本發(fā)明涉及一種坡面侵蝕試驗(yàn)技術(shù)，尤其涉及一種自循環(huán)陡坡玻璃水槽試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

坡度是影響坡面流及坡面侵蝕特性的重要因素。與緩坡相比，陡坡條件下的水流動(dòng)力特性和侵蝕特征具有其特殊性，須進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究，其研究方法主要為野外實(shí)地試驗(yàn)和室內(nèi)模擬試驗(yàn)。由于野外觀測(cè)難度大、周期長(zhǎng)、影響因素復(fù)雜，很難進(jìn)行系統(tǒng)的研究。室內(nèi)變坡試驗(yàn)水槽是研究坡面侵蝕過(guò)程與機(jī)理的重要試驗(yàn)方法及設(shè)施之一。傳統(tǒng)變坡水槽通常采用三個(gè)支點(diǎn)支撐水槽，采用一個(gè)動(dòng)力源，兩個(gè)支點(diǎn)支撐水槽，因此在調(diào)坡過(guò)程中兩支點(diǎn)完全同步存在困難，且反復(fù)調(diào)整坡度對(duì)玻璃邊壁損傷較大。現(xiàn)有變坡水槽多數(shù)采用兩個(gè)支點(diǎn)構(gòu)成的支撐結(jié)構(gòu)，整個(gè)水槽固定在一個(gè)鉸鏈支座和一個(gè)動(dòng)支點(diǎn)上面，方便調(diào)坡，但水槽規(guī)模、無(wú)極調(diào)坡范圍受到限制。

為保證水槽的剛度要求，現(xiàn)有的變坡試驗(yàn)水槽通常采用桁架鋼結(jié)構(gòu)，即由角鋼組合焊接而成?；虿捎谩跋湫瘟骸笔浇Y(jié)構(gòu)，即使用槽鋼和鋼板焊接而成。但由于鋼結(jié)構(gòu)框架遮擋水槽邊壁，使得無(wú)法利用粒子圖像測(cè)速技術(shù)PIV等測(cè)量?jī)x器從水槽下部投射光源及拍照，水槽應(yīng)用范圍受限。為滿(mǎn)足各種水流、坡面土壤侵蝕輸移試驗(yàn)研究，并進(jìn)行流量數(shù)據(jù)的標(biāo)定，傳統(tǒng)水槽水流多采用非循環(huán)式，由此造成水資源的浪費(fèi)，并加劇了人力物力的投入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種精度高、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)極調(diào)坡范圍大、水流自循環(huán)的自循環(huán)陡坡玻璃水槽試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的自循環(huán)陡坡玻璃水槽試驗(yàn)裝置，其較佳的具體實(shí)施方式是：

包括定位支架、主梁、鋼架平臺(tái)、升降系統(tǒng)、玻璃銑洗水槽，所述玻璃銑洗水槽連接有水流自循環(huán)系統(tǒng)，所述升降系統(tǒng)焊接在所述定位支架上，所述玻璃銑洗水槽安裝在所述鋼架平臺(tái)上，所述鋼架平臺(tái)焊接在所述主梁上，所述主梁支撐在升降系統(tǒng)上，所述玻璃銑洗水槽的前端設(shè)有水槽進(jìn)水口、后端依次設(shè)有水槽出水口和推移質(zhì)收沙箱。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的自循環(huán)陡坡玻璃水槽試驗(yàn)裝置，包括升降系統(tǒng)、鋼架平臺(tái)、定位支架，以及由玻璃底板和玻璃側(cè)壁構(gòu)成的玻璃銑洗水槽，具有精度高、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)極調(diào)坡范圍大、水流自循環(huán)的特點(diǎn)，具有重要的生產(chǎn)實(shí)用價(jià)值及推廣應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1a為本發(fā)明實(shí)施例中定位支架的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1b為本發(fā)明實(shí)施例中定位支架的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)極調(diào)坡玻璃水槽的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)極調(diào)坡玻璃水槽沿縱向展開(kāi)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4a為發(fā)明實(shí)施例中撐桿系統(tǒng)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4b為發(fā)明實(shí)施例中撐桿系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4c為發(fā)明實(shí)施例中卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5a為發(fā)明實(shí)施例中玻璃段橫斷面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5b為發(fā)明實(shí)施例中鋼板段橫斷面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6a為發(fā)明實(shí)施例中水流自循環(huán)系統(tǒng)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6b為發(fā)明實(shí)施例中水流自循環(huán)系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-轉(zhuǎn)向輪，2-矩形鋼管，3-方形鋼管，4-螺釘，5-橫梁，6-水槽底板，7-水槽進(jìn)水口，8-水槽出水口，9-推移質(zhì)收沙箱，10-主梁，11-固定支撐，12-立柱，13-坡度規(guī)，14-角鋼，16-轉(zhuǎn)向架，17-斜梁，18-玻璃銑洗水槽，15-卷?yè)P(yáng)機(jī)，19-固定托板，20-升降螺桿，21-活動(dòng)托板，22-螺母，23-不銹鋼鋼條，24-玻璃側(cè)壁，25-玻璃底板，26-不銹鋼框架，27-鋼板側(cè)壁，28-鋼板底板，29-泵池出水口，30-蝶閥，31-電磁流量計(jì)，32-水泵，33-蓄水池，34-泵池。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明的自循環(huán)陡坡玻璃水槽試驗(yàn)裝置，其較佳的具體實(shí)施方式是：

包括定位支架、主梁、鋼架平臺(tái)、升降系統(tǒng)、玻璃銑洗水槽，所述玻璃銑洗水槽連接有水流自循環(huán)系統(tǒng)，所述升降系統(tǒng)焊接在所述定位支架上，所述玻璃銑洗水槽安裝在所述鋼架平臺(tái)上，所述鋼架平臺(tái)焊接在所述主梁上，所述主梁支撐在升降系統(tǒng)上，所述玻璃銑洗水槽的前端設(shè)有水槽進(jìn)水口、后端依次設(shè)有水槽出水口和推移質(zhì)收沙箱。

所述定位支架由兩端的方形鋼管和縱向的矩形鋼管焊接成框架結(jié)構(gòu)，所述定位支架的底部設(shè)有4個(gè)轉(zhuǎn)向輪。

所述主梁有兩根，分別采用矩形不銹鋼焊接而成框架結(jié)構(gòu)。

所述鋼架平臺(tái)由不銹鋼鋼條、不銹鋼框架、立柱、橫梁形成鋼架平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)，所述橫梁連接在兩根主梁之間，所述不銹鋼鋼條平焊在所述主梁的上表面，所述立柱焊接在所述不銹鋼鋼條與不銹鋼框架之間，所述立柱焊接有側(cè)壁鋼板，所述橫梁焊接有鋼板底板。

所述玻璃銑洗水槽包括玻璃側(cè)壁和玻璃底板，所述玻璃底板平放在所述橫梁上，所述玻璃底板設(shè)有玻璃銑槽，所述玻璃側(cè)壁鑲嵌在槽中。

所述升降系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架的一側(cè)通過(guò)斜梁支撐，所述轉(zhuǎn)向架的上端固定有卷?yè)P(yáng)機(jī)，所述主梁的一端通過(guò)固定支撐鉸接，所述主梁的另一端與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)連接。

所述卷?yè)P(yáng)機(jī)將所述主梁的另一端架設(shè)在固定托板上，升降螺桿上端與固定托板連接，所述轉(zhuǎn)向架上焊接有角鋼，所述角鋼上架設(shè)有活動(dòng)托板，所述升降螺桿與所述活動(dòng)托板上的螺母嚙合。

所述水流自循環(huán)系統(tǒng)包括不銹鋼蓄水池和泵池，所述不銹鋼蓄水池與泵池之間設(shè)有塑料蝶閥，所述泵池設(shè)有水泵，所述水泵的出口設(shè)有電磁流量計(jì)，所述玻璃銑洗水槽的水槽出水口與所述泵池連接，所述水泵的出口與所述玻璃銑洗水槽的水槽進(jìn)水口連接。

所述水槽進(jìn)水口的外側(cè)安裝有坡度規(guī)。

本發(fā)明的自循環(huán)陡坡玻璃水槽試驗(yàn)裝置，包括升降系統(tǒng)、鋼架平臺(tái)、定位支架，以及由玻璃底板和玻璃側(cè)壁構(gòu)成的玻璃銑洗水槽，具有精度高、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)極調(diào)坡范圍大、水流自循環(huán)的特點(diǎn)，具有重要的生產(chǎn)實(shí)用價(jià)及推廣應(yīng)用前景。

具有以下有益效果：

1.精度高：無(wú)極調(diào)坡陡坡玻璃銑洗水槽整體誤差小于0.5mm；

2.應(yīng)用范圍廣：可進(jìn)行恒定流、非恒定流、清水、濺蝕、溝蝕、面蝕等各種坡面水流、侵蝕試驗(yàn)；

3.適應(yīng)性強(qiáng)：全玻璃銑洗槽身，實(shí)現(xiàn)橫斷面全場(chǎng)無(wú)遮擋量測(cè)，為PIV、PTV及三維地形掃描等先進(jìn)測(cè)量方法提供了設(shè)備基礎(chǔ)；

4.調(diào)坡范圍大：無(wú)極調(diào)坡范圍0～30°，適用于緩坡和陡坡侵蝕試驗(yàn)。

5.水流自循環(huán)：流量過(guò)程通過(guò)電磁流量計(jì)及軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控和記錄，節(jié)約資源，節(jié)省人力物力。

具體實(shí)施，如圖1至圖6b所示：

本發(fā)明的無(wú)極調(diào)坡玻璃水槽試驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)包括定位支架、主梁、鋼架平臺(tái)、升降系統(tǒng)、由玻璃底板和玻璃側(cè)壁構(gòu)成的玻璃銑洗水槽，以及水流自循環(huán)系統(tǒng)，其中升降系統(tǒng)焊接在定位支架上，玻璃銑洗水槽安裝在鋼架平臺(tái)上，鋼架平臺(tái)焊接在主梁上，主梁由升降系統(tǒng)支撐并調(diào)節(jié)高度。

上述裝置各部分的具體實(shí)施方式及功能分別說(shuō)明如下：

本實(shí)施例定位支架采用矩形鋼焊接成框架結(jié)構(gòu)，兩端為方形鋼管3，縱向?yàn)榫匦武摴?，底部設(shè)轉(zhuǎn)向輪1，共設(shè)4個(gè)轉(zhuǎn)向輪。

本實(shí)施例主梁10采用矩形不銹鋼焊接而成框架結(jié)構(gòu)，各部分由固定支撐11，升降螺桿20，活動(dòng)托板21支撐。主梁上游、下游端切成斜口，鋼板彎成弧形焊接，連接水槽進(jìn)水口7、出水口8與水槽底板6。主梁下游焊接推移質(zhì)收沙箱9，以滿(mǎn)足土壤侵蝕和泥沙輸移試驗(yàn)需求。

本實(shí)施例升降系統(tǒng)由撐桿系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。撐桿系統(tǒng)由角鋼14、轉(zhuǎn)向架16、斜梁17、固定托板19、升降螺桿20、活動(dòng)托板21構(gòu)成。卷?yè)P(yáng)機(jī)15固定于轉(zhuǎn)向架16上方，通過(guò)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)吊拉槽身18進(jìn)行調(diào)坡。水槽18架設(shè)在固定托板19上，螺桿20上端與固定托板19焊接。扁鋼加工制成斜梁17，起支撐作用。轉(zhuǎn)向架16由矩形鋼焊接而成，于兩根矩形鋼轉(zhuǎn)向架上焊接角鋼14，用于架設(shè)活動(dòng)托板21。使用卷?yè)P(yáng)機(jī)15將槽身調(diào)坡至角鋼14處，將槽身架設(shè)至撐桿系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)0°、5°、15°、25°的典型坡度調(diào)節(jié)。用螺母22調(diào)節(jié)升降螺桿20與活動(dòng)托板21的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)精確為0.1°的無(wú)極調(diào)坡。

本實(shí)施例鋼架平臺(tái)采用矩形不銹鋼、角鋼焊接而成，由不銹鋼鋼條、不銹鋼框架、立柱、橫梁形成鋼架平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)。主梁玻璃外側(cè)平焊不銹鋼鋼條23，上方設(shè)置不銹鋼框架26；玻璃段主梁設(shè)立柱12與不銹鋼鋼條23、不銹鋼框架26焊接，下方按照一定間隔設(shè)置支撐橫梁5形成支撐框架；鋼板段不銹鋼鋼條垂直焊接側(cè)壁鋼板27。下方設(shè)置鋼板底板28與矩形鋼材料橫梁5焊接。

本實(shí)施例的水槽由玻璃側(cè)壁24和底板25構(gòu)成。水槽玻璃底板平放在鋼架平臺(tái)的橫梁5上，用螺釘4及膩?zhàn)訅|平安裝；水槽的玻璃側(cè)壁緊靠玻璃底板量測(cè)豎直安裝，并由不銹鋼框架26支撐。水槽底板為玻璃銑槽，邊壁玻璃鑲嵌在槽中，實(shí)現(xiàn)橫斷面全場(chǎng)無(wú)遮擋量測(cè)。

本實(shí)施例水流自循環(huán)系統(tǒng)由矩形鋼構(gòu)成框架，由不銹鋼蓄水池33、泵池34構(gòu)成主體結(jié)構(gòu)，由塑料蝶閥30、電磁流量計(jì)31、水泵32構(gòu)成控制系統(tǒng)。試驗(yàn)水流通過(guò)水槽出口進(jìn)入泵池，采用塑料管、塑料彎管連接泵池出水口29與水槽進(jìn)口，利用水泵32構(gòu)成水流自循環(huán)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)供給和觀測(cè)。

上述本實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)坡度直觀量測(cè)。水槽進(jìn)口下方設(shè)置游標(biāo)卡尺，可根據(jù)計(jì)算公式得出水槽坡降。槽身外側(cè)安裝坡度規(guī)13，用于獲得直觀坡度數(shù)據(jù)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。