[发明专利]黄土水分迁移规律室内模拟系统及特征参数测定方法

摘要

本发明公开了一种黄土水分迁移规律室内模拟系统，包括室内模拟系统箱体、黄土水分迁移规律特征参数测量系统、试验数据采集及控制器、冷热一体机、降雨模拟系统和地质模型系统；降雨模拟系统包括降雨槽、圆形降雨孔、降雨槽内压力控制管和进水管；地质模型系统包括底座、地质模型槽、经纬格栅板、陶土板和多个串联的半导体加热制冷片；黄土水分迁移规律特征参数测量系统包括土壤温度及含水率测量系统、降雨径流量测量系统和降雨出渗量测量系统；本发明还公开了一种黄土水分迁移规律特征参数测定方法。本发明使用操作方便，功能完备，为进一步研究降雨条件下黄土水分迁移规律提供了途径，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

主权项

一种黄土水分迁移规律室内模拟系统，其特征在于：包括室内模拟系统箱体(1)、黄土水分迁移规律特征参数测量系统和试验数据采集及控制器(13)，以及设置在室内模拟系统箱体(1)内部的冷热一体机(7)、降雨模拟系统和地质模型系统；所述降雨模拟系统包括嵌入安装在室内模拟系统箱体(1)顶部的降雨槽(2‑4)和设置在降雨槽(2‑4)底部的圆形降雨孔(2‑3)，所述降雨槽(2‑4)的顶部设置有降雨槽内压力控制管(2‑1)和与外部水源连接的进水管(2‑2)，所述进水管(2‑2)上设置有进水电磁阀(2‑5)、进水水泵(2‑6)和用于对降雨量进行实时检测的第一流量传感器(2‑11)，所述降雨槽内压力控制管(2‑1)上设置有压力控制电磁阀(2‑7)和压力传感器(2‑8)，所述降雨槽内压力控制管(2‑1)的端部连接有空气压缩机(2‑9)，所述降雨槽(2‑4)的顶部内壁上设置有用于对降雨槽(2‑4)的水位进行实时检测的水位传感器(2‑10)，所述降雨孔(2‑3)的直径为0.5mm～1mm；所述地质模型系统包括底座(6)和通过多个千斤顶(5)支撑安装在底座(6)上的地质模型槽(4)，所述地质模型槽(4)的底部设置有用于在地质模型槽(4)内底部形成储水空间的经纬格栅板(4‑2)，所述经纬格栅板(4‑2)上设置有多个出水孔洞，所述经纬格栅板(4‑2)的顶部设置有陶土板(4‑3)，所述陶土板(4‑3)的四周边沿均与地质模型槽(4)内壁粘接，所述陶土板(4‑3)的顶部用于放置试验土样(4‑1)，所述试验土样(4‑1)内埋设有多个串联的用于对试验土样(4‑1)进行加热或制冷的半导体加热制冷片(4‑4)；所述黄土水分迁移规律特征参数测量系统包括土壤温度及含水率测量系统、降雨径流量测量系统和降雨出渗量测量系统，所述土壤温度及含水率测量系统包括分多层埋设在试验土样(4‑1)内的多个土壤温湿度传感器(33)，每层所述土壤温湿度传感器(33)的数量均为多个，各层中多个所述土壤温湿度传感器(33)呈正方形网格均匀布设，多层中相邻两层的多个所述土壤温湿度传感器(33)均按相等间距上下相对布设；所述降雨径流量测量系统包括降雨径流量测量量杯(11)和设置在地质模型槽(4)侧面的多个降雨径流量测量孔，以及连接在所述降雨径流量测量孔上的降雨径流量测量分管(10‑1)和与降雨径流量测量分管(10‑1)连接并接入降雨径流量测量量杯(11)内的降雨径流量测量总管(10‑2)；所述降雨出渗量测量系统包括降雨出渗量测量量杯(12)和设置在地质模型槽(4)底面上的多个降雨出渗量测量孔，以及连接在所述降雨出渗量测量孔上的降雨出渗量测量分管(10‑3)和与降雨出渗量测量分管(10‑3)连接并接入降雨出渗量测量量杯(12)内的降雨出渗量测量总管(10‑4)；所述降雨径流量测量总管(10‑2)上设置有用于对未渗入试验土样(4‑1)内的水流量进行实时检测的第二流量传感器(9)；所述试验数据采集及控制器(13)包括微控制器(13‑1)和与微控制器(13‑1)相接且用于与计算机(8)连接的串口通信电路(13‑2)，所述微控制器(13‑1)的输入端接有按键操作电路(13‑3)，所述微控制器(13‑1)的输出端接有液晶显示器(13‑5)、用于驱动进水电磁阀(2‑5)的第一电磁阀驱动器(13‑4)、用于驱动压力控制电磁阀(2‑7)的第二电磁阀驱动器(13‑7)、用于对进水水泵(2‑6)的通断电进行控制的第一继电器(13‑6)、用于对空气压缩机(2‑9)的通断电进行控制的第二继电器(13‑8)和用于驱动控制多个串联的半导体加热制冷片(4‑4)的加热制冷驱动控制电路(13‑9)，所述进水电磁阀(2‑5)与第一电磁阀驱动器(13‑4)的输出端连接，所述压力控制电磁阀(2‑7)与第二电磁阀驱动器(13‑7)的输出端连接，所述第一继电器(13‑6)串联在进水水泵(2‑6)的供电回路中，所述第二继电器(13‑8)串联在空气压缩机(2‑9)的供电回路中，所述半导体加热制冷片(4‑4)与加热制冷驱动控制电路(13‑9)的输出端连接，所述第一流量传感器(2‑11)、水位传感器(2‑10)、压力传感器(2‑8)、第二流量传感器(9)和多个土壤温湿度传感器(33)均与微控制器(13‑1)的输入端连接。