一种多功能水土流失监测实验装置的制作方法

本发明涉及水土流失模拟试验装置，特别涉及一种多功能水土流失监测实验装置。

背景技术：

1、水土流失是我国重要的生态问题之一，大量的水土流失使土壤层变薄，土地肥力下降；流失的泥沙造成江、河淤积，河床抬高，蓄水抗洪能力减弱，严重影响了我国生态环境质量。

2、水土流失监测是掌握水土流失时空数据，查明水土流失关键影响因素有效方法。为确保数据的真实性，现在一般会模拟水土流失的条件，进行模拟实验，但是现在监测实验场内可开展的实验变量因素较单一，只能模拟无风情况下的降雨，无法模拟现实中复杂风向导致降雨角度改变的实际环境，导致实验数据的准确性较低。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种多功能水土流失监测实验装置，旨在解决现有监测实验装置无法模拟现实中复杂风向导致降雨角度改变的实际环境的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

3、一种多功能水土流失监测实验装置，包括实验床、降雨设备、监测设备和若干支撑柱，所述降雨设备包括顶架、喷淋器和管路系统，所述顶架设置于所述实验床上方位置，所述实验床用于模拟地面环境；所述喷淋器设置于所述顶架面向所述实验床的一侧，所述管路系统分别连通所述喷淋器和外部水源，所述管路系统用于将外部水源输送至所述喷淋器，以使所述喷淋器在所述实验床模拟降雨；各所述支撑柱围绕所述实验床设置，各所述支撑柱的顶端和所述顶架通过调整机构连接，所述调整机构用于调整连接的所述支撑柱和顶架之间的水平高度，将所述顶架和水平面之间形成角度差，以使所述喷淋器的降雨角度改变；所述监测设备用于监测降雨过程的实验数据。

4、优选的，多功能水土流失监测实验装置包括四所述支撑柱。

5、优选的，所述支撑柱靠近所述顶架的一端为敞口；所述调整机构包括齿轮、齿条、第一转轴、第二转轴、传动皮带和驱动器，所述第一转轴和所述第二转轴均横向设置，所述第一转轴和所述第二转轴均转动连接于所述支撑柱内壁，所述第一转轴和所述第二转轴平行间隔设置，所述第一转轴和所述第二转轴通过所述传动皮带连接，所述第一转轴用于通过所述传动皮带带动所述第二转轴转动；所述齿轮套设于所述第二转轴，所述齿条竖向设置，所述齿轮和所述齿条啮合，所述齿条位于所述齿轮和支撑柱的内壁面之间，所述齿条的顶端连接所述顶架，所述第二转轴用于驱动所述齿轮转动，以使所述齿条竖向移动；所述驱动器的输出端连接所述第一转轴，所述驱动器用于驱动所述第一转轴转动，以使所述齿条驱动所述顶架升降。

6、优选的，所述驱动器包括摇把或电机。

7、优选的，所述实验床包括并列设置的多个一径流小区；所述实验床的外侧设置铰接座和升降器；沿各所述径流小区的长度方向，所述实验床的其中一端和所述铰接座通过第一铰接轴铰接，所述实验床的另一端和所述升降器的输出端通过第二铰接轴铰接，所述第一铰接轴平行于所述第二铰接轴。

8、优选的，每一所述径流小区远离所述升降器一端分别设置集水槽和流出通道，所述集水槽连通所述流出通道的其中一端，所述流出通道的另一端连通所述监测设备；所述集水槽用于汇聚落入所述径流小区的雨水并送入所述流出通道，以使所述监测设备监测流经所述流出通道雨水的径流量和泥沙量。

9、优选的，所述监测设备包括雨量计、采集系统、多个土壤监测仪和多个径流泥沙监测仪，各所述径流小区内均设置一所述土壤监测仪，所述土壤监测仪用于实时监测所述径流小区内的土壤温湿度数据；所述雨量计设置于所述实验床的外侧，所述雨量计用于监测所述降雨设备的降雨量数据；所述径流泥沙监测仪连通一所述流出通道，所述径流泥沙监测仪用于监测所述流出通道流出雨水的径流量数据和泥沙量数据；所述采集系统分别电连接所述雨量计、各所述土壤监测仪和各所述径流泥沙监测仪，所述采集系统用于接收所述土壤温湿度数据、所述降雨量数据、所述径流量数据和所述泥沙量数据，将所述土壤温湿度数据、所述降雨量数据、所述径流量数据和所述泥沙量数据转化为可视数据。

10、优选的，所述管路系统设置流量控制器，所述流量控制器用于控制所述喷淋器的降雨量数据。

11、与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：

12、各调整机构驱动顶架的升降，且各调整机构的升降高度不同，将顶架倾斜，以使喷淋器可以模拟任何风向影响下的降雨角度变换，确保整个降雨过程更加符合实际情况，有效的提高了实验数据的准确性。

技术特征：

1.一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，包括实验床、降雨设备、监测设备和若干支撑柱，所述降雨设备包括顶架、喷淋器和管路系统，所述顶架设置于所述实验床上方位置，所述实验床用于模拟地面环境；所述喷淋器设置于所述顶架面向所述实验床的一侧，所述管路系统分别连通所述喷淋器和外部水源，所述管路系统用于将外部水源输送至所述喷淋器，以使所述喷淋器在所述实验床模拟降雨；各所述支撑柱围绕所述实验床设置，各所述支撑柱的顶端和所述顶架通过调整机构连接，所述调整机构用于调整连接的所述支撑柱和顶架之间的水平高度，将所述顶架和水平面之间形成角度差，以使所述喷淋器的降雨角度改变；所述监测设备用于监测降雨过程的实验数据。

2.根据权利要求1所述的一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，多功能水土流失监测实验装置包括四所述支撑柱。

3.根据权利要求1所述的一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，所述支撑柱靠近所述顶架的一端为敞口；所述调整机构包括齿轮、齿条、第一转轴、第二转轴、传动皮带和驱动器，所述第一转轴和所述第二转轴均横向设置，所述第一转轴和所述第二转轴均转动连接于所述支撑柱内壁，所述第一转轴和所述第二转轴平行间隔设置，所述第一转轴和所述第二转轴通过所述传动皮带连接，所述第一转轴用于通过所述传动皮带带动所述第二转轴转动；所述齿轮套设于所述第二转轴，所述齿条竖向设置，所述齿轮和所述齿条啮合，所述齿条位于所述齿轮和支撑柱的内壁面之间，所述齿条的顶端连接所述顶架，所述第二转轴用于驱动所述齿轮转动，以使所述齿条竖向移动；所述驱动器的输出端连接所述第一转轴，所述驱动器用于驱动所述第一转轴转动，以使所述齿条驱动所述顶架升降。

4.根据权利要求3所述的一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，所述驱动器包括摇把或电机。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，所述实验床包括并列设置的多个一径流小区；所述实验床的外侧设置铰接座和升降器；沿各所述径流小区的长度方向，所述实验床的其中一端和所述铰接座通过第一铰接轴铰接，所述实验床的另一端和所述升降器的输出端通过第二铰接轴铰接，所述第一铰接轴平行于所述第二铰接轴。

6.根据权利要求5所述的一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，每一所述径流小区远离所述升降器一端分别设置集水槽和流出通道，所述集水槽连通所述流出通道的其中一端，所述流出通道的另一端连通所述监测设备；所述集水槽用于汇聚落入所述径流小区的雨水并送入所述流出通道，以使所述监测设备监测流经所述流出通道雨水的径流量和泥沙量。

7.根据权利要求6所述的一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，所述监测设备包括雨量计、采集系统、多个土壤监测仪和多个径流泥沙监测仪，各所述径流小区内均设置一所述土壤监测仪，所述土壤监测仪用于实时监测所述径流小区内的土壤温湿度数据；所述雨量计设置于所述实验床的外侧，所述雨量计用于监测所述降雨设备的降雨量数据；所述径流泥沙监测仪连通一所述流出通道，所述径流泥沙监测仪用于监测所述流出通道流出雨水的径流量数据和泥沙量数据；所述采集系统分别电连接所述雨量计、各所述土壤监测仪和各所述径流泥沙监测仪，所述采集系统用于接收所述土壤温湿度数据、所述降雨量数据、所述径流量数据和所述泥沙量数据，将所述土壤温湿度数据、所述降雨量数据、所述径流量数据和所述泥沙量数据转化为可视数据。

8.根据权利要求1-4任一所述的一种多功能水土流失监测实验装置，其特征在于，所述管路系统设置流量控制器，所述流量控制器用于控制所述喷淋器的降雨量数据。

技术总结
本发明公开一种多功能水土流失监测实验装置，包括实验床、降雨设备、监测设备和若干支撑柱，降雨设备包括顶架、喷淋器和管路系统，顶架设置于实验床上方位置；喷淋器设置于顶架面向实验床的一侧，管路系统分别连通喷淋器和外部水源，管路系统用于将外部水源输送至喷淋器，以使喷淋器在实验床模拟降雨；各支撑柱围绕实验床设置，各支撑柱的顶端和顶架通过调整机构连接，调整机构用于调整连接的支撑柱和顶架之间的水平高度，将顶架和水平面之间形成角度差，以使喷淋器的降雨角度改变。本发明提出技术方案中以使喷淋器可以模拟任何风向影响下的降雨角度变换，确保整个降雨过程更加符合实际情况，有效的提高了实验数据的准确性。

技术研发人员：杨涛,罗敏玄,李高,吴丰,黄锦彦,谢翔,谢明江,阮云钊,胡庚辛
受保护的技术使用者：中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13