降雨入渗过程 中、降雨条件下冻结过程中W及降雨条件下消融过程中各特征参数(降雨前试验±样的初 始含水率、降雨入渗前期试验±样的谷值含水率、降雨入渗前期试验±样的峰值含水率、降 雨入渗前期试验±样的稳定含水率、降雨条件下±壤冻结期试验±样的谷值含水率、降雨 条件下±壤冻结期试验±样的峰值含水率、降雨条件下±壤冻结期试
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