一種移動式模擬工程堆積體水土流失試驗裝置的製作方法

2024-02-24 06:28:15 1

本發明涉及水土流失試驗技術領域，特別涉及一種模擬工程堆積體水土流失試驗裝置。

背景技術：

隨著我國經濟的高速發展，生產建設項目逐漸增多，在生產建設過程中產生的工程堆積體作為人為水土流失最為嚴重的地貌單元，已引起人們的廣泛關注(史東梅等，不同土石比的工程堆積體邊坡徑流侵蝕過程[j]《農業工程學報》2015(17):152-161)；由於土壤類型和結構的不同，在生產建設過程中形成的大型工程堆積體還存在著泥石流等嚴重的安全隱患。

現有的技術方法是採用傳統人工裝填土槽形成的二維坡面對工程堆積體進行模擬(康宏亮等，北方風沙區礫石對堆積體坡面徑流及侵蝕特徵的影響[j]《農業工程學報》2016(03):125-134；李建明等，黃土區土質道路浮土侵蝕過程[j]《應用生態學報》2015(05):1484-1494；史倩華等,模擬降雨條件下含礫石紅壤工程堆積體產流產沙過程[j]《應用生態學報》2015(09):2673-2680)。然而有研究表明，真實的工程堆積體具有特定的三維立體形態(趙暄等，生產建設項目棄土堆置體的類型與特徵[j]《中國水土保持科學》2013(01):88-94)。人工裝填的土槽雖具有一定的深度能夠模擬堆積體的物質組成，但其表層的承雨面是個二維坡面，而工程堆積體的表層承雨面通常為有一定弧度和曲率的錐狀坡面。而現有技術採用的土槽通常為寬度＜2m、深度＜1m的規則長方體鋼製槽，形態規格的限制導致其難以模擬工程堆積體從一定高度自由下落的堆積形成過程，以及真實工程堆積體的徑流產沙過程。因此採用人工裝填土槽的方法不能實現對工程堆積體形成過程的模擬，而且其所形成的二維下墊面，忽略了三維立體形態對水土流失規律的影響，不能反映出真實工程堆積體的徑流產沙特徵，無法準確研究出工程堆積體發生水土流失的因素以及有效的防治措施。

此外，在水土流失試驗中，經常需要將模擬的三維工程堆積體移動至不同的位置進行對比試驗，但現有試驗技術難以實現此需求。

綜上所述，現有的水土流失試驗技術中，存在移動性差、不能準確模擬真實工程堆積體的形成過程和立體形態，也無法精確觀測徑流產沙的特徵和過程，致使工程堆積體的人為水土流失易導致生態環境的破壞。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種移動式模擬工程堆積體水土流失試驗裝置，能解決移動性差、真實模擬工程堆積體的形成過程和立體形態、準確觀測徑流產沙特徵和過程，從而提出科學有效的水土流失防治方法和措施。

本發明提出的一種移動式模擬工程堆積體水土流失試驗裝置，其特徵在於：包括呈扇形的堆積平臺，堆積平臺的兩側設置有兩個擋板，擋板與堆積平臺之間垂直，兩個擋板均包括一個直角，兩個擋板的直角邊相連形成的夾角α為60-180°，兩個擋板的另兩個直角邊分別與堆積平臺相連；堆積平臺底部安裝有萬向輪，方便裝置移動；

兩個擋板之間的堆積平臺為堆積區，堆積區用於堆放堆積物質模擬工程堆積體；堆積區的底邊沿外設有集流槽，集流槽上開有出水口，出水口的出水方向設有收集容器，具體可以設置在出水口的下方；集流槽用於收集徑流、泥沙，並通過出水口導至收集容器；

在堆積區一擋板的外側設置有臺階過道，方便試驗人員對徑流侵蝕過程的觀測；在一擋板的外側可以設置傳送裝置，傳送裝置包括電機和傳送帶，電機驅動傳送帶運動，能將堆積物質傳送至空中後自然堆積於平臺之上，用於模擬真實工程堆積體的堆積過程。

本發明的特徵還在於：上述擋板為直角三角形擋板，具體選用直角三角形鋼板，所述過道為臺階型過道，過道沿著相應擋板的斜邊設置。

本發明裝置中堆積平臺和擋板的設置，能夠模擬真實的具有三維立體形態的工程堆積體，實現對工程堆積體立體形態的模擬，能更加準確的反映工程堆積體的徑流產沙特徵和過程；傳送裝置的設置，能夠模擬真實工程堆積體的堆置過程，減少人力資源的使用；過道的設置可以實現試驗人員對堆積體徑流流速、流深、細溝形態等參數的近距離觀測；萬向輪的設置可以實現裝置的整體移動，便於進行室內或室外試驗。本發明結構簡單，造價低廉，方便移動，節省試驗材料，符合科學試驗重複性原則，為水土流失防治及科學研究提供基礎數據，從而消除工程堆積體對生態環境的破壞。

附圖說明

圖1為本發明裝置的結構示意圖。附圖中：1-堆積平臺，2-擋板，3-集流槽，4-出水口，5-過道，6-傳送裝置，6-1-電機，6-2-傳送帶，7-萬向輪，8-堆積體，9-收集容器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明技術方案進行詳細描述。

參見附圖，本發明的移動式模擬工程堆積體水土流失試驗裝置中，在堆積平臺底部設置多個萬向輪，方便試驗裝置移動；在堆積平臺兩鄰邊處分別設置有擋板，擋板為直角三角形擋板(具體可採用鋼板材料)，兩擋板之間的堆積平臺為堆積區，堆積區用於堆放堆積物，擋板與堆積平臺垂直，兩個擋板均包括一個直角，兩個擋板的直角邊相連，另兩個直角邊與堆積平臺分別相連；在一擋板的外側設置臺階過道，方便試驗人員對徑流侵蝕過程的觀測，過道可採用支撐架搭建而成，在另一擋板外側設置傳送裝置，能將堆積物質傳送至空中後自然堆積於平臺之上，用於模擬真實工程堆積體的堆積過程；堆積區的邊沿處設置集流槽，集流槽上開設出水口，出水口的出水方向設置收集容器。

下面結合圖1，對本發明裝置的使用作詳細描述：

將本發明移動至既定試驗地點，移動傳送裝置6，使傳送裝置6垂直於圖1中的左側擋板2；打開電機，將堆積物質通過傳送裝置6傳送至空中後自然堆置於堆積平臺1之上，達到試驗設計的堆積量，由於兩個擋板2的阻隔，形成工程堆積體；

然後開始進行水土流失試驗，雨水聚集在坡面形成的徑流攜泥沙流入集流槽3；集流槽3將徑流、泥沙引至出水口4；由出水口4導出的徑流、泥沙收集至收集容器9；在試驗過程中，試驗人員通過過道5對水土流失過程進行近距離觀察，並對相關參數進行測量。

需要說明的是：堆積平臺1向集流槽3方向傾斜，以保證徑流和泥沙及時排出；出水口4呈上寬下窄狀，便於將集流槽輸導來的徑流和泥沙匯集並導出。