[发明专利]模拟降雨土柱入渗试验系统

说明书

本发明提供了一种模拟降雨土柱入渗试验系统，用于研究降水在非饱和土中的入渗规律，其特征在于，具有：模拟降雨装置，包括储水箱、与该储水箱连接的水流回路单元、与该水流回路单元连接的用于模拟降雨的喷淋构件；受雨装置，包括设置在喷淋构件下方的多个土柱筒单元、设置在该土柱筒单元外侧的径流排水单元；数据采集装置，包括设置在水流回路单元中的给水流量计、设置在径流排水单元中的排水流量计、分别设置在土柱筒单元上用于采集降雨土柱入渗数据的多个传感器单元；控制系统，用于对水流回路单元的给水量和径流排水单元的排水进行控制；数据分析装置，用于接收数据采集装置采集的数据并对该数据进行分析，得到降水在非饱和土中的入渗规律。

技术领域

本发明属于土壤水环境试验测试领域，涉及一种模拟降雨土柱入渗试验系统。

背景技术

城市垃圾成分主要包括煤灰，有机类(厨余垃圾、纸类)，无机类(玻璃、建筑垃圾)。由于城市生活垃圾成分的复杂多样性带来处理与利用上的困难。目前垃圾处理方式主要有卫生填埋处理、堆肥处理与焚烧等，且卫生填埋是主要方式，且很多卫生填埋场正面临封场，因此，研究城市固体废弃物填埋场封顶覆盖层的组成具有十分重要的意义。

土是自然环境中耐久性最好的土工材料。土质覆盖层被广泛应用于垃圾堆场、固废堆场及尾矿中，主要用以防止大气降水进入下层废弃物中，从而避免对周围环境造成污染。目前土质覆盖层已被成功应用于干旱及半干旱地区，而在湿润气候下土质覆盖层是否适用，还有待进一步的研究。目前主要采用理论分析和数值模拟方法对降雨时土层入渗的规律进行研究，利用模拟降雨装置或者试验平台得到试验数据。

现有的模拟降雨装置，有的试验平台为长方体，里面的的水箱水压为定水头，模拟降雨的雨型单一、降雨强度单一。有的没有考虑到土柱面地表水的压力作用，未设置地表径流排水口。总之现有的模拟降雨装置没有考虑时间、空间变化和模型表面径流的影响，在试验过程中，不能连续的测量降雨的雨量，降雨的强度和降雨的类型单一，且不能连续测量断续的降雨情况，不能真实模拟降雨，得不到真实降雨时的土层入渗的规律。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种模拟降雨土柱入渗试验系统，用于研究降水在非饱和土中的入渗规律，其特征在于，具有：模拟降雨装置，包括储水箱、与该储水箱连接的水流回路单元、与该水流回路单元连接的用于模拟降雨的喷淋构件；受雨装置，包括设置在喷淋构件下方的多个土柱筒单元、设置在该土柱筒单元外侧的径流排水单元；数据采集装置，用于进行数据采集，包括设置在水流回路单元中的给水流量计、设置在径流排水单元中的排水流量计、分别设置在土柱筒单元上用于采集降雨土柱入渗数据的多个传感器单元；控制系统，用于对水流回路单元的给水量和径流排水单元的排水进行控制；以及数据分析装置，用于接收数据采集装置采集的数据并对该数据进行分析，得到降水在非饱和土中的入渗规律。

本发明提供的模拟降雨土柱入渗试验系统，还可以具有这样的特征：其中，水流回路给水单元包括水管、进水端通过该水管与储水箱连接的水泵、第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀和第二电磁阀均分别具有一个进水口和两个出水口，第一电磁阀的进水口通过水管与水泵的输出端连通，第一电磁阀的一个出水口通过水管与储水箱连通，第二电磁阀的进水口通过水管与第一电磁阀的另一个出水口连通，第二电磁阀的一个出水口通过水管与储水箱连通。

本发明提供的模拟降雨土柱入渗试验系统，还可以具有这样的特征：其中，喷淋构件包括与第二电磁阀的另一个出水口连接的喷头、设置在该喷头内的降雨均分器，降雨均分器具有多孔结构，用于使水分散形成模拟雨滴。

本发明提供的模拟降雨土柱入渗试验系统，还可以具有这样的特征：其中，土柱筒单元包括土柱筒支架、设置在该土柱筒支架上的多个从上至下依次叠放的盛有土柱模型的土柱筒以及设置在土柱筒支架下方的第一排水箱。

本发明提供的模拟降雨土柱入渗试验系统，还可以具有这样的特征：其中，土柱筒单元中，最下方的土柱筒的底部设置有渗滤排水层。