基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统技术方案

基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统属于土壤水动力学、自然风模拟、水土保持技术领域，该降雨径流试验系统设置在降雨器的下方，包括径流试验槽、移动车架、电动装置、升降装置、坡度控制仪、模糊控制装置和自然风模拟装置。本发明专利技术中径流槽顶部设置盖板，用于坡面预降雨后防止受到太阳暴晒产生结皮和大量的水分蒸发，同时，室外模拟降雨完成后保护实际地形不被外界破坏，保证地形扫描数据的时效性。自然风模拟装置，增加了土壤侵蚀研究的影响因素，其中模糊控制器能够根据风速仪测得风速大小对风箱压力大小进行调节。该系统对于节省人力物力和径流含沙量观测精度的提高有重要意义，同时可以观测风速在降雨试验中的影响。

【技术实现步骤摘要】
基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统
本专利技术属于土壤水动力学、自然风模拟、水土保持
，特别是涉及到一种基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统。
技术介绍
风力与水力侵蚀过程一直被认为是土地退化与荒漠化的重要驱动力，尤其在干旱与半干旱地区，两者的复合侵蚀过程及效果不同于单一的风蚀与水蚀。降雨时，风力作用于雨滴，影响其形状、大小、落地速度、击打角度和动能，影响土壤颗粒剥蚀与运移能力。坡度也是影响土壤侵蚀的一个重要因素，为了监测不同坡度下坡面产流产沙量及坡面侵蚀形态问题，大多采用变坡式径流槽进行模拟试验检测的方法。手摇固定式边坡试验径流槽和手摇移动式变坡试验径流槽。这类型装置适用于小坡面，且耗费人力和时间。目前还没有能够模拟自然风，研究不同风速、风向状态下降雨对坡面产流、产沙的影响的设备，因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统用于解决现有技术中缺少能够模拟自然风，研究不同风速、风向状态下降雨对坡面产流、产沙影响的设备的技术问题。基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，所述降雨径流试验系统设置在降雨器的下方，包括径流试验槽、移动车架、电动装置、升降装置、坡度控制仪、模糊控制装置和自然风模拟装置，所述径流试验槽的下部一端与移动车架铰接，径流试验槽的下部另一端与移动车架活动连接，径流试验槽的下部与升降装置固定连接，径流试验槽的一侧设置有坡度控制仪；所述升降装置与电动装置电性连接；所述自然风模拟装置设置在径流试验槽的一侧，自然风模拟装置上设置有模糊控制装置。所述径流试验槽包括盖板、隔板、集流槽、水平气泡和径流槽；所述径流槽的上部一侧通过活动铰与盖板连接，径流槽的一端与集流槽连接，径流槽与集流槽之间设置隔板，径流槽的另一端设置有水平气泡，径流槽的底部设置有均匀分布的渗流孔；所述隔板的上边缘低于径流槽的上边缘；所述集流槽的底部设置出水口。所述集流槽呈V字形。所述移动车架包括车轮、纵梁、横梁和支撑杆；所述纵梁与横梁固定连接，形成车架底座；所述车轮安装在车架底座的下部；所述支撑杆包括前侧支撑杆和后侧支撑杆；所述前侧支撑杆的数量为两个，两个前侧支撑杆的下部固定连接在车架底座上部的一端，两个前侧支撑杆的上部与横梁固定连接；所述后侧支撑杆的数量为两个，两个后侧支撑杆的下部固定连接在车架底座上部的另一端，两个后侧支撑杆的上部通过活动轴与径流槽的下部一端连接。所述电动装置包括电动机和控制开关；所述电动机的一端通过线缆与控制开关连接，电动机的另一端与液压驱动器连接。所述升降装置包括液压驱动器、输油管路和液压升降杆；所述液压驱动器的一端与电动机连接，液压驱动器的另一端与输油管路连接；所述液压升降杆的上部通过固定铰支座与径流槽的下部固定连接，液压升降杆的下部通过固定铰支座与车架底座的上部固定连接。所述坡度控制仪包括活动轴、指针和主尺；所述主尺固定安装在径流槽的侧面；所述指针的一端与活动轴连接，指针的另一端指向主尺的刻度线。所述主尺的测量精度为1度。所述自然风模拟装置包括变频空气压缩机、风箱、液压升降杆Ⅱ、移动底座、液压驱动器、电动机Ⅱ和控制开关Ⅱ；所述变频空气压缩机通过风管与风箱连接；所述风箱的底部通过液压升降杆Ⅱ与移动底座固定连接，风箱在朝向径流试验槽的侧壁上设置有出风口；所述液压升降杆Ⅱ通过输油管与液压驱动器连接；所述电动机Ⅱ分别与液压驱动器以及控制开关Ⅱ电性连接。所述模糊控制装置包括风速测量仪、压力传感器、模糊控制器和数据传输线；所述风速测量仪固定安装在集流槽的顶板上，风速测量仪通过数据传输线与模糊控制器连接；所述压力传感器固定在风箱内部，压力传感器通过数据传输线与模糊控制器连接。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术中径流槽顶部设置盖板，用于坡面预降雨后防止受到太阳暴晒产生结皮和大量的水分蒸发，同时，室外模拟降雨完成后保护实际地形不被外界破坏，保证地形扫描数据的时效性。设置的坡度控制仪，既能够简化坡度调节步骤，又提高测量精度。设置水平气泡作为水平测量仪，保证了坡面在降雨器内受到降雨汇流影响的等同性，减小外界条件对试验的干扰。径流槽安装在移动车架上，便于径流槽在降雨器内移动。采用液压升降装置，可以节省劳动力和实验时间。自然风模拟装置，增加了土壤侵蚀研究的影响因素，其中模糊控制器能够根据风速仪测得风速大小对风箱压力大小进行调节，同时，它可以自由移动和升降，便于改变出风口位置和高度。该系统对于节省人力物力和径流含沙量观测精度的提高有重要意义，同时，可以观测风速在降雨试验中的影响。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统的结构示意图。图2为本专利技术基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统的俯视结构示意图。图3为本专利技术基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统的侧视结构示意图。图4为本专利技术基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统的结构示意图。图5为本专利技术基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统中风箱的内部结构示意图。图6为本专利技术基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统中坡度控制仪的结构示意图。图中，1-径流试验槽、11-盖板、12-活动绞、13-挡板、14-集流槽、15-出水口、16-水平气泡、17-径流槽、18-渗水孔、2-移动车架、21-活动轴、22-车轮、23-纵梁、24-横梁、25-支撑杆、251-前侧支撑杆、252-后侧支撑杆、3-动力装置、31-电动机、32-线缆、33-控制开关、4-升降装置、41-液压驱动器、42-输油管路、43-固定铰支座、44-液压升降杆、5-坡度控制仪、51-活动轴、52-指针、53-主尺、6-模糊控制装置、61-风速测量仪、62-压力传感器、63-模糊控制器、64-数据传输线、7-自然风模拟装置、71-变频空气压缩机、72-风管、73-风箱、74-出风口、75-液压升降杆Ⅱ、76-移动底座、760-纵梁Ⅱ、761-横梁Ⅱ、762-车轮Ⅱ、77-液压驱动器、78-电动机Ⅱ、79-控制开关Ⅱ。具体实施方式本专利技术提供基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，该降雨径流试验系统放置在降雨器的下方，可移动性强，能够确定径流槽放置位置是否水平，可以任意在0°～90°之间控制坡度，在降雨时可以控制风速，该径流槽能够通过后侧“V”字形集流槽14收集地表径流和坡面产沙。如图所示，移动式坡度控制地表径流槽包括径流试验槽1、移动车架2、电动装置3、升降装置4、坡度控制仪5、模糊控制装置6、自然风模拟装置7等。径流试验槽1，其顶部设有盖板11，盖板11通过2个活动铰12与径流槽17连接，翻动盖板11时绕着固定铰支座12转动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，所述降雨径流试验系统设置在降雨器的下方，其特征是：包括径流试验槽(1)、移动车架(2)、电动装置(3)、升降装置(4)、坡度控制仪(5)、模糊控制装置(6)和自然风模拟装置(7)，所述径流试验槽(1)的下部一端与移动车架(2)铰接，径流试验槽(1)的下部另一端与移动车架(2)活动连接，径流试验槽(1)的下部与升降装置(4)固定连接，径流试验槽(1)的一侧设置有坡度控制仪(5)；所述升降装置(4)与电动装置(3)电性连接；所述自然风模拟装置(7)设置在径流试验槽(1)的一侧，自然风模拟装置(7)上设置有模糊控制装置(6)。/n

【技术特征摘要】
1.基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，所述降雨径流试验系统设置在降雨器的下方，其特征是：包括径流试验槽(1)、移动车架(2)、电动装置(3)、升降装置(4)、坡度控制仪(5)、模糊控制装置(6)和自然风模拟装置(7)，所述径流试验槽(1)的下部一端与移动车架(2)铰接，径流试验槽(1)的下部另一端与移动车架(2)活动连接，径流试验槽(1)的下部与升降装置(4)固定连接，径流试验槽(1)的一侧设置有坡度控制仪(5)；所述升降装置(4)与电动装置(3)电性连接；所述自然风模拟装置(7)设置在径流试验槽(1)的一侧，自然风模拟装置(7)上设置有模糊控制装置(6)。


2.根据权利要求1所述的基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，其特征是：所述径流试验槽(1)包括盖板(11)、隔板(13)、集流槽(14)、水平气泡(16)和径流槽(17)；所述径流槽(17)的上部一侧通过活动铰(12)与盖板(11)连接，径流槽(17)的一端与集流槽(14)连接，径流槽(17)与集流槽(14)之间设置隔板(13)，径流槽(17)的另一端设置有水平气泡(16)，径流槽(17)的底部设置有均匀分布的渗流孔(18)；所述隔板(13)的上边缘低于径流槽(17)的上边缘；所述集流槽(14)的底部设置出水口(15)。


3.根据权利要求2所述的基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，其特征是：所述集流槽(14)呈V字形。


4.根据权利要求1所述的基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，其特征是：所述移动车架(2)包括车轮(22)、纵梁(23)、横梁(24)和支撑杆(25)；所述纵梁(23)与横梁(24)固定连接，形成车架底座；所述车轮(22)安装在车架底座的下部；所述支撑杆(25)包括前侧支撑杆(251)和后侧支撑杆(252)；所述前侧支撑杆(251)的数量为两个，两个前侧支撑杆(251)的下部固定连接在车架底座上部的一端，两个前侧支撑杆(251)的上部与横梁(24)固定连接；所述后侧支撑杆(252)的数量为两个，两个后侧支撑杆(252)的下部固定连接在车架底座上部的另一端，两个后侧支撑杆(252)的上部通过活动轴(21)与径流槽(17)的下部一端连接。


5.根据权利要求1所述的基于模糊控制多维度模拟自然风条件下降雨径流试验系统，其特征是：所述电动装置(3)包括电动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿涛，李起龙，卜新魁，吴杰，魏希莹，赵瑞娟，杨雷，王征，杨冬艳，单春雨，龙昱帆，蔡蝶，赵凯，郑琪严，李锦锦，白杨，吴波，黄树友，张锦光，高金宇，张冰晶，申聪颖，田琳，赵胜泽，
申请(专利权)人：长春工程学院，长春市弘润灌溉科技有限公司，永吉县星星哨水库灌区管理处，松辽水利委员会流域规划与政策研究中心，
类型：发明
国别省市：吉林;22