一种水土流失测试系统的制作方法

本实用新型涉及水土流失领域，具体地涉及一种水土流失测试系统。

背景技术：

坡面土壤侵蚀是面源污染的主要来源。土壤侵蚀过程研究可为土壤侵蚀模型发展提供关键技术和水土流失治理提供重要依据。水槽试验是坡面水土流失规律研究的一个重要手段。已有的水槽试验供沙多采用水槽上方漏斗供沙，该供沙方式输沙不仅费力、稳定性差，同时也存在安全隐患。因此改变水槽的供沙方式对于保证试验安全和稳定供沙有重要意义。为此，研发了基于地面输沙的输沙设备，并与水槽有效结合，提高了水槽试验的安全系数，同时也为稳定供沙提供了保障。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种水土流失实验用测试系统，其结构简单，占地面积小，其能够为土壤侵蚀输沙和泥沙沉积试验提供条件深入探讨土壤侵蚀过程的基本规律，为土壤侵蚀模型研发和水土流失治理提供服务。

具体地，本实用新型提供一种水土流失实验测试系统，其包括水槽、输沙设备、搅拌设备、坡度调节机构、第一水池以及第二水池，所述坡度调节机构设置在所述水槽的底部，其配置用于调节所述水槽的坡度；

所述第一水池设置在所述水槽的出水口的下方，所述第二水池设置在所述第一水池的附近并通过连通管与所述第一水池连接，

所述水槽的上方设置所述搅拌设备，所述水槽连接有进水管，所述进水管的另一端连接第二水池，所述第二水池内部合适位置设置有浑水泵，所述浑水泵设置有用于调节水流流量的流量调节阀，

所述水槽的底部设置有野外地表粗糙模拟层，所述水槽的出口处设置有用于采集浑水样V型开口，所述水槽的顶端设置有第三水池，所述第三水池连接所述进水管，

所述搅拌设备设置在所述第三水池内部，所述搅拌设备包括控制面板、底座以及搅拌轴，所述搅拌轴的端部设置有多个螺旋状叶片，所述控制面板上设置有用于调节搅拌设备速率的档位调节开关，

所述坡度调节机构包括升降机构、定滑轮和链条，所述链条设置在所述水槽的底部并穿过所述定滑轮连接所述升降机构，

所述输沙设备包括输沙料斗、电机、控制器以及输沙管道，所述输沙管道的第一端连接所述输沙料斗，所述输沙管道的第二端设置在所述第三水池上方，所述输沙管道的第二端设置有大小可调的开口，所述电机设置在所述输沙管道的顶部并通过电线与所述控制器连接并受控于所述控制器，所述控制器能够调节所述电机的频率从而调节输沙设备的输沙率，所述输沙管道的内部设置有螺旋状叶片。

优选地，所述螺旋状叶片在所述输沙管道内部交错设置。

优选地，所述输沙管道的第二端距离地面的高度通过液压式千斤顶进行控制。

优选地，所述输沙料斗为漏斗状，所述输沙料斗的底部连接所述输沙管道的第一端，所述输沙料斗通过管路连接沙池，所述输沙料斗内部设置有泵送装置，所述泵送装置与所述控制器借助于数据线连接，所述开口设置在所述输沙料斗的底部。

优选地，所述大小可调的开口包括多个能旋转的叶片以及叶片旋转驱动机构，所述叶片能够在叶片旋转驱动机构的作用下旋转以形成开口并根据旋转角度调节开口的大小，所述叶片旋转驱动机构与所述控制器通讯连接并受控于所述控制器。

优选地，所述叶片旋转驱动机构设置有叶片角度旋转刻度。

优选地，所述水槽坡度的调节范围为0-60％。

优选地，所述水流流量小于6×10^-3m²/s。

优选地，所述升降机构为手动摇柄或电动摇柄。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供一种水土流失测试系统及方法，能稳定供沙，省力高效，安全，结构简单，占地面积小，其能够为土壤侵蚀机理的探索提供条件。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的水槽以及水池的俯视图；

图3为本实用新型的结构示意框图；

图4为本实用新型的搅拌设备的结构示意图；

图5为本实用新型的大小可调的开口的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和性能方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实用新型提供一种水土流失测试系统，如图1至图3所示，其包括水槽1、输沙设备2、搅拌设备3、坡度调节机构4、第一水池11以及第二水池12，坡度调节机构4设置在水槽1的底部，其配置用于调节水槽1的坡度，水槽坡度的调节范围为0-60％。

第一水池11设置在水槽1的出水口的下方，第二水池12设置在第一水池11的附近并通过连通管13与第一水池11连接，第一水池11以及第二水池12之间采用连通管13进行连接，保证水的循环利用以及稳定供水。

水槽1的上方设置搅拌设备3，水槽1连接有进水管14，进水管14的另一端连接第二水池12，第二水池12内部合适位置设置有浑水泵15，浑水泵15设置有用于调节水流流量的流量调节阀。

水槽1的底部设置有野外地表粗糙模拟层，水槽1的出口处设置有用于采集浑水样V型开口16，水槽1的顶端设置有第三水池17，第三水池17连接进水管14。借助于浑水样V型开口16能够手动采集浑水样用于进行实验。

如图4所示，搅拌设备3设置在第三水池17内部，搅拌设备3包括控制面板、底座31以及搅拌轴32，搅拌轴32的端部设置有多个螺旋状叶片33，控制面板上设置有用于调节搅拌设备速率的档位调节开关，借助于调节档位调节开关能够调节搅拌设备3的多个档位。

坡度调节机构包括升降机构、定滑轮和链条，链条设置在水槽的底部并穿过定滑轮连接升降机构，升降机构为手动摇柄或电动摇柄。

输沙设备2设置有输沙料斗21、输沙管道22、电机101以及控制器10，输沙管道22的第一端连接输沙料斗21，输沙管道22的第二端设置在第三水池17上方，输沙管道22的第二端即出沙部23设置有大小可调的开口105，电机101设置在输沙管道22的顶部并通过电线与控制器10连接并受控于控制器10，控制器10能够调节电机101的频率从而调节输沙设备的输沙率，输沙管道22的内部设置有螺旋状叶片。螺旋状叶片33在输沙管道22内部交错设置。

优选地，输沙管道22的第二端距离地面的高度通过液压式千斤顶进行控制。

优选地，输沙料斗21为漏斗状，输沙料斗21的底部连接输沙管道22的第一端，输沙料斗21通过管路连接沙池，输沙料斗内部设置有泵送装置，泵送装置与控制器10借助于数据线连接。

优选地，如图5所示，大小可调的开口105包括多个能旋转的叶片1051以及叶片旋转驱动机构1052，叶片旋转驱动机构1052内部设置有驱动电机，驱动电机的配置用于带动叶片旋转驱动机构1052旋转以带动叶片旋转，叶片旋转驱动机构1052设置有叶片角度旋转刻度，驱动电机在控制器10的控制下按照叶片角度旋转刻度带动叶片旋转驱动机构旋转以带动叶片旋转来调节开口的大小。叶片1051能够在叶片旋转驱动机构的作用下旋转以形成开口并根据旋转角度的刻度调节开口1053的大小，叶片旋转驱动机构1052与控制器10通讯连接并受控于控制器10。

进料开口大小刻度范围在4-18mm。出沙部23设置有用于检测输沙量的输沙量检测传感器231。

输沙量检测传感器231的输出端连接控制器10的输入端，控制器10的输出端连接电机101以及开口大小调节机构105的输入端，输沙量检测传感器231向控制器10发送输沙量，控制器10内部设置有输沙量最低阈值以及输沙量最高阈值。

当输沙量检测传感器231检测到的输沙量低于输沙量最低阈值时，控制器10向开口大小调节机构发送信号增大开口来增大输沙量，如当开口调节至最大时的输沙量仍低于输沙量最低阈值，则控制器10增加电机101的频率以增大泵送装置103的输沙量，直到输沙量达到输沙量最低阈值；

当输沙量检测传感器231检测到的输沙量高于输沙量最高阈值时，控制器向开口大小调节机构105发送信号减小开口来减少输沙量，如当开口调节至最小时的输沙量仍高于输沙量最高阈值，则控制器降低控制器频率，直到输沙量达到输沙量最高阈值。

优选地，进水管连接水槽的端部设置有水流量传感器104，水流量传感器104与控制器10通讯连接并受控于控制器10。

优选地，输沙料斗21通过管路连接沙池，输沙料斗21内部设置有泵送装置103，泵送装置103与控制器10借助于数据线连接，开口105设置在输沙料斗的底部。

优选地，水槽坡度的调节范围为0-60％。

优选地，水流流量小于6×10^-3m²/s。

本系统能够用于模拟不同土壤的水土流失，为分析不同土壤特性对坡面流水流挟沙力的影响提供条件，模拟实际水土流失，其能够以土壤作为试验材料，结合我国陡坡的土壤侵蚀特点，考虑土壤质地的特点，深入分析不同土壤特性对坡面流水流挟沙力的影响。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。