一种土壤冲刷实验装置

1.本发明属于冲刷试验装置的技术领域，具体涉及一种土壤冲刷实验装置。


背景技术：

2.土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。土壤在外营力作用下产生位移的物质量，称土壤侵蚀量。单位面积单位时间内的侵蚀量称为土壤侵蚀速度；土壤侵蚀量中被输移出特定地段的泥沙量，称为土壤流失量。
3.为了监测土壤侵蚀程度，需要用土壤冲刷试验模拟外部土壤侵蚀，在以往的土壤冲刷试验中存在以下几点待改进之处，首先基础的实验装置一般只能设置一个水流冲刷速度且冲刷流速不稳定，用水阀调节流速不能做到非常精确。其次只能设置一个固定冲刷坡度，在操作过程中不仅工作效率低而且增加了实验所需成本。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种土壤冲刷实验装置，解决了现有土壤冲刷试验装置冲刷流速不稳定且流速调节不精确的问题。
5.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
6.提供一种土壤冲刷实验装置，其包括呈圆柱形的储水箱，储水箱的侧壁上开设有进水口、应急出水口和多个通孔；多个通孔处均固定安装有不锈钢螺纹管；不锈钢螺纹管与出水软管的一端连通，出水软管的另一端与用于放置土块的刷槽连通；刷槽与支撑架接触相连，刷槽下方放置有用于收集被冲刷后的土块的水桶；
7.应急出水口上安装有第一流量计表，不锈钢螺纹管上安装有流量阀，出水软管上安装有第二流量计表；储水箱的底部开设有放水口。
8.采用上述技术方案的有益效果为：本发明通过不锈钢螺纹管上设置的流量阀配合出水软管上设置的第二流量计表精确控制水流速度并控制向出水软管中的输送的水流量，避免冲刷刷槽中设置的土块时水的流速不稳定且流速调节不精确。
9.进一步地，进水口和应急出水口均位于储水箱顶部的同一水平面，且进水口和应急出水口的设置方向相反。
10.采用上述技术方案的有益效果为：当通过进水口向储水箱中输送水时，进水口的输水速度大于多个出水软管的冲刷速度导致储水箱中的水高度不断上涨时，通过开启应急出水口能够避免水溢出储水箱造成浪费。
11.进一步地，刷槽内设置有缓冲池、土块放置部和连接部；连接部的一端与缓冲池连接，另一端与土块放置部连接；连接部上嵌入有两个分割板，将连接部顶面分割形成三个水流通道，三个水流通道上均设置有用于限制水流流速的稳流器；分割板的顶边与刷槽两侧的顶边平齐。
12.采用上述技术方案的有益效果为：当出水软管输送水流至刷槽内时，具有重力势
能的水流先流经缓冲池中进行储存同时减少并缓冲水流的冲击力，在水流填充满缓冲池后，水流通过三个水流通道流经至放置土块的土块放置部对土块进行冲刷，以此确保试验的准确性。
13.进一步地，分割板的一端延伸至连接部与缓冲池相接处，另一端延伸至缓冲部的侧面。
14.采用上述技术方案的有益效果为：分割板确保水流通过三个水流通道时，其水流的流量以及速度在三个水流通道中均相同，实现土块冲刷试验环境的一致性和准确性。
15.进一步地，缓冲池上安装有平行于缓冲池长度方向的测定装置；测定装置包括滑动设置于固定装置上的探测针。
16.采用上述技术方案的有益效果为：通过固定于缓冲池上方的探测针能够探测流向缓冲池内的水流的深度以便于进行后续冲刷试验。
17.进一步地，固定装置包括滑轨和锥形座，滑轨固定于锥形座顶部；滑轨上设置有与其滑动配合的滑块；探测针与滑块固定连接。
18.采用上述技术方案的有益效果为：滑块能够在滑轨进行滑动，以便于探测针探测不同倾斜角度时缓冲池水深。
19.进一步地，储水箱的侧壁上设置有用于观察储水箱中液面高度的连通器。
20.采用上述技术方案的有益效果为：连通器用于观察储水箱中的液面高度，液面高度不同放水口排出时的水流速度也不同。
21.进一步地，支撑架上滑动设置有可调节杆，可调节杆与缓冲池抵接。
22.采用上述技术方案的有益效果为：支撑架一端固定于土块放置部固定高度，支撑架上另一端设置的可调节杆位于设置于缓冲池处，通过可调节杆能够调节冲刷坡度，得到在不同坡度下的土块冲刷试验结果。
23.进一步地，稳流器包括具有水流通道的底座、相对底座设置的垫子以及设置于底座与垫子之间的弹簧；底座上设置有固定圈，固定圈内设置有固定柱；底座固定于连接部上。
24.采用上述技术方案的有益效果为：通过稳流器使部分水流流量均匀稳定，在水流经过稳流器时，稳流器可以对水流进行控制在一定压力范围内使流量均匀稳定，不形成波涌。
25.进一步地，垫子上开设有多个与固定柱相对应的通孔，底座与垫子压缩弹簧并相向运动时，固定柱能够穿过通孔进行封堵。
26.采用上述技术方案的有益效果为：当水流进入时，稳流器根据水流压力调整，使部分水流流量均匀稳定。
27.采用上述技术方案的有益效果为：
28.本发明公开了一种土壤冲刷实验装置，其有益效果为：
29.本方案能够通过控制流量阀向冲刷槽持续稳定输水，通过第二流量计表精确控制水流速度，避免冲刷流速不稳定，能实现三个坡度或者三个流量下的三组重复数据同时作业，不仅提高了工作效率，而且能够避免人员反复更换冲刷槽，同时也节省了实验成本。
附图说明
30.图1示出了土壤冲刷实验装置的整体结构示意图。
31.图2示出了土壤冲刷实验装置的刷槽结构示意图。
32.图3示出了土壤冲刷实验装置的稳流器结构示意图。
33.图4示出了土壤冲刷实验装置的固定装置结构示意图。
34.其中，1、储水箱；2、进水口；3、应急出水口；4、连通器；5、流量阀；6、不锈钢螺纹管；7、第二流量计表；8、出水软管；9、刷槽；10、土块；11、可调节杆；12、支撑架；13、第一流量计表；14、放水口；15、缓冲池；16、土块放置部；17、连接部；18、分割板；19、缓冲部；20、稳流器；201、垫子；202、通孔；203、弹簧；204、固定柱；205、底座；206、固定圈；207、水流通道21、固定装置；211、滑块；212、滑轨；213、锥形座；22、探测针。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.参考图1，本发明提供一种土壤冲刷实验装置，其包括呈圆柱形的储水箱1，储水箱1的直径为60cm，高度为75cm；储水箱的侧壁上开设有进水口2、应急出水口3和多个通孔；多个通孔处均固定安装有不锈钢螺纹管6；不锈钢螺纹管6与出水软管8的一端连通，出水软管8的另一端与用于放置土块10的刷槽9连通；刷槽9与支撑架12接触相连，刷槽9下方放置有用于收集被冲刷后的土块10的水桶；
38.应急出水口3上安装有第一流量计表13，不锈钢螺纹管6上安装有流量阀5，出水软管8上安装有第二流量计表7；储水箱1的底部开设有放水口14；本发明通过不锈钢螺纹管6上设置的流量阀5配合出水软管8上设置的第二流量计表7精确控制水流速度并控制向出水软管8中的输送的水流量，避免冲刷刷槽9中设置的土块10时水的流速不稳定且流速调节不精确。
39.进水口2和应急出水口3均位于储水箱1顶部的同一水平面，且进水口2和应急出水口3的设置方向相反；当通过进水口2向储水箱1中输送水时，进水口2的输水速度大于多个出水软管8的冲刷速度导致储水箱1中的水高度不断上涨时，通过开启应急出水口3能够避免水溢出储水箱1造成浪费。
40.刷槽9内设置有缓冲池15、土块放置部16和连接部17；缓冲池15的长度为10cm，高度为8cm；连接部17的一端与缓冲池15连接，另一端与土块放置部16连接；连接部17上嵌入有两个分割板18，将连接部17顶面分割形成三个水流通道，三个水流通道上均设置有用于限制水流流速的稳流器20；分割板18的顶边与刷槽9两侧的顶边平齐。
41.稳流器20包括具有水流通道207的底座205、相对底座205设置的垫子201以及设置于底座205与垫子201之间的弹簧203；底座205上设置有固定圈206，固定圈206内设置有固
定柱204；通过稳流器20使部分水流流量均匀稳定，在水流经过稳流器20时，稳流器20可以对水流进行控制，使其在一定压力范围内的流量均匀稳定，不形成波涌，以稳定的流速流向土块放置部16中放置的土块完成冲刷实验，减小实验误差。
42.垫子201上开设有多个与固定柱204相对应的通孔202，底座205与垫子201压缩弹簧203并相向运动时，固定柱204能够穿过通孔202进行封堵；底座205的两侧均设置有开口，水流深度未没过垫子201时，水流从底座205一侧的开口进入，使得水流能够进入水流通道207以稳定的流速从另一侧开口流出；水流深度没过垫子201时，多个固定柱204长度均不同，能在垫子201相向运动时对不同通孔202进行封闭，同时水流也能够从通孔202流入进行水流的稳流调整，均从固定柱204开口处流出。
43.当水流进入时，稳流器20根据水流压力调整，使部分水流流速均匀稳定。
44.当出水软管8输送水流至刷槽9内时，具有重力势能的水流先流经缓冲池15中进行储存同时减少并缓冲水流的冲击力，在水流填充满缓冲池15后，水流通过三个水流通道流经至放置土块10的土块放置部16对土块进行冲刷，以此确保试验的准确性。
45.分割板18的一端延伸至连接部17与缓冲池15相接的侧面，另一端延伸至缓冲部19的侧面；分割板18确保水流通过三个水流通道时，其水流的流量以及速度在三个水流通道中均相同，实现土块冲刷试验环境的一致性和准确性。
46.缓冲池15上安装有平行于缓冲池15长度方向的测定装置；测定装置包括滑动设置于固定装置21上的探测针22；通过固定于缓冲池15上方的探测针22能够探测流向缓冲池15内的水流的深度以便于进行后续冲刷试验。
47.固定装置21包括滑轨212和锥形座213，滑轨212固定于锥形座213顶部；滑轨212上设置有与其滑动配合的滑块211；探测针22与滑块211固定连接，底座205固定于连接部17上；滑块211通过手动控制能够在滑轨212上进行滑动，以便于探测针22探测不同倾斜角度时缓冲池15的水深。
48.储水箱1的侧壁上设置有用于观察储水箱1中液面高度的连通器4；连通器4用于观察储水箱1中的液面高度，液面高度不同放水口14排出时的水流速度也不同。
49.支撑架12上滑动设置有可调节杆11；支撑架12一端固定于土块放置部16固定高度，支撑架12上另一端设置的可调节杆11位于设置于缓冲池15处，可调节杆11能够在支撑架12的竖直方向上移动，改变缓冲池15的倾斜角度以调节土块冲刷坡度，得到在不同坡度下的土块10的冲刷试验结果。
50.本方案的工作原理为：
51.将土块10放置于土块放置部16内，调节可调节杆11高度，将多个刷槽9设定至预设倾斜角度后固定，再通过进水口2向储水箱1中注入试验所需要的一定量的水，注入的同时通过连通器4观察储水箱1中储水量，通过开启流量阀5向出水软管8输水，观察第二流量计表7读数，配合探测针22以及稳流器20作业，通过流量阀5精确控制水流速度，待冲刷试验完成后测量水桶中土块10被冲刷的量，得到土壤冲刷实验结果。
52.虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。