本實(shí)用新型屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體涉及一種用于研究細(xì)溝發(fā)育過(guò)程和機(jī)理的考慮垂直水力梯度影響的細(xì)溝模擬裝置。

背景技術(shù)：

細(xì)溝侵蝕是一種主要坡面土壤侵蝕類(lèi)型。在降雨過(guò)程中，隨著地表徑流匯集的面積不斷增大，同時(shí)又繼續(xù)接納沿途降雨，因而流量和流速不斷增加，到一定距離后坡面水流的沖刷能力便大大增加，產(chǎn)生強(qiáng)烈的坡面沖刷，引起地面凹陷，隨之徑流相對(duì)集中，侵蝕力相對(duì)變強(qiáng)，在地表上會(huì)逐漸形成細(xì)小而密集溝，形成細(xì)溝。細(xì)溝侵蝕是土壤侵蝕和水土保持學(xué)研究必不可少的內(nèi)容，同時(shí)，細(xì)溝侵蝕也是是溝蝕發(fā)育過(guò)程的初期階段。研究表明，細(xì)溝侵蝕是坡面水蝕的重要過(guò)程以及小流域泥沙的重要來(lái)源，并對(duì)流域坡面地貌的發(fā)育和演化過(guò)程具有重要的潛在影響。細(xì)溝侵蝕過(guò)程中水流侵蝕力和搬運(yùn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雨滴打擊和坡面片狀水流所具有的侵蝕力和搬運(yùn)力，而野外調(diào)查與實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，細(xì)溝侵蝕的發(fā)生將使坡面侵蝕產(chǎn)沙增加幾倍至幾十倍，同時(shí)細(xì)溝侵蝕量可占坡面總侵蝕量的70％。

傳統(tǒng)的直接采用控制實(shí)驗(yàn)(人工降雨、放水沖刷實(shí)驗(yàn))模擬坡面細(xì)溝侵蝕過(guò)程存在以下不足：1)沒(méi)有考慮土壤前期水分情況(土壤排水狀態(tài)、飽和狀態(tài)、滲水狀態(tài))對(duì)細(xì)溝侵蝕過(guò)程的影響；2)未能夠?qū)⒓?xì)溝侵蝕和細(xì)溝間侵蝕有效分離。因此本專(zhuān)利申請(qǐng)人研究開(kāi)發(fā)了一種能夠有效模擬地下水對(duì)細(xì)溝侵蝕影響的模擬裝置

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述背景技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)便捷、能準(zhǔn)確模擬細(xì)溝發(fā)育過(guò)程的細(xì)溝模擬裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種考慮垂直水力梯度影響的細(xì)溝模擬裝置，其特征是，包括供水系統(tǒng)和細(xì)溝模擬水流裝置，所述的細(xì)溝模擬水流裝置包括支撐裝置、多個(gè)放置于所述的支撐裝置頂部的沖刷槽、馬氏瓶；所述的沖刷槽斜向放置于所述的支撐裝置的頂面，所述的供水系統(tǒng)通過(guò)水管引至所述的沖刷槽較高的一端；所述的沖刷槽的兩端呈V型，沖刷槽的中間呈矩形，用于充填土體進(jìn)行沖刷實(shí)驗(yàn)，沖刷槽較高的一端寬度等于沖刷槽較低的一端的寬度，兩端沖刷槽的槽深相等，沖刷槽的底部設(shè)有多個(gè)作為排水或進(jìn)水用的通孔，通孔底部通過(guò)水管連至所述的馬氏瓶中，馬氏瓶用于給沖刷槽供水，主要用于模擬土壤飽和、滲流狀態(tài)，排水狀態(tài)時(shí)則不需要連接馬氏瓶，徑流可以自由下滲，所有通孔內(nèi)通過(guò)海綿填充，海綿上方填充礫石，礫石上部覆蓋一層透水紗布，防止土壤向下流失堵塞排水孔，透水紗布上布置試驗(yàn)土壤。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：沖刷槽上部的兩端設(shè)計(jì)為三角形，中間為矩形，在中部完成填土之后，根據(jù)兩端的三角形直接將土體塑形為三角形，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)細(xì)溝的模擬，同時(shí)裝置的下部設(shè)計(jì)了排水孔，也可用做排水，通過(guò)馬氏瓶在在炮和狀態(tài)下用于飽和土體，在滲透狀態(tài)下用于提供垂直方向上的水力梯度，從而最大程度地模擬地表的排水和滲水狀態(tài)，因此具有較強(qiáng)的科學(xué)性，可以多次重復(fù)利用，材料采用普通的不銹鋼制作，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)便捷，且滿(mǎn)足多需求性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的支撐裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1-圖2所示，本實(shí)用新型包括供水系統(tǒng)和細(xì)溝模擬水流裝置，細(xì)溝模擬水流裝置包括支撐裝置7、多個(gè)放置于支撐裝置7頂部的沖刷槽1和馬氏瓶5；沖刷槽1斜向放置于支撐裝置7的頂面，供水系統(tǒng)通過(guò)水管引至沖刷槽1較高的一端；沖刷槽1的兩端呈V型，沖刷槽1的中間呈矩形，沖刷槽1較高的一端寬度等于沖刷槽1較低的一端的寬度，兩端沖刷槽1的槽深相等，沖刷槽1的底部設(shè)有多個(gè)作為排水或進(jìn)水用的通孔，通孔底部通過(guò)水管連至馬氏瓶5中，馬氏瓶5用于給沖刷槽1供水，主要用于模擬土壤飽和、滲流狀態(tài)，所有通孔內(nèi)通過(guò)海綿填充，海綿上方填充礫石，礫石上部覆蓋一層透水紗布，防止土壤向下流失堵塞排水孔，透水紗布上布置試驗(yàn)土壤。具體實(shí)施參數(shù)如下：支撐裝置由不銹鋼制作，防止生銹和變形。沖刷槽的兩端為V形，V形槽前段橫斷面為10cm長(zhǎng)×5cm深，V形槽后端橫斷面尺寸為40cm長(zhǎng)×5cm深，V形槽的橫斷面形狀為直角三角形，三角形的底部寬度為5～10cm，與沖刷槽的主體部分寬度保持一致。沖刷槽的中間主體部分橫斷面形狀為矩形，尺寸為50cm長(zhǎng)×5～10cm寬×20cm深，沖刷槽底部具有排水孔，也可作進(jìn)水口使用，實(shí)驗(yàn)之前，排水孔采用透水好但能夠防止土壤流失的海綿等材料進(jìn)行填充，然后填充粒徑為20～30mm的礫石，礫石上部之上放置一塊透水紗布(50cm長(zhǎng)×5～10cm寬)，防止土壤向下流失堵塞排水孔，然后再填充試驗(yàn)用土壤。支撐裝置由上部四段不銹鋼角鋼、下部四段不銹鋼角鋼和垂直方向上四段角鋼組成，設(shè)計(jì)為立方體，其中上部的前后兩根角鋼按照20cm的間距分別開(kāi)數(shù)個(gè)三角形的口子(開(kāi)口的個(gè)數(shù)依據(jù)沖刷槽的個(gè)數(shù)調(diào)整)，開(kāi)口的尺寸與V形槽的外部尺寸一致，用于放置和固定沖刷槽，上部左右兩根角鋼起著固定裝置的作用，垂直方向上的四根角鋼的中間部分設(shè)計(jì)了一個(gè)50cm長(zhǎng)的滑動(dòng)槽，采用螺絲固定垂直方向上的角鋼和上部的四段角鋼，用于調(diào)節(jié)坡度，下部的四段角鋼主要起著固定和穩(wěn)定裝置的作用。馬氏瓶和水管相連，然后與沖刷槽底部的排水孔連接，然后用于給沖刷槽供水，主要用于模擬土壤飽和、滲流狀態(tài)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，供水系統(tǒng)包括供水箱2、抽水機(jī)和流量計(jì)4，供水箱2通過(guò)抽水機(jī)將水通過(guò)水管引至沖刷槽1上，流量計(jì)4設(shè)置于水管的管路中，從而方便觀察供水的流量情況，流量計(jì)能夠精確測(cè)定不同流量，波動(dòng)范圍小于5％，精度達(dá)到95％以上，水管上還設(shè)有調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)3，用于調(diào)節(jié)水量大小。

進(jìn)一步優(yōu)選地，支撐裝置7的頂面通過(guò)具有可調(diào)節(jié)的頂面傾斜度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)斜度。

進(jìn)一步優(yōu)選地，支撐裝置7包括用于支撐的底部四根四鋼和組成支撐裝置的頂面的頂部四根角鋼，底部四根四鋼和頂部四根角鋼通過(guò)豎向的四根角鋼連接，頂部四根角鋼與豎向的四根角鋼通過(guò)螺絲調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)頂面斜度調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，沖刷槽1由不銹鋼角鋼制作成型，支撐裝置7的頂面形成與沖刷槽1配合的V型槽，沖刷槽1配合放置在V型槽內(nèi)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，沖刷槽1的低位出水處設(shè)有集流瓶6。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。