气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法技术

本发明专利技术提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，包括底座、气压千斤顶和径流槽，底座顶部前端设置有径流槽转动轴支架，径流槽转动轴支架上设置有径流槽转动轴，底座后端两侧设置有转动固定支撑杆转动轴，转动固定支撑杆通过转动固定支撑杆转动轴与底座转动连接；所述径流槽上设置有固定装置，转动固定支撑杆通过固定装置与径流槽连接，底座顶部后端设置有气压千斤顶和气压千斤顶支撑架；本发明专利技术还提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流方法，使转动固定支撑杆和径流槽分离，用手下压手压柄，手压柄通过小活塞压杆带动小活塞下移，小活塞压缩小活塞和大活塞之间的气体，挤压大活塞上升，带动径流槽以径流槽转动轴为轴心旋转。

Air pressure controlled slope type soil erosion simulated runoff test trough and method

【技术实现步骤摘要】
气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法
本专利技术属于土壤水动力学、坡面水文学、水土保持和农业面源污染防治模拟监测试验装置
，具体涉及气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽装置及方法。
技术介绍
室内模拟试验装置设计的创新，按不同试验目的进行装置的改造是试验取得预期成果的关键。目前关于壤中流以及携带的污染物运移的室内人工模拟降雨监测试验所用的径流槽，只是在径流槽末端的底部开设了一个壤中流的集流槽，只能监测到径流槽壤中流的总量，不能监测到壤中流的动态过程，更不能监测到不同断面不同深度壤中流的流速，也没有设置壤中流流速监测示踪剂的投放装置。坡度是影响壤中流动态的主要控制因子之一，在其他环境因子相同的条件下，不同坡度所造成的壤中流动态过程不同。为了监测不同降雨强度下不同坡度情况下的壤中流特征，大多采用变坡式的试验径流槽进行模拟试验监测的方法。目前其变坡式装置类型有：(1)固定式液压调坡钢槽和移动式液压调坡钢槽。这种装置结构复杂，造价高，而且所需实验场地大。(2)固定式手摇变坡试验钢槽和移动式手摇变坡试验钢槽。该类型装置仅适用于短坡段，因为手动产生的力矩小。(3)专利技术者曾经设计出“一种滑轮组控制的变坡式水土流失监测试验装置”，已经申请到国家技术专利，专利号为：zl201520056256.4。通过试验使用，其存在的弊端是若土箱装满土体后，由于土体量大，支撑点靠前，滑轮拉起来较为费力，在径流槽后端两侧采用支撑杆加挡块也不太方便，也无法连续改变坡度。于是随后申请到专利号为ZL201610710187.3的“一种变坡式壤中流三维立体模拟监测径流试验槽”专利，解决了该问题，但是，该专利经制作出的产品经过一段时间使用后，还存在另外一些弊端：第一，若转动轴放在前端，土箱装满土体后，根据前述所采用的一些方法提升径流槽后端，让径流槽围绕前端转动轴转过一个角度，均需要较大力；第二，若把径流槽转动轴设置在中间，虽然采用前述提升方法较为轻便就可以让径流槽转过一个角度，但是，若要改变较大角度，在转动过程中，径流槽出水口就会与地面触碰，使之径流槽再无法转过较大角度(即较大坡度)。因此，需要对现有专利进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，包括底座、气压千斤顶和径流槽；所述底座顶部前端设置有径流槽转动轴支架，径流槽转动轴支架上设置有径流槽转动轴；所述径流槽前端下端通过径流槽转动轴与径流槽转动轴支架转动连接；所述底座后端两侧设置有转动固定支撑杆转动轴，转动固定支撑杆通过转动固定支撑杆转动轴与底座转动连接；所述径流槽上设置有固定装置，转动固定支撑杆通过固定装置与径流槽连接；所述底座顶部后端设置有气压千斤顶和气压千斤顶支撑架；所述气压千斤顶包括设置有大活塞运动空腔的大活塞顶柱和设置有小活塞运动腔的小活塞顶柱；所述大活塞运动空腔中密封滑动设置有大活塞；位于气压千斤顶外部的气压千斤顶支撑杆穿过大活塞顶柱上端面伸入大活塞运动空腔中与大活塞固定连接；所述气压千斤顶支撑杆顶部设置有径流槽拉链转轮转动轴，滑轮通过径流槽拉链转轮转动轴与气压千斤顶支撑杆转动连接；所述滑轮上设置有与之配合使用的拉链，拉链两端分别与径流槽后端和气压千斤顶支撑架的拉链固定梁固定连接；所述小活塞运动腔中密封滑动设置有小活塞；位于气压千斤顶外部的小活塞压杆穿过小活塞顶柱上端面伸入小活塞运动腔中与小活塞固定连接；所述大活塞运动空腔通过连通气道与小活塞运动腔连通；所述小活塞压杆顶部与手压柄抵接；所述气压千斤顶支撑架上设置有千斤顶手压柄转动轴固定梁和拉链固定梁，千斤顶手压柄转动轴固定梁上设置有手压柄转动轴，手压柄通过手压柄转动轴与千斤顶手压柄转动轴固定梁转动连接。作为对本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的改进：所述固定装置包括转动固定支撑杆锁紧栓和转动固定支撑杆滑轴；所述转动固定支撑杆锁紧栓固定设置在径流槽侧壁上，转动固定支撑杆锁紧栓和径流槽侧壁之间形成通道，转动固定支撑杆穿过通道；所述转动固定支撑杆上设置有转动固定支撑杆滑槽，转动固定支撑杆滑轴依次穿过转动固定支撑杆锁紧栓和转动固定支撑杆滑槽与径流槽固定连接；所述转动固定支撑杆滑轴上设置有与转动固定支撑杆锁紧栓配合使用的转动固定支撑杆锁紧螺丝；所述转动固定支撑杆通过转动固定支撑杆锁紧螺丝和转动固定支撑杆锁紧栓固定在径流槽上。作为对本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述手压柄中设置有手压柄滑槽，手压柄滑槽中滑动设置有小活塞压杆滑动头；所述小活塞压杆顶部与小活塞压杆滑动头固定连接。作为对本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述底座下表面前端设置有前轮，底座下表面后端设置有后轮。作为对本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述的径流槽为多层流量监测径流槽，每层流量监测径流槽前端都设有不同深度壤中流流量监测出水口，每层槽体侧壁设有不同深度壤中流流速监测孔。作为对本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述径流槽上端设有坡面径流集流槽，坡面径流集流槽朝前延伸，坡面径流集流槽前端设有坡面径流集流槽出水口。作为对本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述径流槽后端设置示踪剂管。作为对本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽的进一步改进：所述径流槽后端设置有坡度指示器。本专利技术还提供一种气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流方法，包括以下步骤：一、松开转动固定支撑杆锁紧螺丝，使转动固定支撑杆和径流槽分离；二、根据试验径流槽所需坡度，用手下压手压柄，手压柄通过小活塞压杆带动小活塞下移，小活塞压缩小活塞和大活塞之间的气体，挤压大活塞上升；三、从而使气压千斤支撑杆也上升，随之拉链将径流槽后端拉起来，径流槽以径流槽转动轴为轴心旋转，转动固定支撑杆滑轴在转动固定支撑杆滑槽中滑动，转动固定支撑杆以转动固定支撑杆转动轴为轴心逆时针旋转，直到坡度指示器指示的坡度达到径流槽所需坡度为止；四、然后拧紧转动固定支撑杆锁紧螺丝，从而将转动固定支撑杆与径流槽固定。本专利技术气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽及方法的技术优势为：1)、由于采用了气压式千斤顶，实验者即便采用单手压手柄，也能够非常容易地提升径流槽后端，改变径流槽倾斜角；2)、采用气压千斤顶提升径流槽后端来改变径流槽倾斜角，当倾斜角确定后，采用变坡槽支撑杆固定，简单方便；3)、由于采用了径流槽支撑杆对径流槽进行稳固，为使径流槽在改变角度过程中，转动固定支撑杆也能够围绕径流槽同步转动，在转动固定支撑杆末端固定位置采用了支撑杆与箱体滑动转动连接结构，具有别具一格的创造特点；4)、本专利技术比原实验仪操作更加简便，仅用很小的力下压手压柄，就会在径流槽后端产生较大的提力，即产生较大力矩，可以飞快使径流槽达到既定坡度，锁定转动固定支撑杆，再无需在其它任何位置固定；5)、本专利技术径流槽转动轴设置在径流槽前端，径流槽转动轴前突出部分较短，故径流槽可以转动较大角度(坡度)，而坡面径流集流槽出水口也不至于触碰地面，为径流槽改变较大角度(坡度)的实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：包括底座(2)、气压千斤顶(7)和径流槽(4)；所述底座(2)顶部前端设置有径流槽转动轴支架(2‑1)，径流槽转动轴支架(2‑1)上设置有径流槽转动轴(2‑10)；所述径流槽(4)前端底部通过径流槽转动轴(2‑10)与径流槽转动轴支架(2‑1)转动连接；所述底座(2)上设置有转动固定支撑杆转动轴(5‑1)，转动固定支撑杆(5)通过转动固定支撑杆转动轴(5‑1)与底座(2)转动连接；所述径流槽(4)上设置有固定装置，转动固定支撑杆(5)通过固定装置与径流槽(4)连接；所述底座(2)顶部后端设置有气压千斤顶(7)和气压千斤顶支撑架(8)；所述气压千斤顶(7)包括设置有大活塞运动空腔(7‑20)的大活塞顶柱(7‑12)和设置有小活塞运动腔(7‑4)的小活塞顶柱(7‑13)；所述大活塞运动空腔(7‑20)中密封滑动设置有大活塞(7‑2)；位于气压千斤顶(7)外部的气压千斤顶支撑杆(7‑1)穿过大活塞顶柱(7‑12)上端面伸入大活塞运动空腔(7‑20)中与大活塞(7‑2)固定连接；所述气压千斤顶支撑杆(7‑1)顶部设置有径流槽拉链转轮转动轴(7‑110)，滑轮(7‑11)通过径流槽拉链转轮转动轴(7‑110)与气压千斤顶支撑杆(7‑1)转动连接；所述滑轮(7‑11)上设置有与之配合使用的拉链(7‑9)，拉链(7‑9)两端分别与径流槽(4)后端和气压千斤顶支撑架(8)的拉链固定梁(8‑1)固定连接；所述小活塞运动腔(7‑4)中密封滑动设置有小活塞(7‑5)；位于气压千斤顶(7)外部的小活塞压杆(7‑6)穿过小活塞顶柱(7‑13)上端面伸入小活塞运动腔(7‑4)中与小活塞(7‑5)固定连接；所述大活塞运动空腔(7‑20)通过连通气道(7‑3)与小活塞运动腔(7‑4)连通；所述小活塞压杆(7‑6)顶部与手压柄(7‑8)抵接；所述气压千斤顶支撑架(8)上设置有千斤顶手压柄转动轴固定梁(8‑2)和拉链固定梁(8‑1)，千斤顶手压柄转动轴固定梁(8‑2)上设置有手压柄转动轴(7‑7)，手压柄(7‑8)通过手压柄转动轴(7‑7)与千斤顶手压柄转动轴固定梁(8‑2)转动连接。...

【技术特征摘要】
1.气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：包括底座(2)、气压千斤顶(7)和径流槽(4)；所述底座(2)顶部前端设置有径流槽转动轴支架(2-1)，径流槽转动轴支架(2-1)上设置有径流槽转动轴(2-10)；所述径流槽(4)前端底部通过径流槽转动轴(2-10)与径流槽转动轴支架(2-1)转动连接；所述底座(2)上设置有转动固定支撑杆转动轴(5-1)，转动固定支撑杆(5)通过转动固定支撑杆转动轴(5-1)与底座(2)转动连接；所述径流槽(4)上设置有固定装置，转动固定支撑杆(5)通过固定装置与径流槽(4)连接；所述底座(2)顶部后端设置有气压千斤顶(7)和气压千斤顶支撑架(8)；所述气压千斤顶(7)包括设置有大活塞运动空腔(7-20)的大活塞顶柱(7-12)和设置有小活塞运动腔(7-4)的小活塞顶柱(7-13)；所述大活塞运动空腔(7-20)中密封滑动设置有大活塞(7-2)；位于气压千斤顶(7)外部的气压千斤顶支撑杆(7-1)穿过大活塞顶柱(7-12)上端面伸入大活塞运动空腔(7-20)中与大活塞(7-2)固定连接；所述气压千斤顶支撑杆(7-1)顶部设置有径流槽拉链转轮转动轴(7-110)，滑轮(7-11)通过径流槽拉链转轮转动轴(7-110)与气压千斤顶支撑杆(7-1)转动连接；所述滑轮(7-11)上设置有与之配合使用的拉链(7-9)，拉链(7-9)两端分别与径流槽(4)后端和气压千斤顶支撑架(8)的拉链固定梁(8-1)固定连接；所述小活塞运动腔(7-4)中密封滑动设置有小活塞(7-5)；位于气压千斤顶(7)外部的小活塞压杆(7-6)穿过小活塞顶柱(7-13)上端面伸入小活塞运动腔(7-4)中与小活塞(7-5)固定连接；所述大活塞运动空腔(7-20)通过连通气道(7-3)与小活塞运动腔(7-4)连通；所述小活塞压杆(7-6)顶部与手压柄(7-8)抵接；所述气压千斤顶支撑架(8)上设置有千斤顶手压柄转动轴固定梁(8-2)和拉链固定梁(8-1)，千斤顶手压柄转动轴固定梁(8-2)上设置有手压柄转动轴(7-7)，手压柄(7-8)通过手压柄转动轴(7-7)与千斤顶手压柄转动轴固定梁(8-2)转动连接。2.根据权利要求1所述的气压控制变坡式土壤侵蚀模拟监测径流试验槽，其特征在于：所述固定装置包括转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)和转动固定支撑杆滑轴(5-20)；所述转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)固定设置在径流槽(4)侧壁上，转动固定支撑杆锁紧栓(5-3)和径流槽(4)侧壁之间形成通道，转动固定支撑杆(5)穿过通道；所述转动固定支撑杆(5)上设置有转动固定支撑杆滑槽(5-4)，转动固定支撑杆滑轴(5-20)依次穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽萍，邬燕虹，邓龙洲，范晓娟，张锐波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33