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一种水均衡综合实验教学观测装置

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成果类型:
专利
发明/设计人:
危润初;郑仰奇;盛丰;谌宏伟;欧阳琦;...
申请/专利权人:
长沙理工大学
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2020-03-13
申请/专利号:
CN202010174326.1
公开时间:
2020-06-26
公开号:
CN111337404A
主申请人地址:
410076 湖南省长沙市天心区赤岭路45号
申请地区:
湖南
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.一种水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,包括水均衡试验箱(2)、模拟降雨系统(3)、坡面流系统(4)和汇流系统(5),所述水均衡试验箱(2)为顶部开口的中空结构,所述坡面流系统(4)包括倾斜设置在所述水均衡试验箱内的坡面槽(4.1)、设置在所述坡面槽内的坡面槽填充层(4.2)、覆盖在所述坡面槽填充层上的坡面覆被材料(4.3)以及用于调节所述坡面槽倾斜角度的驱动装置(4.4),所述坡面槽的后端通过铰接轴铰接在所述水均衡试验箱的内侧壁上,所述坡面槽的前端向下倾斜,所述坡面槽的前端底部设有出流口(4.1a);所述驱动装置(4.4)设置在所述坡面槽的前端下方,用以对所述坡面槽(4.1)的倾斜角度进行调节;所述模拟降雨系统(3)包括设置于所述水均衡试验箱(2)顶部开口上方的多个降雨喷头(3.1),多个所述降雨喷头的喷水范围能够完全覆盖所述坡面槽(4.1)在水平方向上的投影;所述汇流系统(5)包括与所述出流口相对应的用于收集先后流经坡面覆被材料(4.3)和坡面槽填充层(4.2)的水流的地下水集水槽(5.1)、用于收集流经坡面覆被材料(4.3)而不向下流动至坡面槽填充层(4.2)内的水流的坡面流集水槽(5.2)以及用于汇总地下水集水槽(5.1)和坡面流集水槽(5.2)中水流的总集水槽(5.3),所述地下水集水槽和坡面流集水槽的出水口通过出水管道连接后再与所述总集水槽的进水口相连通,所述地下水集水槽和坡面流集水槽的出水管道上以及所述总集水槽的出水管道和进水管道上这四个位置共设有至少两个流量计。 2.根据权利要求1所述的水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,所述坡面槽填充层(4.2)由壤土、砂土以及粘土中的一种或多种压制而成,以模拟不同含水层介质。 3.根据权利要求1所述的水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,所述坡面覆被材料(4.3)为由动物皮革或有孔透水泡沫压成的含有沟渠系统的三维地貌模型。 4.根据权利要求1所述的水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,所述坡面槽(4.1)与水平方向之间的倾角为15°~30°;所述坡面槽为长60~150cm、宽40~100cm、高25~40cm的有机玻璃槽。 5.根据权利要求1所述的水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,还包括工作台(1),所述水均衡试验箱(2)设置在所述工作台上;所述驱动装置(4.4)为安装在所述工作台上的电动推杆,所述电动推杆的活塞杆端伸入所述水均衡试验箱内,并活动连接在所述坡面槽的底部。 6.根据权利要求1所述的水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,所述模拟降雨系统(3)包括设置在所述工作台底部的调节水箱(3.2)和回水泵(3.3),以及设置在所述水均衡试验箱上方的降雨喷管(3.4),所述调节水箱与所述回水泵连接,所述回水泵与所述降雨喷管连接,所述降雨喷管的底部设有多个所述降雨喷头(3.1)。 7.根据权利要求6所述的水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,所述总集水槽的出水管道与所述调节水箱相连通。 8.根据权利要求1所述的水均衡综合实验教学观测装置,其特征在于,所述地下水集水槽和坡面流集水槽的出水管道上分别设有第一流量计(5.4)和第二流量计(5.5);所述总集水槽的出水管道上设有第三流量计(5.6)。
摘要:
本发明公开了一种水均衡综合实验教学观测装置,包括工作台、水均衡试验箱、模拟降雨系统、坡面流系统和汇流系统,坡面流系统包括坡面槽、坡面槽填充层、坡面覆被材料以及驱动装置,坡面槽的前段底部设有出流口;驱动装置用以调节坡面槽的倾斜角度;汇流系统包括地下水集水槽、坡面流集水槽以及总集水槽。本发明的水均衡综合实验教学观测装置通过降雨模拟系统、可变角度的坡面流系统、可控流量的汇流系统等的协同,实现“降雨‑入渗‑地表径流‑地下径流”的全过程模拟,使学习者能够自己动手改变不同降雨、下垫面和土壤条件,模拟降雨‑产汇流过程,通过实测每个过程的水量,分析各个过程的均...

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