[发明专利]一种模拟水流运动规律的测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及节水灌溉设备领域，特别是涉及一种模拟水流运动规律的测试系统。

背景技术

国内外对灌溉水流运动规律做了大量工作，目前研究灌溉水流运动过程中对于水深变化的测定方法有人工测定和红外线测定两种。其中人工观测法由于操作简单为多数研究者经常采用，该方法需要大量人力，而且通过该方法获取试验数据精度较低；利用红外线原理研制出的地表水流自动监测系统精度较高，然而由于造价升高使得使用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以精确、可视、可定量模拟地表灌溉水流运动规律的测试系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种模拟地表灌溉水流运动规律的测试系统，包括：试验土体，所述土体表面设有灌水沟；供水装置，为所述试验土体供水并且通过所述灌水沟与所述试验土体相连；地表水流自动视频采集装置，用来获取试验中所述土体上方水流运动过程中水深变化图像及数据，从而来模拟水流运动规律。

其中，所述土体上表面设置灌水沟，所述灌水沟断面形状以大田地表灌溉沟道为原型，其沟道的底宽、沟深、边坡、糙率以及比降等因素根据佛汝德准则确定；

其中，所述土体为均质土体；

其中，所述供水装置包括提水单元、储水容器、流量计、输水管道以及消能水箱；

其中，所述储水容器为定水头供水装置，一端通过所述输水管道与所述提水单元相连，另一端通过所述输水管道与所述消能系统相连；

其中，所述提水单元由所述输水管道与所述储水容器相连，用于将试验用水通过水泵输送到所述储水容器；

其中，所述消能水箱为下表面开口，上表面留有溢流嘴的空心立方体铁箱，储水容器中出来的水流经输水管道进入消能水箱下表面开口，然后通过水箱上部的溢流嘴进入所述灌水沟中；

其中，所述流量计接于入沟处的输水管道上，用于测定入沟流量；

其中，所述地表水流自动视频采集装置包括若干刻度尺、图像获取单元、图像采集单元以及图像显示单元；

其中，所述刻度尺插入所述灌水沟相同深度处，沿沟长方向等距离排列，用于测量不同时刻、不同位置处的水深；

其中，所述图像获取单元与所述刻度尺一一对应，面朝所述刻度尺有刻度的一面放置，用于实时监测并获取显示水深的刻度尺图像；

其中，所述图像采集单元，与所述图像获取单元相连，用于采集图像获取单元所获取到的显示水深的刻度尺图像；

其中，所述图像显示单元，与所述图像采集单元相连，用于显示采集图像单元所采集到的图像；

其中，所述图像获取单元为摄像头，所述图像显示单元为液晶显示器；

其中，所述测试系统还包括还包括土壤水分自动采集装置，用来采集水流过程中土壤的水分含量，从而来模拟所述土体中的水分分布规律；

其中，土壤水分自动采集装置，包括数据获取单元及数据处理单元，所述数据获取单元预埋在所述试验土体中，用于定时采集土壤体积含水率，所述数据获取单元与所述数据处理单元通过数据采集器相连，用于获取所述土体中的水分含量数据并且得出土壤水分分布的三维图。

其中，所述测试系统还包括用来加速空气流动、增加土面蒸发量的蒸发装置；

其中，所述蒸发装置位于所述试验土体上方，包括若干电扇，用于加速空气流动，增加土面增发量，并且通过开关所述电扇数量来控制蒸发量；

上述技术方案仅是本发明的一个优选技术方案，具有如下优点：本发明水流运动规律测试平台采用均质土体，可调节定水头供水系统，以及自动视频采集系统，反映水流推进的动态过程，体现水分在土壤中的空间分布，通过该平台可以精确、可视、可定量模拟和研究地表水流及其运动过程中伴随的土壤水分分布规律。该平台具有功能全面、精确、可靠性高、成本低的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的测试系统整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在图1中，本发明的测试系统由试验土体、供水装置、地表水流自动视频采集装置、土壤水分自动采集装置以及蒸发装置构成。