用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置的制作方法

本发明涉及原位试验装置的技术领域，尤其是用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置。

背景技术：

土壤和植被是水土保持岸坡稳定防冲刷的重要屏障，因此，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。

在实际情况中，河道的输水过程中，均伴随着河道床面的冲刷，这样，流水则会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，特别是对于从河底穿过的隧道工程段，流水过大的冲刷深度可能会引起水下的隧道工程段运行的安全事故，为此，土壤和植被的抗冲能力显得尤为重要。

现有的技术中，在研究土壤和植被的抗冲能力时，需要采用专门的取样工具进行取样，并将样本送至试验室内进行试验，以获得样本的抗冲能力参数，但是，由于样本脱离实际环境，且在运输过程中，受环境因素以及外界因素影响较多，导致后续试验获得的抗冲能力参数的准确性较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置，旨在解决现有技术中，无法原位对土壤和植被进行抗冲能力试验的问题。

本发明是这样实现的，用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置，包括闭环布置的环架，所述环架中具有闭环布置的流道，所述流道沿着所述环架的环绕方向环绕布置；所述流道包括驱动段以及试验段，所述驱动段及试验段分别呈直线状布置，所述驱动段与试验段并排间隔布置；所述驱动段中设有驱动水流沿着流道循环流动的推流器，所述试验段的底部设有供土壤和植被显露在试验段底部中的试验通槽，所述试验通槽设置在所述试验段的中部；沿着所述水流在试验段的流动方向，所述试验段的底部具有位于所述试验通槽前方的前方底部段以及位于所述试验通槽后方的后方底部段，所述前方底部段朝下倾斜布置，所述后方底部段设有多个沿着试验段的宽度方向延伸布置的凸台，多个所述凸台沿着所述试验段的长度方向间隔布置，且所述凸台高于所述试验通槽；所述通槽内设有插入在土壤和植被中的毕托管。

进一步的，沿着水流在试验段的流动方向，所述凸台逐渐增高；所述凸台的顶部呈圆弧状。

进一步的，相邻的凸台之间具有间隔区域，所述间隔区域内设有多个柔性条，所述柔性条的下端固定在所述间隔区域的底部，所述柔性条的上端朝上延伸处所述间隔区域。

进一步的，多个所述柔性条沿着所述试验段的宽度方向布置的所述间隔区域中，所述间隔区域的底部覆盖有弹性层，所述弹性层的顶部呈凹凸状布置。

进一步的，所述凸台中设有多个贯穿孔，沿着水流在试验段中的流动方向，所述贯穿孔贯穿所述凸台，多个所述贯穿孔沿着所述试验段的宽度方向间隔布置，且相邻的凸台之间的贯穿孔错位布置。

进一步的，所述前方底部段上设有多个导轨条，多个所述导轨条相间隔布置，所述导轨条在所述前方底部段上沿着水流的流动方向延伸布置，所述导轨条上设有沿着导轨条移动的移动块，所述移动块上连接复位拉簧，所述复位拉簧拉动所述移动块沿着导轨条朝上复位移动。

进一步的，所述移动块具有朝向水流方向布置的冲击面，所述冲击面呈球面状，所述冲击面上设有多个相间隔布置的冲击凹槽。

进一步的，所述移动块的底部设有沿着导轨条移动的移动座，所述移动块的底部设有连接柱，所述连接柱活动插设在所述移动座中，所述移动块以移动柱为转动中心相对于移动座转动。

进一步的，所述前方底部段上设有弯曲槽，所述弯曲槽布置在相邻的导轨之间；所述弯曲槽沿着水流方向朝下弯曲，所述弯曲槽的中部交叉围合布置，所述弯曲槽的末端延伸至试验通槽的侧边。

进一步的，所述流道包括两个弯曲状的弯曲段，一个所述弯曲段的两端分别对应对接在驱动段的一端及试验段的一端，另一个所述弯曲段的两端分别对应对接在驱动段的另一端及试验段的另一端，所述试验段、驱动段以及两个弯曲段围合形成闭环状的流道；所述弯曲段的宽度大于所述试验段的宽度，所述弯曲段具有与试验段的端部对接的弯曲对接端，所述弯曲对接端的侧壁呈倾斜收缩状；所述弯曲段的中部设有分流侧壁，所述分流侧壁在所述弯曲段中沿着水流的流动方向延伸布置，将所述弯曲段分割为两个分流支道；所述分流侧壁中设有多个串流孔，多个所述串流孔沿着水流方向间隔布置，所述串流孔贯穿所述分流侧壁。

与现有技术相比，本发明提供的用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置，可以直接放置在现场实地试验，实现原位试验的效果，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，且前方底部段及后方底部段可以真实的模拟水流的流动冲击，提高试验的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置的俯视示意图。

具体实施方式

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。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置，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。

本实施例提供的用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置，包括闭环布置的环架，环架可以直接放置在现场实地中；环架中具有闭环布置的流道，流道沿着环架的环绕方向环绕布置；流道包括驱动段100以及试验段300，驱动段100及试验段300分别呈直线状布置，驱动段100与试验段300并排间隔布置。

驱动段100中设有驱动水流沿着流道循环流动的推流器101，试验段300的底部设有供土壤和植被显露在试验段300底部中的试验通槽301，试验通槽301设置在所述试验段300的中部；当环架放置在实地试验时，土壤和植被通过试验通槽301显露出来，推流器101可以推动水流在流道中循环流动。

沿着水流在试验段300的流动方向，试验段300的底部具有位于试验通槽301前方的前方底部段以及位于试验通槽后方的后方底部段，前方底部段朝下倾斜布置，增加水流流动的速度，后方底部段设有多个沿着试验段300的宽度方向延伸布置的凸台305，多个凸台305沿着所述试验段300的长度方向间隔布置，且凸台305高于试验通槽301，这样，凸台305则可以模拟真实冲击后堆积的阻碍，且水流在凸台305的反击下，反方向冲击土壤和植被。

通槽内设有插入在土壤和植被中的毕托管302，通过毕托管302可以测量试验通槽301中显露的土壤和植被，毕托管302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302来测量抗冲流速，从而得出试验处的土壤和植被的抗冲能力。

上述提供的用于测试土壤和植被抗冲能力的原位试验装置，可以直接放置在现场实地试验，实现原位试验的效果，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，且前方底部段及后方底部段可以真实的模拟水流的流动冲击，提高试验的准确性。

沿着水流在试验段300的流动方向，凸台305逐渐增高；凸台305的顶部呈圆弧状。这样，在试验段300中真实模拟水流冲击后，在后方形成砂土堆积的形状，水流冲击凸台305后，形成反向冲击土壤和植被，真实还原底部水流的真实冲击情况。

相邻的凸台305之间具有间隔区域，间隔区域内设有多个柔性条306，柔性条306的下端固定在间隔区域的底部，柔性条306的上端朝上延伸处所述间隔区域。相邻的凸台305之间间隔布置，真实还原水流持续冲击后形成的多层堆积情况，柔性条306可以模拟底部植物，通过柔性条306的柔性摆动，可以还原水流被扰动的真实情况。

多个柔性条306沿着所述试验段300的宽度方向布置的所述间隔区域中，间隔区域的底部覆盖有弹性层，弹性层的顶部呈凹凸状布置。弹性层在水流的流动冲击下，且弹性层的顶部凹凸布置，这样，弹性层则会弹性变形，对水流的流动形成真实的扰动。

凸台305中设有多个贯穿孔，沿着水流在试验段300中的流动方向，贯穿孔贯穿凸台305，多个贯穿孔沿着试验段300的宽度方向间隔布置，且相邻的凸台305之间的贯穿孔错位布置。

这样，当水流冲击凸台305时，水流也会贯穿过贯穿孔，进入凸台305之间的间隔区域，从而使得凸台305真实还原底部堆积的砂土。

前方底部段上设有多个导轨条307，多个导轨条307相间隔布置，导轨条307在前方底部段上沿着水流的流动方向延伸布置，导轨条307上设有沿着导轨条307移动的移动块303，移动块303上连接复位拉簧，复位拉簧拉动所述移动块303沿着导轨条307朝上复位移动。

当水流沿着前方底部段朝下流动后，在水流的冲击下，移动块303沿着导轨条307朝下移动，此时，拉簧被拉长，当水流缓冲时，拉簧则会拉动移动块303沿着导轨条307朝上复位移动，这样，通过移动块303的移动布置，可以还原水流底部对滚石或者砂土的冲击。

移动块303具有朝向水流方向布置的冲击面，冲击面呈球面状，冲击面上设有多个相间隔布置的冲击凹槽。这样，移动块303则可以真实模拟被水流持续冲击后，形成的球面状，且通过设置冲击凹槽，也真实还原实际滚石或砂土上的结构形状。

移动块303的底部设有沿着导轨条307移动的移动座，移动块303的底部设有连接柱，连接柱活动插设在移动座中，移动块303以移动柱为转动中心相对于移动座转动。当水流冲击移动块303时，移动块303沿着导轨条307移动的同时，移动块303也相对于移动座转动，从而对水流的底部形成转动扰动，使得水流底部形成暗流的真实情况。

前方底部段上设有弯曲槽304，弯曲槽304布置在相邻的导轨之间；弯曲槽304沿着水流方向朝下弯曲，弯曲槽304的中部交叉围合布置，弯曲槽304的末端延伸至试验通槽301的侧边。

通过布置弯曲槽304，水流的底部在弯曲槽304的引导下，形成更大的冲击，且弯曲槽304的中部交叉围合布置，引导水流的底部环绕流动形成暗流。

流道包括两个弯曲状的弯曲段200，一个弯曲段200的两端分别对应对接在驱动段100的一端及试验段300的一端，另一个弯曲段200的两端分别对应对接在驱动段100的另一端及试验段300的另一端，试验段300、驱动段100以及两个弯曲段200围合形成闭环状的流道。这样，驱动端中的推流器101推动水流从驱动端流下弯曲段200，进而进入试验段300，再由试验段300进入另一个弯曲段200后，再回流至驱动段100。通过两个弯曲段200的缓冲流动作用，可以引导水流在驱动段100及试验段300之间流动。

弯曲段200的宽度大于所述试验段300的宽度，弯曲段200具有与试验段300的端部对接的弯曲对接端，弯曲对接端的侧壁呈倾斜收缩状；这样，可以增加水流从弯曲段200内进入试验段300的速度。

当水流从进入弯曲段200后，由于惯性作用，会在弯曲段200内继续直行，并撞上弯曲段200的侧壁，这样，不仅会使导致水流的流失量增多，还会对弯曲段200的侧壁产生持续的冲击拍打，而且，水流的流速越快，冲击拍打的力度越剧烈，从而降低弯曲段200的使用寿命。

针对上述的情况，弯曲段200的中部设有分流侧壁201，分流侧壁201在弯曲段200中沿着水流的流动方向延伸布置，将弯曲段200分割为两个分流支道，当水流进入弯曲段200后，通过分流侧壁201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曲段200。

分流侧壁201中设有多个串流孔，多个串流孔沿着水流方向间隔布置，串流孔贯穿分流侧壁201。这样，在分流支道中流动的水流之间形成相互串流，可以平衡分流支道内水流的速度。

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。