一种模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种智能模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置及方法，该试验装置包括控制单元、供水单元、降雨单元和土样单元，计算机中的控制程序把经Neyman

【技术实现步骤摘要】
中的Neyman
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Scott矩形脉冲模型来随机生成呈现为时间
‑
雨强之间数字关系的降雨序列， 通过在所述计算机中设定控制程序经通讯电缆把所述降雨序列由所述计算机的数字输出 信号转变成所述PLC控制器的数字输入信号，所述PLC控制器的数字输出信号经所述变频 器转化为所述供水单元中调速泵的转速信号，从而可根据所述转速泵不同的转速信号来实 现不同强度下的降雨，所述流量传感器分别与所述PLC控制器和所述调速泵相电性连接， 所述流量传感器把在所述调速泵处获得的流量信号反馈给所述PLC控制器，使得所述调速 泵的流量与所述PLC控制器输出的数字信号具有较高的拟合精度；
[0012]所述供水单元包括供水箱，所述调速泵淹没在所述供水箱存储的雨水中，所述调速泵 通过管道与所述降雨单元的降雨板相连接，所述降雨板将雨水喷淋在所述土样单元的盐碱 土上；
[0013]所述土样单元包括试验容器、集水箱、水分传感器和盐分传感器，所述盐碱土装填在 所述试验容器内，所述试验容器架设在所述集水箱内，所述水分传感器和所述盐分传感器 分别安插在所述试验容器的侧壁上，所述水分传感器和所述盐分传感器分别通过通讯电缆 与所述计算机相连接，所述水分传感器将测得的所述盐碱土中的水分值经通讯电缆传递并 记录在所述计算机里，所述盐分传感器将测得的所述盐碱土中的盐分值经通讯电缆传递并 记录在所述计算机里；
[0014]所述Ph测定仪分别安装在所述供水箱和所述集水箱内，位于所述供水箱内的所述Ph 测定仪把测得的所述供水箱处雨水的酸碱值经通讯电缆传递并记录在所述计算机里，位于 所述集水箱内的所述Ph测定仪把测得的所述集水箱处雨水的酸碱值经通讯电缆传递并记 录在所述计算机里。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述实验桌包括桌面板、台架，所述台架位于所述桌面板 的下方，且支撑着所述桌面板，所述计算机摆放在所述桌面板的上方，所述供水箱位于所 述桌面板的下方且固定在所述台架上。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述降雨单元还包括降雨架，所述降雨架固定在所述桌面 板的上方，所述降雨板安装在所述降雨架上，所述降雨板包括固定板，和位于所述固定板 上的降雨管，所述降雨管的数量为若干根，且成阵列排布，所述降雨管下端安装有出水量 可调节的喷头。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述喷头位于所述试验容器的上方，且距离所述盐碱土上 端面的高度为H，其中10mm≤H≤30mm。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述试验容器的数量不小于4个，且呈不规则状摆放在所 述集水箱内，所述集水箱上端呈喇叭口形状。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述试验容器具体为透明的且底部开设有排水孔的量杯。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述量杯上设有刻度线，所述量杯的材质具体为玻璃或者 塑料。
[0021]在一种可能的实现方式中，所述供水单元还包括阀门开关，所述阀门开关安装在用于 连接所述调速泵与所述降雨板的所述管道上。
[0022]其次，本专利技术还提供一种与模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置相对应的试验方法， 该试验方法的具体步骤为：
[0023]S1:确定由喷头数量、喷水量与降雨量之间的关系，关系式如下：
[0024][0025]式中：H为降雨量，mm；Q为流量，mm3；N为喷头数量；q为每个喷头的喷水量，mm3； S为面积，mm2。
[0026]S2：根据Neyman
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Scott矩形脉冲模型随机生成降雨序列，所述降雨序列其特征为时 间
‑
雨强关系的数字量；
[0027]S3：根据流量传感器量程和变频器确定PLC控制器模拟量输入转换关系，根据所述变 频器频率确定所述PLC控制器输出转换关系，关系式如下：
[0028][0029]其中，R
v
表示实际工程值，ΔR
vm
表示实际工程值极限差值，I
o
表示模拟值，I
min
表示模 拟值低限，R
vmin
表示实际工程值低限，ΔI
m
表示模拟值极限差值。
[0030]S4：在所述PLC控制器中设定控制程序，给定时间
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雨强关系的数字量；
[0031]S5：通过所述PLC控制器、所述变频器、流量传感器以及调速泵构成闭环系统，进行 随机降雨条件下的盐碱地降雨入渗试验；
[0032]S6：通过Ph测定仪测量出供水箱中雨水的酸碱值，随后按下所述PLC控制器上的开 关，开始自动模拟盐碱地随机降雨入渗过程，并通过水分传感器和盐分传感器来分别获得 盐碱土中的水分和盐分；
[0033]S7：模拟盐碱地随机降雨入渗过程结束后，通过Ph测定仪测量出集水箱中雨水的酸 碱值；
[0034]S8：在对所述供水箱中的雨水酸碱值，与所述集水箱中的雨水酸碱值对比分析的基础 上，再综合分析所述盐碱土中的水分和盐分，最后获得所述随机降雨条件下盐碱土的水盐 运移规律。
[0035](三)有益效果
[0036]与现有技术相比具备以下有益效果：
[0037]本专利技术提供了一种模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置及其方法，该试验装置包括包 括实验桌，所述试验装置还包括位于所述实验桌上的控制单元、供水单元、降雨单元、土 样单元，计算机中的控制程序把经Neyman
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Scott矩形脉冲模型生成的随机降雨序列发送 给PLC控制器，PLC控制器根据接收到的随机降雨序列转化为变频器的转速信号从而控制 着调速泵的出水量，再由降雨板将降水均匀喷洒到试验容器的盐碱土上，并由Ph测定仪、 水分传感器和盐分传感器综合分析获得精确的盐碱地中水盐分布特征水盐运移规律。该试 验装置在模拟盐碱地随机降雨入渗的试验时，通过计算机编程来实现在一定时间尺度下对 随机降雨时程分配过程的模拟，并配合PLC控制器实现自动控制下的随机降雨条件下的盐 碱地降雨入渗模拟，从而减少因降雨的随机性而引起的盐碱地降雨入渗模拟的误差，进而 获得精度更高的盐碱地水盐分布特征和水盐运移规律，同时也能缩短了试验周期，节省人 力和物力的成本。
[0038]本专利技术提供了一种模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置及其方法，该试验装置包括水 分传感器、盐分传感器和Ph测定仪分别通过通讯电缆与计算机相连接，一方面计算机
为 水分传感器、盐分传感器和Ph测定仪供电，另一方面水分传感器、盐分传感器和Ph测定 仪将测得的水分值、盐分值以及酸碱值自动存储到计算机里，从而不用了试验人员手工记 录，进而节省了人工成本。
附图说明
[0039]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可 依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
[0040]图1为实施例一中试验装置的结构示意图一；
[0041]图2为实施例一中试验装置的结构示意图二；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置，该试验装置包括实验桌(1)(1)，其特征在于，所述试验装置还包括位于所述实验桌(1)上的控制单元(2)、供水单元(3)、降雨单元(4)、土样单元(5)、Ph测定仪(6)，其中：所述控制单元(2)包括计算机(21)、PLC控制器(23)、变频器(24)，以及流量传感器(22)，通过所述计算机(21)中的Neyman
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Scott矩形脉冲模型来随机生成呈现为时间
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雨强之间数字关系的降雨序列(211)，通过在所述计算机(21)中设定控制程序(212)经通讯电缆把所述降雨序列(211)由所述计算机(21)的数字输出信号转变成所述PLC控制器(23)的数字输入信号，所述PLC控制器(23)的数字输出信号经所述变频器(24)转化为所述供水单元(3)中调速泵(31)的转速信号，从而可根据所述转速泵不同的转速信号来实现不同强度下的降雨，所述流量传感器(22)分别与所述PLC控制器(23)和所述调速泵(31)相电性连接，所述流量传感器(22)把在所述调速泵(31)处获得的流量信号反馈给所述PLC控制器(23)，使得所述调速泵(31)的流量与所述PLC控制器(23)输出的数字信号具有较高的拟合精度；所述供水单元(3)包括供水箱(32)，所述调速泵(31)淹没在所述供水箱(32)存储的雨水中，所述调速泵(31)通过管道与所述降雨单元(4)的降雨板(41)相连接，所述降雨板(41)将雨水喷淋在所述土样单元(5)的盐碱土上；所述土样单元(5)包括试验容器(51)、集水箱(52)、水分传感器(53)和盐分传感器(54)，所述盐碱土装填在所述试验容器(51)内，所述试验容器(51)架设在所述集水箱(52)内，所述水分传感器(53)和所述盐分传感器(54)分别安插在所述试验容器(51)的侧壁上，所述水分传感器(53)和所述盐分传感器(54)分别通过通讯电缆与所述计算机(21)相连接，所述水分传感器(53)将测得的所述盐碱土中的水分值经通讯电缆传递并记录在所述计算机(21)里，所述盐分传感器(54)将测得的所述盐碱土中的盐分值经通讯电缆传递并记录在所述计算机(21)里；所述Ph测定仪(6)分别安装在所述供水箱(32)和所述集水箱(52)内，位于所述供水箱(32)内的所述Ph测定仪(6)把测得的所述供水箱(32)处雨水的酸碱值经通讯电缆传递并记录在所述计算机(21)里，位于所述集水箱(52)内的所述Ph测定仪(6)把测得的所述集水箱(52)处雨水的酸碱值经通讯电缆传递并记录在所述计算机(21)里。2.根据权利要求1所述的一种模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述实验桌(1)包括桌面板(11)、台架(12)，所述台架(12)位于所述桌面板(11)的下方，且支撑着所述桌面板(11)，所述计算机(21)摆放在所述桌面板(11)的上方，所述供水箱(32)位于所述桌面板(11)的下方且固定在所述台架(12)上。3.根据权利要求2所述的一种模拟盐碱地随机降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述降雨单元(4)还包括降雨架(42)，所述降雨架(42)固定在所述桌面板(11)的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：武海霞，郭爱科，程东娟，郝利宁，任瑞瑞，康佳腾，李先耀，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：