一种降雪入渗参数室内模拟试验测定系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于岩土工程技术领域，具体涉及一种降雪入渗参数室内模拟试验测 定系统。
【背景技术】
[0002] 降水主要是指降雨和降雪，其它形式的降水还有露、霜、雹等。水分以各种形式从 大气到达地面统称为降水。降水是水文循环的重要环节，也是人类用水的基本来源。降水资 料是分析合理洪枯水情、流域旱情的基础，也是水资源的开发利用如防洪、发电、灌溉等的 规划设计与管理运用的基础。降水入渗补给地下水的过程是大气水到土壤水到地下水"三 水"相互转换关系中最基本的环节之一，降水入渗对地下水的补给量即为降水补给量，它是 该研究区地下水的主要补给方式，同时，也是区域水均衡计算中的一个重要均衡要素。降 水入渗系数则是浅层地下水资源评价的一个基本参数，对降水入渗补给系数的确定有多种 方法，主要包括实验场模拟、室内实验和动态观测数据分析等，其中，实验场模拟方法一方 面可以最大限度地反映实际状态，另一方面还可以有针对性地对具体的因素进行规律性分 析；室内实验方法概念明确，各项参量容易控制，比较能反映基本的变化规律；动态观测数 据分析方法则最符合实际条件，但其反映的是综合结果。
[0003] 目前，人们开展了大量的有关于降雨入渗的课题研究，而对于降雪入渗的研究很 少涉及。由于降雨入渗与降雪入渗存在较大差别，具体表现在以下几个方面：①入渗时间不 同，降雪入渗主要发生在降雪完成后的消融阶段，而降雨入渗则表现为降雨与入渗处于伴 随状态；②入渗的土体温度和环境温度不同，降雪入渗表现为低温入渗，而降雨入渗表现为 常温入渗。相比于降雨入渗，降雪入渗的研究具有一定的复杂性和难度，而现有技术中还没 有针对降雪入渗参数室内测定的试验装置，用于对降雪入渗规律的研究。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种降雪 入渗参数室内模拟试验测定系统，其结构紧凑，使用操作方便，功能完备，为进一步研究降 雪入渗规律提供了途径，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种降雪入渗参数室内模 拟试验测定系统，其特征在于：包括测定系统箱体、降雪入渗参数测量系统和试验数据采集 及控制器，以及设置在测定系统箱体内部的冷热一体机、降雪模拟系统、地质模型系统和太 阳福射热模拟系统；
[0006] 所述降雪模拟系统包括嵌入安装在测定系统箱体顶部的降雪槽、设置在降雪槽内 的固定支架和嵌入安装在固定支架上的多个降雪点模拟机构，每个所述降雪点模拟机构均 包括顶部和底部均敞口设置的储冰筒以及设置在储冰筒顶部的启封盖，所述储冰筒的底部 设置有十字支撑杆，所述十字支撑杆的中心安装有降雪电机，所述降雪电机的输出轴上固 定连接有旋转切冰刀，所述启封盖的内底面上连接有冰块防转杆，所述冰块防转杆上套装 有用于将冰块压紧在旋转切冰刀上的压力弹簧，所述冰块防转杆横截面的形状为矩形，所 述冰块上开有供冰块防转杆穿入且与冰块防转杆紧密配合的柱状孔；所述降雪槽的底部安 装有用于振动降落旋转切冰刀切落的雪花的振动筛；多个储冰筒中的任意一个储冰筒的顶 部安装有超声波测距传感器；
[0007] 所述地质模型系统包括底座和通过多个千斤顶支撑安装在底座上的地质模型槽， 所述地质模型槽的底部设置有用于在地质模型槽内底部形成储水空间的经炜格栅板，所述 经炜格栅板上设置有多个出水孔洞，所述经炜格栅板的顶部设置有陶土板，所述陶土板的 四周边沿均与地质模型槽内壁粘接，所述陶土板的顶部用于放置试验土样；
[0008] 所述太阳辐射热模拟系统包括用于模拟太阳光照的电热管、用于带动电热管在测 定系统箱体内前后运动的电热管前后运动机构和用于带动电热管在测定系统箱体内左右 运动的电热管左右运动机构，所述电热管设置在所述地质模型系统与所述降雪模拟系统之 间，所述电热管的旁侧设置有用于对电热管的加热温度进行实时检测的电热管温度传感 器；
[0009] 所述降雪入渗参数测量系统包括降雪径流量测量系统和降雪出渗量测量系统，所 述降雪径流量测量系统包括降雪径流量测量量杯和设置在地质模型槽侧面的多个降雪径 流量测量孔，以及连接在所述降雪径流量测量孔上的降雪径流量测量分管和与降雪径流量 测量分管连接并接入降雪径流量测量量杯内的降雪径流量测量总管；所述降雪出渗量测量 系统包括降雪出渗量测量量杯和设置在地质模型槽底面上的多个降雪出渗量测量孔，以及 连接在所述降雪出渗量测量孔上的降雪出渗量测量分管和与降雪出渗量测量分管连接并 接入降雪出渗量测量量杯内的降雪出渗量测量总管，所述降雪出渗量测量总管上设置有用 于对渗出试验土样的消融水的流量进行实时检测的流量传感器；
[0010] 所述试验数据采集及控制器包括微控制器和与微控制器相接且用于与计算机连 接的串口通信电路，所述微控制器的输出端接有液晶显示器和用于驱动降雪电机的第一电 机驱动器，所述超声波测距传感器、流量传感器和电热管温度传感器均与微控制器的输入 端连接。
[0011] 上述的一种降雪入渗参数室内模拟试验测定系统，其特征在于：所述旋转切冰刀 包括圆盘形的切冰刀体和均匀设置在切冰刀体上的多排从切冰刀体的中心向外发散的切 冰孔，每个所述切冰孔内均设置有金刚石刀刃。
[0012] 上述的一种降雪入渗参数室内模拟试验测定系统，其特征在于：所述旋转切冰刀 的底端距离储冰筒的底端的距离为2cm~5cm。
[0013] 上述的一种降雪入渗参数室内模拟试验测定系统，其特征在于：所述电热管前后 运动机构包括电热管前后运动小车和沿测定系统箱体的前后方向设置在测定系统箱体内 的门字型框架，所述电热管悬挂在电热管前后运动小车的底部，所述门字型框架的顶部设 置有供电热管前后运动小车行走的电热管前后运动导轨，所述门字型框架的顶部一侧设置 有电热管前后运动电机，所述门字型框架的顶部另一侧设置有第一电热管前后运动带轮， 所述电热管前后运动电机的输出轴上连接有第二电热管前后运动带轮，所述第一电热管前 后运动带轮和所述第二电热管前后运动带轮上连接有电热管前后运动皮带，所述电热管前 后运动小车的底部与电热管前后运动皮带固定连接；所述电热管左右运动机构包括沿测定 系统箱体的左右方向设置在测定系统箱体底部的两条电热管左右运动导轨，所述门字型框 架的一侧底部设置有沿其中一条电热管左右运动导轨运动的电热管左右主动运动导轮和 与电热管左右主动运动导轮同轴连接的第一电热管左右运动链轮，所述门字型框架的另一 侧底部设置有沿另一条电热管左右运动导轨运动的电热管左右从动运动导轮，与电热管左 右主动运动导轮相配合的电热管左右运动导轨的两侧分别设置有电热管左右运动电机和 第二电热管左右运动链轮，所述电热管左右运动电机的输出轴上连接有第三电热管左右运 动链轮，所述第一电热管左右运动链轮、第二电热管左右运动链轮和所述第三电热管左右 运动链轮上连接有电热管左右运动链条；所述微控制器的输入端接有电热管左右运动按钮 和电热管前后运动按钮，所述微控制器的输出端接有用于驱动电热管左右运动电机的第二 电机驱动器、用于驱动电热管前后运动电机的第三电机驱动器和用于控制电热管通断电的 继电器，所述继电器的线圈串联在电热管的供电回路中。
[0014] 上述的一种降雪入渗参数室内模拟试验测定系统，其特征在于：所述电热管前后 运动导轨的前后两端分别设置有电热管前限位开关和电热管后限位开关，与电热管左右从 动运动导轮相配合的电热管左右运动导轨的左右两端分别设置有电热管左限位开关和电 热管右限位开关，所述电热管前限位开关、电热管后限位开关、电热管左限位开关和电热管 右限位开关均与微控制器的输入端连接。
[0015] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0016] 1、本实用新型的结构紧凑，设计新颖合理，实现方便。
[0017] 2、采用本实用新型进行降雪入渗系数测定的使用操作方便，方法步骤简单。
[0018] 3、本实用新型是专门针对测定降雪入渗参数的室内模拟的试验仪器，能够研究不 同坡度、不同降雪强度、不同温度下不同土质内降雪入渗过程中各物理量（降雪径流量、降 雪出渗量、降雪入渗量、水分亏损量、降雪入渗率、降雪出渗率和降雪入渗系数）的变化规 律，功能完备，为进一步研究降雪入渗规律提供了途径。
[0019] 4、本实用新型的降雪模拟系统能够控制降雪量，通过控制降雪电机的转速，还能 够控制降雪速度。
[0020] 5、本实用新型的地质模型系统，能够通过调节多个千斤顶的高度，能够实现不同 坡度的工况模拟，与实际试验工况的一致性较好。
[0021] 6、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0022] 综上所述，本实用新型结构紧凑，使用操作方便，功能完备，为进一步研究降雪入 渗规律提供了途径，实用性