室內降雨入滲試驗模擬系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種室內降雨入滲試驗模擬系統，包括支架、室內降雨模擬系統、土坡滲流模擬系統和量測系統；所述室內降雨模擬系統包括底座、托架和試驗槽，所述試驗槽內設有土樣槽、底滲流收集槽、側滲流收集槽和徑流收集槽；所述底座上設有鉸支架和銷支架，所述銷支架與所述底座滑動連接，在所述銷支架上設有多個從下至上依次排列的銷孔，所述鉸支架與所述底座固接；所述試驗槽固定在所述托架上，所述試驗槽設有徑流收集槽的一側靠近所述鉸支架。采用本發明能夠研究不同坡度、不同降雨強度下不同土質內降雨入滲過程中水分運移形式及各物理量的變化規律。
【專利說明】室內降雨入滲試驗模擬系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及降雨入滲研究試驗裝置，特別是一種室內降雨入滲試驗模擬系統。
【背景技術】
[0002]室內降雨入滲試驗裝置是降雨入滲研究的基礎工具，通過入滲試驗裝置研究不同變量控制下人工降雨在介質內運移形式、水分運移過程中基質吸力變化、入滲率變化、降雨入滲量、降雨徑流量、降雨出滲量以及出滲速率的變化。傳統室內降雨入滲試驗裝置主要針對特定某一項或幾項所要研究的內容進行滲流試驗裝置設計，如裝置只能研究平面上的降雨入滲或進行恒定水頭下有壓入滲等，相對應的試驗裝置不能被廣泛應用。另外，傳統降雨入滲試驗裝置主要進行大降雨下滲流模擬，在小雨情況下的模擬存在不足。
【發明內容】
[0003]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種室內降雨入滲試驗模擬系統，采用該模擬系統能夠研究不同坡度、不同降雨強度下不同土質內降雨入滲過程中水分運移形式及各物理量(基質吸力、入滲率、降雨入滲量、降雨徑流量、降雨出滲量、出滲速率)的變化規律。
[0004]本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種室內降雨入滲試驗模擬系統，包括支架、室內降雨模擬系統、土坡滲流模擬系統和量測系統；所述室內降雨模擬系統包括固定在所述支架上的噴淋器，所述噴淋器通過柔性導水管與室內進水管連接，所述柔性導水管上設有帶控制閥的流量計；所述土坡滲流模擬系統包括底座、托架和試驗槽，所述試驗槽設置在所述噴淋器的下方，所述試驗槽內設有土樣槽、底滲流收集槽、側滲流收集槽和徑流收集槽；所述底滲流收集槽設置在所述土樣槽的下方，所述底滲流收集槽與所述土樣槽通過底部多孔板和底部透水無紡布隔開，所述底部透水無紡布鋪設在所述底部多孔板上；所述側滲流收集槽設置在所述土樣槽的一側，所述徑流收集槽設置在所述側滲流收集槽的外側，所述側滲流收集槽與所述土樣槽通過側部多孔板和側部透水無紡布隔開，所述側部透水無紡布鋪設在所述側部多孔板靠近土樣槽的一側，所述側滲流收集槽設有頂蓋，所述頂蓋的頂標高與土樣槽內土樣的頂面標高相同，所述徑流收集槽的頂部與土樣槽土樣之上的頂部貫通；所述底座上設有鉸支架和銷支架，所述銷支架與所述底座滑動連接，在所述銷支架上設有多個從下至上依次排列的銷孔，所述鉸支架與所述底座固接；所述試驗槽固定在所述托架上，所述試驗槽設有徑流收集槽的一側靠近所述鉸支架；所述量測系統包括降雨量量測系統、底滲流量測系統、側滲流量測系統和徑流量測系統；所述降雨量量測系統包括雨水收集盒和雨水量杯，所述雨水收集盒設置在所述噴淋器的下方；所述雨水量杯設置在所述雨水收集盒的下方，所述雨水量杯和所述雨水收集盒通過軟管I連接；所述底滲流量測系統包括設置在所述底滲流收集槽下方的底滲流量杯，所述底滲流量杯通過軟管II與所述底滲流收集槽連接；所述側滲流量測系統包括設置在所述側滲流收集槽下方的側滲流量杯，所述側滲流量杯通過軟管III與所述側滲流收集槽連接；所述徑流量測系統包括設置在所述徑流收集槽下方的徑流量杯，所述徑流量杯通過軟管IV與所述徑流收集槽連接。
[0005]所述噴淋器設有儲水箱，在所述儲水箱的底板上鋪設有硅膠板，在所述儲水箱的底板上垂直固定有多個均布的點膠針頭，所述點膠針頭的進口位于所述儲水箱的儲水腔內，所述點膠針頭的出口穿出所述儲水箱之外。
[0006]在所述噴淋器和所述流量計之間設有所述止水夾。
[0007]在所述噴淋器的下方設有雨罩，所述雨罩采用方形框套，所述方形框套的上端與所述儲水箱固接，所述方形框套的底部前后兩側設有外伸的導軌，所述雨水收集盒的上口設有與所述導軌適配的滑槽，所述雨水收集盒滑動連接在所述方形框套的下方
[0008]本發明具有的優點和積極效果是:能進行不同坡度、不同降雨強度下不同土質的降雨入滲研究，通過該降雨入滲模擬系統可獲取不同時刻降雨入滲率、降雨入滲量、降雨徑流量、降雨出滲量、水分出滲速率、基質吸力等物理量，以便系統地對降雨入滲進行研究。并且本發明體積小、操作簡便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖；
[0010]圖2為本發明的室內降雨模擬系統結構示意圖；
[0011]圖3為本發明的噴淋器立面圖；
[0012]圖4為本發明的噴淋器底板詳圖；
[0013]圖5為圖4的仰視圖；
[0014]圖6為本發明的試驗槽結構示意圖；
[0015]圖7為本發明的雨罩和雨水收集盒的立體組裝圖；
[0016]圖8為本發明的雨水收集盒立體圖。
[0017]圖中:1、支架；2、室內進水管；
[0018]31、球閥；32、接頭；33、流量計；34、止水夾；35、柔性導水管；36噴淋器、;361、點膠針頭；362、底板；363、儲水箱；37、雨罩；371、導軌；38、硅膠板；
[0019]41、試驗槽；411、土樣槽；412、側滲流收集槽；413、徑流收集槽；414、底滲流收集槽；42、托架；43、鉸支架；44、壓板；45、導槽；46、底座；47、銷支架；48、室內降雨裝置；49、支架；
[0020]51、雨水收集盒；551、滑槽；52、軟管I ;53、雨水量杯；54、軟管II ;55、側滲流量杯；56、底滲流量杯；57、軟管IV ;58、軟管III ;59、徑流量杯。
【具體實施方式】
[0021]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0022]請參閱圖1?圖8，一種室內降雨入滲試驗模擬系統，包括支架1、室內降雨模擬系統、土坡滲流模擬系統和量測系統。
[0023]所述室內降雨模擬系統包括固定在所述支架I上的噴淋器36和柔性導水管35 ；所述噴淋器36設有儲水箱363，在所述儲水箱363的底板上鋪設有硅膠板38，在所述儲水箱363的底板362上垂直固定有多個均布的點膠針頭361，所述點膠針頭361的進口位于所述儲水箱363的儲水腔內，所述點膠針頭361的出口穿出所述儲水箱363之外；所述柔性導水管的進水端經接頭32和球閥31與室內進水管2連接，所述柔性導水管35的出水端與所述儲水箱363連接，在所述柔性導水管35上設有帶控制閥的流量計33。
[0024]在本實施例中，在所述噴淋器36和所述流量計33之間設有所述止水夾34。在更換流量計時，用止水夾34夾住柔性導水管35，將止水夾34上部的水截止，防止倒流。在所述儲水箱363的下方設有雨罩37，所述雨罩37采用方形框套，所述方形框套的上端與所述儲水箱363的底板362固接，所有所述點膠針頭361均位于所述方形框套內。所述流量計33采用玻璃轉子流量計。所述儲水箱363設有活動密封蓋。所述柔性導水管35的出水端與所述儲水箱363以及所述柔性導水管35的進水端和所述球閥31各通過一寶塔接頭連接。
[0025]本實施例采用LZB-3和LZB-6玻璃轉子流量計控制噴淋器36內的進水量，噴淋器36的尺寸長X寬X高為300mmX 200mmX60mm。在噴淋器底板362上布置有孔徑為2mm密孔，間距10臟，均勻分布呈網格狀，布孔個數23 X 13。底板72上部粘接5mm厚硅膠板38，布23G點膠針頭361，噴淋器36的活動密封蓋采用玻璃膠密封，方便更換損壞針頭或更換其它型號針頭進行不同強度范圍內降雨模擬。上述柔性導水管35采用8mm硅膠管。上述球閥31帶有絲扣。
[0026]采用柔性導水管與室內進水管連接，將室內供水引入噴淋器，結構簡單，成本低；采用帶控制閥的流量計能夠較為精確地控制柔性導水管內的流量，并且結構緊湊，為了進一步提高流量控制的精度，可以通過止水夾的協作，將大量程的流量計更換為小量程的流量計；采用點膠針頭作為降水的最終射出件，能夠降水分布均勻，并且能夠使噴淋器降下細小雨絲，避免少量降水在孔徑范圍內形成表面張力，影響降水的下落，使該降雨模擬裝置不但能夠模擬大雨的實況，還能模擬小雨的實況，能夠真實地模擬自然降雨，能夠使室內降雨入滲試驗的覆蓋范圍更加廣泛；采用在噴淋器儲水箱的底板上鋪設有硅膠板，對點膠針頭能夠起到穩固的作用，同時對儲水箱的底板起到防滲防漏的作用；采用在噴淋器下設置雨罩的結構，能夠減少降水的損失，控制降水的有效范圍，節約用水；在噴淋器的儲水箱上設置活動密封蓋，能夠方便點膠針頭的更換。
[0027]所述土坡滲流模擬系統包括底座46、托架42和試驗槽41，所述試驗槽41設置在所述噴淋器36的下方，所述試驗槽41內設有土樣槽411、底滲流收集槽414、側滲流收集槽412和徑流收集槽413 ;所述底滲流收集槽414設置在所述土樣槽411的下方，所述底滲流收集槽414與所述土樣槽411通過底部多孔板和底部透水無紡布隔開，所述底部透水無紡布鋪設在所述底部多孔板上；所述側滲流收集槽412設置在所述土樣槽411的一側，所述徑流收集槽413設置在所述側滲流收集槽412的外側，所述側滲流收集槽412與所述土樣槽411通過側部多孔板和側部透水無紡布隔開，所述側部透水無紡布鋪設在所述側部多孔板靠近土樣槽411的一側，所述側滲流收集槽412設有頂蓋，所述頂蓋的頂標高與土樣槽內土樣的頂面標高相同，所述徑流收集槽413的頂部與土樣槽土樣之上的頂部貫通；所述底座46上設有鉸支架43和銷支架47，所述銷支架47與所述底座46滑動連接，在所述銷支架47上設有多個從下至上依次排列的銷孔，所述鉸支架43與所述底座46固接；所述試驗槽41固定在所述托架42上，所述試驗槽41設有徑流收集槽413的一側靠近所述鉸支架。
[0028]在本實施例中，所述銷支架47與所述底座46滑動連接的實現方式為:在所述底座46上固定有壓板44，在所述壓板44與所述底座46之間形成有導槽45，所述銷支架47設有地腳，所述地腳設置在所述導槽45內。為了滿足試驗槽調節角度的需要，在本實施例中，位置最高的所述銷孔的中心與所述鉸鏈軸的中心連線的傾角不小于45°，相鄰兩個所述銷孔的中心分別與所述鉸鏈軸的中心連線所成夾角是5°。以實現試驗槽在步長為5°，角度為O?45°范圍內的控制。為了方便試驗槽41的取放，在本實施例中，在所述托架42上設有試驗槽的限位結構，所述試驗槽41置放在所述限位結構內。在本實施例中，試驗槽采用1mm厚的有機玻璃制作，長X寬X高為300mmX 150mmX 160mm。
[0029]通過采用在試驗槽內設置土樣槽、底滲流收集槽、側滲流收集槽和徑流收集槽的結構，能夠全面獲取入滲試驗所需的滲水量，滿足入滲試驗要求，廣泛應用；通過采用將試驗槽固定在托架上，托架傾角可調的結構，使土樣槽內的土樣坡度可調，能夠研究各種坡度的降雨入滲。
[0030]所述量測系統包括降雨量量測系統、底滲流量測系統、側滲流量測系統和徑流量測系統；所述降雨量量測系統包括雨水收集盒51和雨水量杯53，所述雨水收集盒51設置在所述噴淋器36的下方；所述雨水量杯53設置在所述雨水收集盒51的下方，所述雨水量杯53和所述雨水收集盒51通過軟管I 52連接；所述底滲流量測系統包括設置在所述底滲流收集槽414下方的底滲流量杯56，所述底滲流量杯56通過軟管II 54與所述底滲流收集槽414連接；所述側滲流量測系統包括設置在所述側滲流收集槽412下方的側滲流量杯55，所述側滲流量杯55通過軟管III 58與所述側滲流收集槽412連接；所述徑流量測系統包括設置在所述徑流收集槽413下方的徑流量杯59，所述徑流量杯59通過軟管IV 57與所述徑流收集槽413連接。
[0031]為保證精度可通過量杯暫時收集，定時通過不同量程量筒對量杯內雨水進行量測，亦可稱重定時間段內收集水量，進行體積換算。
[0032]采用降雨量量測系統、底滲流量測系統、側滲流量測系統和徑流量測系統能夠全面獲取入滲試驗所需的數據，滿足入滲試驗要求；采用在雨罩下設置與其滑動連接的雨水收集盒，能夠進一步地使降水量的測量更加準確，并且能夠方便測量位置的調整。采用將徑流收集槽設置在側滲流收集槽外側的結構，能夠便于土樣坡度的調整。
[0033]采用上述模擬系統進行室內降雨入滲試驗的步驟:
[0034]一 ) 土樣稱重:根據不同密實度要求，稱取相應質量的土樣。
[0035]二)試驗槽安裝調整:安裝試驗槽，初始水平放置。在豎向上試驗槽與噴淋器完全處于對中狀態。
[0036]三)土樣裝填:將稱好的土樣分層裝入土樣槽，每層土樣厚度2cm，按規定的夯擊次數與夯擊力度夯實土樣。夯實過程中應注意確保各層土樣的均勻性。填土完畢后，按試驗要求完成試驗槽角度調整。
[0037]四)噴淋系統的連接:用硅膠管連接噴淋器與流量計、流量計與供水系統末端寶塔接頭，連接過程中確保流量計控制閥與絲扣球閥處于關閉狀態。
[0038]五)穩定降雨控制:噴淋器下放置接雨器皿，打開絲扣球閥。同時，緩慢打開流量計流量控制閥，將流量調整到要求的控制值。自由降雨5min，然后進行下一步試驗工作。進行上述操作的原因在于:初始狀態，試驗裝置內壓強較小，同時導管內存在大量空氣，保持5min自由降雨后再繼續接下來的降雨入滲測量工作，一方面，可以保證管路中氣體完全被排除，另一方面，能夠保證降雨強度的穩定。
[0039]六)降雨入滲觀測開始:移除接雨器皿，調節雨水收集盒到規定的位置。降雨入滲試驗正式進行。
[0040]七)試驗結果記錄:根據具體試驗研究目的對不同的相關試驗結果進行記錄。
[0041]八)輔助參數測量:試驗結束后土樣含水率，噴淋器穩定降雨強度等量測。
[0042]九)清洗試驗裝置，進行后續試驗。
[0043]如果試驗包含隨負壓測量工作，根據研究需要，可選擇在土樣內部埋設張力計，對土樣內負壓變化規律進行測量，從能量角度對土壤水分運動進行研究。前期張力計埋設與后期數據記錄請參照相關張力計的使用說明。
[0044]盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種室內降雨入滲試驗模擬系統，其特征在于，包括支架、室內降雨模擬系統、土坡滲流模擬系統和量測系統； 所述室內降雨模擬系統包括固定在所述支架上的噴淋器，所述噴淋器通過柔性導水管與室內進水管連接，所述柔性導水管上設有帶控制閥的流量計； 所述土坡滲流模擬系統包括底座、托架和試驗槽，所述試驗槽設置在所述噴淋器的下方，所述試驗槽內設有土樣槽、底滲流收集槽、側滲流收集槽和徑流收集槽；所述底滲流收集槽設置在所述土樣槽的下方，所述底滲流收集槽與所述土樣槽通過底部多孔板和底部透水無紡布隔開，所述底部透水無紡布鋪設在所述底部多孔板上；所述側滲流收集槽設置在所述土樣槽的一側，所述徑流收集槽設置在所述側滲流收集槽的外側，所述側滲流收集槽與所述土樣槽通過側部多孔板和側部透水無紡布隔開，所述側部透水無紡布鋪設在所述側部多孔板靠近土樣槽的一側，所述側滲流收集槽設有頂蓋，所述頂蓋的頂標高與土樣槽內土樣的頂面標高相同，所述徑流收集槽的頂部與土樣槽土樣之上的頂部貫通；所述底座上設有鉸支架和銷支架，所述銷支架與所述底座滑動連接，在所述銷支架上設有多個從下至上依次排列的銷孔，所述鉸支架與所述底座固接；所述試驗槽固定在所述托架上，所述試驗槽設有徑流收集槽的一側靠近所述鉸支架； 所述量測系統包括降雨量量測系統、底滲流量測系統、側滲流量測系統和徑流量測系統；所述降雨量量測系統包括雨水收集盒和雨水量杯，所述雨水收集盒設置在所述噴淋器的下方；所述雨水量杯設置在所述雨水收集盒的下方，所述雨水量杯和所述雨水收集盒通過軟管I連接；所述底滲流量測系統包括設置在所述底滲流收集槽下方的底滲流量杯，所述底滲流量杯通過軟管II與所述底滲流收集槽連接；所述側滲流量測系統包括設置在所述側滲流收集槽下方的側滲流量杯，所述側滲流量杯通過軟管III與所述側滲流收集槽連接；所述徑流量測系統包括設置在所述徑流收集槽下方的徑流量杯，所述徑流量杯通過軟管IV與所述徑流收集槽連接。
2.根據權利要求1所述的室內降雨入滲試驗模擬系統，其特征在于，所述噴淋器設有儲水箱，在所述儲水箱的底板上鋪設有硅膠板，在所述儲水箱的底板上垂直固定有多個均布的點膠針頭，所述點膠針頭的進口位于所述儲水箱的儲水腔內，所述點膠針頭的出口穿出所述儲水箱之外。
3.根據權利要求2所述的室內降雨入滲試驗模擬系統，其特征在于，在所述噴淋器和所述流量計之間設有所述止水夾。
4.根據權利要求3所述的室內降雨入滲試驗模擬系統，其特征在于，在所述噴淋器的下方設有雨罩，所述雨罩采用方形框套，所述方形框套的上端與所述儲水箱固接，所述方形框套的底部前后兩側設有外伸的導軌，所述雨水收集盒的上口設有與所述導軌適配的滑槽，所述雨水收集盒滑動連接在所述方形框套的下方。
【文檔編號】G01N15/08GK104266941SQ201410436129
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】王成華, 張成林, 郭穎 申請人:天津大學, 中建六局第三建筑工程有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
