專利名稱：滲流-坡面流耦合侵蝕過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法及滲流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水土保持研究領(lǐng)域，涉及土壤侵蝕實(shí)驗(yàn)方法以及用于提供穩(wěn)定滲流的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
坡面流侵蝕，是指坡面水流對(duì)坡面土體的沖刷侵蝕力大于土體抗侵蝕力的時(shí)候?qū)⑼馏w剝 離帶走的現(xiàn)象。坡面流侵蝕是土壤侵蝕中最為普遍的形式之一。無(wú)論是坡耕地、海灘、河岸， 還是各種工程中的土質(zhì)邊坡，坡面上的降水或者潮汐水位落差在形成大面積坡面流時(shí)，都會(huì) 造成對(duì)坡面的侵蝕。據(jù)估計(jì)，目前'全世界范圍內(nèi)的表土資源正以每年0.7%的速度減少，我國(guó) 有70%以上的砂質(zhì)海岸因海灘坡面遭受侵蝕而處于后退狀態(tài)，66%的耕地分布在山地、丘陵、 高原地區(qū)，坡面土壤侵蝕造成嚴(yán)重的土壤退化，耕地質(zhì)量下降，糧食減產(chǎn)，生態(tài)環(huán)境惡化， 甚至難以恢復(fù)。此外，坡面流侵蝕還普遍存在于渠化工程、公路、礦場(chǎng)、鐵路、水庫(kù)等工程 及其附近區(qū)域留下的大量裸露土質(zhì)邊坡、棄土場(chǎng)等。因此，開(kāi)展坡面流侵蝕過(guò)程和侵蝕機(jī)理 研究對(duì)于控制水土流失、改善人類的生存環(huán)境，是非常重要而迫切的。由于坡面流侵蝕受到降雨、坡面流入滲進(jìn)入土壤和土中水的向外滲出等方面的影響，這 使得坡面流侵蝕十分復(fù)雜。目前，坡面流侵蝕過(guò)程的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷提高，對(duì)土壤侵蝕追 蹤、坡面流水動(dòng)力、侵蝕形態(tài)等方面均得到了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，但是，對(duì)土中滲流的實(shí)驗(yàn)?zāi)M 及其對(duì)坡面流侵蝕的影響研究， 一直進(jìn)展緩慢。然而，對(duì)我國(guó)西部的黃土坡面侵蝕產(chǎn)沙沿順 坡方向的演變過(guò)程研究表明，坡面的下1/3區(qū)域?yàn)榍治g活躍帶，其土中水的外滲不可忽視； 降雨、風(fēng)暴潮以及增減水運(yùn)動(dòng)時(shí)，在廣闊的海灘面上形成大面積坡面流，同時(shí)在岸線附近產(chǎn) 生向外的滲流，強(qiáng)化了坡面水流對(duì)泥沙的沖刷運(yùn)移作用，常常導(dǎo)致岸灘嚴(yán)重侵蝕，如杭州灣 的老鹽倉(cāng)附近因岸坡較陡，加上涌潮速度快，曾有一晝夜岸體坍塌254m的記錄。所以，必 須解決如何有效地模擬土中滲流情況，以定量研究土中滲流對(duì)坡面流侵蝕的影響過(guò)程和作用 機(jī)理。目前的坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能反映坡面流的自然入滲情況，但還不能定量研究滲流對(duì) 坡面流侵蝕的作用機(jī)理，尤其是土中水的外滲。曾有學(xué)者直接向?qū)嶒?yàn)土體內(nèi)部供水，以觀察 土中水外滲對(duì)坡面流侵蝕的影響，其結(jié)論是滲流影響顯著。但是，由于該類實(shí)驗(yàn)難以對(duì)滲流 進(jìn)行定量描述(如反映滲流影響土體應(yīng)力狀態(tài)的滲透比降)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)法揭示滲流對(duì)坡面 流侵蝕的作用機(jī)理，所以，也不能服務(wù)于坡地侵蝕的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。針對(duì)滲流的影響研究，試驗(yàn) 段坡面必須提供大小、方向均相同的滲流，使其滲流數(shù)據(jù)可定量描述，那么對(duì)坡面流侵蝕的 作用過(guò)程和機(jī)理可望得到認(rèn)識(shí)和揭示。為此，本發(fā)明提出一種滲流一坡面流耦合侵蝕實(shí)驗(yàn)方 法及其裝置，能夠模擬坡面流入滲和土中水外滲兩類滲流工況下的坡面流土壤侵蝕過(guò)程，并 能向侵蝕試驗(yàn)段坡面提供均勻、穩(wěn)定的滲流環(huán)境，結(jié)合土力學(xué)和泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)理論可定量揭 示滲流對(duì)坡面流泥沙起動(dòng)、坡面流侵蝕的作用機(jī)理和影響規(guī)律。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能很好地模擬滲流一坡面流耦合侵蝕過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法及裝置， 解決水土保持科學(xué)研究中急需的多功能坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)設(shè)備難題，能充分反映滲流對(duì)坡面流 土壤侵蝕的控制作用，并實(shí)現(xiàn)土中滲流在坡面上的均勻化，準(zhǔn)確控制滲流強(qiáng)度大小，以定量研究滲流條件對(duì)坡面流侵蝕的影響，實(shí)施容易，操作簡(jiǎn)單。 本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種滲流一坡面流耦合侵蝕過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法，應(yīng)用分級(jí)定水頭和分段式供水方法，提出 可提供和控制滲流的滲流裝置，在坡面流侵蝕試驗(yàn)過(guò)程中，使得滲流在坡面上處處相同，滲 流穩(wěn)定、均勻且可根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)定量描述，實(shí)現(xiàn)對(duì)滲流一坡面流耦合侵蝕過(guò)程的有效模擬， 可定量研究滲流對(duì)坡面流侵蝕過(guò)程的影響規(guī)律和作用機(jī)理。
所述的滲流裝置，其包括分級(jí)定水頭供水裝置滲流水位控制槽中設(shè)置與滲流供水管路 對(duì)應(yīng)數(shù)量的溢流隔板，各隔板攔水形成分級(jí)供水，其水位即為侵蝕試驗(yàn)土體底部邊界的總水 頭，同時(shí)，為減小其邊界水頭的脈動(dòng)，在試驗(yàn)土體底部設(shè)置強(qiáng)透水的砂砑、石墊層，并采用透 水多孔管向砂礫石墊層進(jìn)行分布式供水。
還包括分段式供水方法及裝置應(yīng)用滲流艙板，將試驗(yàn)土體、砂礫石墊層在土槽縱軸 線方向分為若干段，每一段內(nèi)的供水獨(dú)立，其滲流底邊界的總水頭完全相同。
該砂礫石墊層的頂面以粗砂找平，頂部與坡體試驗(yàn)土層之間布設(shè)一層網(wǎng)，防止上部土體 填料的細(xì)沙下漏進(jìn)入墊層。
該透水多孔管固定在每個(gè)滲流艙的土槽底部上，并在土槽相應(yīng)側(cè)壁位置開(kāi)孔向后伸出， 便于連接軟管；透水多孔管側(cè)壁周圍開(kāi)有孔，并外包濾網(wǎng)，防止泥沙進(jìn)入。
該滲流水位控制槽以連接軟管與透水多孔管相連，以方便調(diào)節(jié)水位控制槽的位置，獲 得不同的滲流工況；滲流水位控制槽平行于土槽布置，可在垂直于土槽方向上移動(dòng)。
該溢流隔板，以等間距布置于滲流水位控制槽，且位于各軟管相連孔位下游，板頂高度 略低于槽頂。
該滲流艙板高度取0.3 0.5倍土槽內(nèi)總填筑厚度(包括砂礫石墊層厚度)，同時(shí)伸入試驗(yàn) 土層至少5cm，艙板布置間距取0.7 1.0倍試驗(yàn)土層厚度。
進(jìn)一步，該砂礫石墊層的砂礫石粒徑為2 10mm，其頂面以粗砂找平，頂部與坡體試驗(yàn) 土層之間布設(shè)一層不銹鋼絲網(wǎng)，篩孔尺寸0.025 0.05mm，防止上部土體填料的細(xì)沙下漏進(jìn) 入墊層；
該透水多孔管的直徑取2 3.5cm，固定在每個(gè)滲流艙的土槽底部上，并在土槽相應(yīng)側(cè)壁 位置開(kāi)孔后伸出3 10cm，便于連接軟管；透水多孔管側(cè)壁周圍開(kāi)有孔，孔徑1 3rmn，孔 間距3 6cm，并外包濾網(wǎng)，防止泥沙進(jìn)入；該滲流水位控制槽以內(nèi)徑為1.5 2.5cm的連接 軟管與透水多孔管相連，以方便調(diào)節(jié)水位控制槽的位置，獲得不同的滲流工況；滲流水位控 制槽平行于土槽布置，可在垂直于土槽方向上移動(dòng)，其截面積大于0.03m2;
該溢流隔板以等間距布置于滲流水位控制槽，且位于各軟管相連孔位下游3 5cm，板頂 高度低于槽頂2 3cm。
該滲流水位控制槽的截面形狀包括圓弧形、矩形、梯形。
本發(fā)明一種模擬滲流一坡面流耦合侵蝕過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法，是在傳統(tǒng)的坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)方 法基礎(chǔ)上，對(duì)矩形截面實(shí)驗(yàn)土槽進(jìn)行改造，增加能提供和控制滲流的裝置，使得放水進(jìn)行坡 面流侵蝕試驗(yàn)的同時(shí)，在坡面上存在坡面流補(bǔ)給土中水(入滲)或者土中水補(bǔ)給坡面流(反 滲)的穩(wěn)定滲流，該穩(wěn)定滲流的滲透比降在坡面上處處相同。坡面上處處相同的穩(wěn)定滲流可 以測(cè)定或間接測(cè)定，所以坡面上一點(diǎn)的滲透比降即可描述整個(gè)坡面，總的滲流水量除以試驗(yàn) 坡面面積即可獲得單位面積的滲流水量。因此，改變滲透比降工況進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，觀測(cè)坡面 侵蝕過(guò)程，即可獲得滲流對(duì)坡面流侵蝕的影響規(guī)律。
本發(fā)明所述的滲流裝置，以分級(jí)定水頭供水而保證滲流穩(wěn)定，以分段式供水而保證滲流 在坡面上處處相同，其中滲流水位控制槽中設(shè)置與供水管路對(duì)應(yīng)數(shù)量的溢流隔板，各隔板 攔水形成分級(jí)定水頭供水，其水位即為試驗(yàn)土體底部邊界的總水頭，同時(shí)，為減小其邊界水頭的脈動(dòng)，在試驗(yàn)土體底部設(shè)置強(qiáng)透水的砂礫石墊層，并采用透水多孔管向砂礫石墊層進(jìn)行 橫向分布式供水，這可以實(shí)現(xiàn)滲流的穩(wěn)定；分段式供水是指，將試驗(yàn)土體在土槽縱軸線方向 分為很多段，每一段內(nèi)的供水獨(dú)立，其滲流底邊界的總水頭完全相同，而其坡面上則越靠近 土槽出口其總水頭越低，所以其坡面處的滲透比降方向傾向下游，分段越密則其方向越接近 坡面法線方向，反之則越偏離坡面法線方向。分段過(guò)密，不但不經(jīng)濟(jì)，而且其實(shí)施困難，但 分段過(guò)于稀疏則會(huì)導(dǎo)致坡面處的滲透比降不均勻(方向發(fā)散、大小不同)，因此，分段式供水 需確定一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)的分段距離。本發(fā)明所述的滲流裝置，其滲流情況可以調(diào)整滲流水位控制槽與土槽平行設(shè)置，且水 槽可以在土槽垂直方向移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)試驗(yàn)土體底部邊界的總水頭。當(dāng)滲流水位控制槽的水 位高于土槽中坡面流水面線時(shí)，實(shí)驗(yàn)土體中的水向坡面流補(bǔ)給(反滲)，相反則坡面流向土體 內(nèi)滲流(入滲)。本發(fā)明所述的砂礫石墊層，起著蓄積滲流用水、緩沖滲流供水過(guò)程中的脈動(dòng)水壓力，使 得試驗(yàn)土層滲流底邊界的水頭穩(wěn)定，其中在土槽底部等間距布置艙板，將土槽分隔為多個(gè) 艙，使得滲流過(guò)程中，每一個(gè)艙的砂礫石墊層供水獨(dú)立；在滲流艙砂礫石墊層底部中間位置 固定包裹濾網(wǎng)的透水多孔管，將滲流水位控制槽流入的水沿土槽寬度方向進(jìn)行分布式供水， 以使砂礫石墊層內(nèi)的孔隙水壓力均衡、穩(wěn)定。本發(fā)明所述的滲流水位控制槽被溢流隔板分隔為多段，其中溢流隔板起著攔水作用， 所攔蓄的水位即為相應(yīng)軟管連接的滲流艙砂礫石墊層中的供水水頭，其布置間距與艙板間距 相同，各溢流隔板的頂部在一條線上。本發(fā)明所述的水頭和滲水量測(cè)試裝置，分別測(cè)定滲流水頭和滲透進(jìn)入坡面流的總水量， 其中水頭可采用測(cè)壓管或孔隙水壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)定，滲水量可通過(guò)量測(cè)進(jìn)入和流出滲流水位 控制槽的水量差獲取。依據(jù)各滲流艙的水頭數(shù)據(jù)和坡面流水面線，采用有限元滲流程序可計(jì) 算發(fā)生在試驗(yàn)土體中的滲流分布情況，從而取得坡面土體的滲透受力狀態(tài)，可進(jìn)一步分析滲 流對(duì)坡面流侵蝕的影響和作用機(jī)理。利用實(shí)測(cè)滲水總量，可反算試驗(yàn)土體的滲流性能。與現(xiàn)有坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)土槽相比，本發(fā)明應(yīng)用分級(jí)定水頭供水和分段式供水 兩種方法，在坡面流侵蝕試驗(yàn)過(guò)程中，使得滲流在坡面上處處相同，滲流穩(wěn)定、均勻，實(shí)現(xiàn) 了對(duì)滲流一坡面流耦合侵蝕過(guò)程的有效模擬，更符合實(shí)際工程，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和揭示滲流對(duì) 坡面流侵蝕的作用機(jī)理、影響規(guī)律提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，可望為水土保持工程中的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供更 符合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)理論支持。本發(fā)明實(shí)施容易，操作簡(jiǎn)單、有效。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的滲流裝置布置示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的滲流控制示意圖(圖1所示實(shí)施例中A-A剖面)。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的滲透比降分布圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明是在傳統(tǒng)的坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)土槽基礎(chǔ)上，結(jié)合滲流控制理論，形成一 種滲流-坡面流共同作用下的土壤侵蝕實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置可實(shí)現(xiàn)土中滲流在坡面上 的均勻化和穩(wěn)定性，可定量研究滲流對(duì)坡面流侵蝕的作用過(guò)程和影響機(jī)理。實(shí)驗(yàn)裝置如圖l 2所示，其中有l(wèi).滲流水位控制槽；2.連接軟管；3.透水多孔管；4.砂礫石墊層；5.滲流艙板； 6.試驗(yàn)填土； 7.溢流隔板；8.土槽；9.不銹鋼絲網(wǎng)；IO.測(cè)壓管；ll.滲流供水閥。本發(fā)明中的滲流裝置主要包括滲流艙和滲流供水。滲流艙為試驗(yàn)土層提供穩(wěn)定的滲流底 部邊界水頭，包括透水多孔管3、砂礫石墊層4、不銹鋼絲網(wǎng)9和滲流艙板5;滲流供水為各滲流艙提供相同的滲透水壓力，包括滲流水位控制槽1 、溢流隔板7和連接軟管2。如圖l所示，滲流艙板5將土槽8分隔為多段，艙板高度可取0.3 0.5倍土槽內(nèi)總填筑 厚度(包括砂礫石墊層厚度)，同時(shí)伸入試驗(yàn)土層至少5cm，艙板布置間距可取0.7 1.0倍試 驗(yàn)土層厚度，艙板厚度無(wú)限制，以保證實(shí)驗(yàn)中的剛度要求即可。透水多孔管3直徑可取2 3.5cm，固定在每個(gè)滲流艙的土槽底部上，并在土槽相應(yīng)側(cè)壁位置開(kāi)孔后伸出3 10cm，便于 連接軟管。透水多孔管側(cè)壁周圍開(kāi)有孔，孔徑l 3mm，孔間距3 6cm，并外包濾網(wǎng)，防止 泥沙進(jìn)入。砂礫石墊層4的砂礫石粒徑為2 10mm，其頂部與坡體試驗(yàn)土層之間布設(shè)一層不 銹鋼絲網(wǎng)9，篩孔尺寸0.025 0.05mm，目的是防止上部土體填料的細(xì)沙下漏進(jìn)入墊層；對(duì)于 粒徑很小的粘土顆粒，由于具有較強(qiáng)的粘結(jié)力，可忽略粘土顆粒的下漏影響。砂礫石墊層頂 面可用粗砂找平，利于不銹鋼絲網(wǎng)的鋪設(shè)和上部土體裝填。滲流艙與滲流水位控制槽I之間，以連接軟管2相連，可方便調(diào)節(jié)水位控制槽的位置， 獲得不同的滲流工況。連接軟管2內(nèi)徑可取1.5 2.5cm。滲流水位控制槽平行于土槽8布置， 可在垂直于土槽方向上移動(dòng)，截面積大于0.03m2，其截面形狀不受限制(如圓弧形、矩形、 梯形)。溢流隔板7以等間距布置于滲流水位控制槽l，且位于各軟管相連孔位下游3 5cm, 板頂高度略低于槽頂2 3cm。每根軟管只對(duì)一個(gè)滲流艙供水，而軟管兩端連接孔位的連線垂 直于土槽內(nèi)的填土坡面。圖2示意了滲流裝置的工作原理。進(jìn)行土壤侵蝕試驗(yàn)之前，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)整滲流水位 控制槽l的位置，獲得要求的滲流水頭。在滲流水位控制槽內(nèi)水流穩(wěn)定后，向砂礫石墊層供 水，待試驗(yàn)土體含水量達(dá)到試驗(yàn)要求飽和度時(shí)，即可對(duì)坡面放水進(jìn)行侵蝕試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中以測(cè) 壓管或孔隙水壓力計(jì)跟蹤量測(cè)試驗(yàn)土層底部邊界水頭，觀測(cè)其數(shù)值和水頭的穩(wěn)定性。由此可 見(jiàn)，與傳統(tǒng)的坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)不同的地方，僅僅在于需要調(diào)整滲流水位控制槽l的位置以獲 取滿足要求的滲流水頭，所以實(shí)施容易，操作簡(jiǎn)單。試驗(yàn)中，由于滲流在均質(zhì)的試驗(yàn)土層中 發(fā)生，所以水頭差」/Z(見(jiàn)圖1)可定性反映滲透比降的相對(duì)大小，再結(jié)合有限元滲流程序可 定量計(jì)算出坡面上滲透比降的大小和方向。結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供如下實(shí)施例1) .土槽深度為80cm，槽內(nèi)砂礫石墊層填筑厚度為15cm，試驗(yàn)段土壤填筑厚度為45cm， 試驗(yàn)段填土長(zhǎng)度480cm;2) .艙板設(shè)置滲流艙板間距40cm，艙板高度25cm，艙板厚度2cm:3) .調(diào)整土槽坡度為25°,調(diào)整滲流水位控制槽位置，使得滲流水頭差J/Z-20cm;4) .打開(kāi)滲流供水閥，待坡面大面積滲水時(shí)，開(kāi)始坡面流放水，進(jìn)行坡面流侵蝕試驗(yàn)。 實(shí)施效果實(shí)驗(yàn)中，操作方便，可再現(xiàn)滲流一坡面流共同作用下的土壤侵蝕過(guò)程，向外滲流使得土壤侵蝕強(qiáng)烈，更符合存在向外滲流的坡面流侵蝕實(shí)際。由于砂礫石墊層的滲透系 數(shù)一般在1x10—'cm/s級(jí)，且厚度較小，而坡面土體的滲透系數(shù)一般小于lxi(T3cm/s,所以滲 流的水頭損失可認(rèn)為完全由試驗(yàn)土層產(chǎn)生。以試驗(yàn)土層為滲流介質(zhì)，采用滲流有限元程序計(jì) 算，可獲取其穩(wěn)定滲流結(jié)果。圖3為該實(shí)例在穩(wěn)定滲流過(guò)程中的滲透比降分布圖。由圖可見(jiàn)， 中部坡面的滲透比降大小幾乎相同，且方向一致，僅坡面兩端15cm范圍的滲透比降與平均 值有所偏離，不作為試驗(yàn)段即可。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉 本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng) 用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種滲流-坡面流耦合侵蝕過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于應(yīng)用分級(jí)定水頭和分段式供水方法，提出可提供和控制滲流的滲流裝置，在坡面流侵蝕試驗(yàn)過(guò)程中，使得滲流在坡面上處處相同，滲流穩(wěn)定、均勻且可根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)定量描述，實(shí)現(xiàn)對(duì)滲流-坡面流耦合侵蝕過(guò)程的有效模擬，可定量研究滲流對(duì)坡面流侵蝕過(guò)程的影響規(guī)律和作用機(jī)理。
2、 權(quán)利要求1中所述的滲流裝置，其特征在于其包括分級(jí)定水頭供水裝置滲流水 位控制槽中設(shè)置與滲流供水管路對(duì)應(yīng)數(shù)量的溢流隔板，各隔板攔水形成分級(jí)供水，其水位 即為侵蝕試驗(yàn)土體底部邊界的總水頭，同時(shí)，為減小其邊界水頭的脈動(dòng)，在試驗(yàn)土體底部 設(shè)置強(qiáng)透水的砂礫石墊層，并采用透水多孔管向砂礫石墊層進(jìn)行分布式供水。
3、 如權(quán)利要求2所述的滲流裝置，其特征在于還包括分段式供水方法及裝置應(yīng) 用滲流艙板，將試驗(yàn)土體、砂礫石墊層在土槽縱軸線方向分為若干段，每一段內(nèi)的供水獨(dú) 立，其滲流底邊界的總水頭完全相同。
4、 如權(quán)利要求2所述的滲流裝置，其特征在于該砂礫石墊層的頂面以粗砂找平，頂 部與坡體試驗(yàn)土層之間布設(shè)一層網(wǎng)，防止上部土體填料的細(xì)沙下漏進(jìn)入墊層。
5、 如權(quán)利要求2所述的滲流裝置，其特征在于該透水多孔管固定在每個(gè)滲流艙的土 槽底部上，并在土槽相應(yīng)側(cè)壁位置開(kāi)孔向后伸出，便于連接軟管；透水多孔管側(cè)壁周圍開(kāi) 有孔，并外包濾網(wǎng)，防止泥沙進(jìn)入。
6、 如權(quán)利要求2所述的滲流裝置，其特征在于該滲流水位控制槽以連接軟管與透 水多孔管相連，以方便調(diào)節(jié)水位控制槽的位置，獲得不同的滲流工況；滲流水位控制槽平 行于土槽布置，可在垂直于土槽方向上移動(dòng)。
7、 如權(quán)利要求2所述的滲流裝置，其特征在于該溢流隔板，以等間距布置于滲流水 位控制槽，且位于各軟管相連孔位下游，板頂高度略低于槽頂。
8、 如權(quán)利要求3所述的滲流裝置，其特征在于該滲流艙板高度取0.3 0.5倍土槽內(nèi)總填筑厚度，同時(shí)伸入試驗(yàn)土層至少5cm，艙板布置間距取0.7 1.0倍試驗(yàn)土層厚度，所 述"土槽內(nèi)總填筑厚度"包括砂礫石墊層厚度。
9、 如權(quán)利要求2所述的滲流裝置，其特征在于該砂礫石墊層的砂礫石粒徑為2 10mm，其頂面以粗砂找平，頂部與坡體試驗(yàn)土層之間布設(shè)一層不銹鋼絲網(wǎng)，篩孔尺寸 0.025 0.05mm，防止上部土體填料的細(xì)沙下漏進(jìn)入墊層；該透水多孔管的直徑取2 3.5cm，固定在每個(gè)滲流艙的土槽底部上，并在土槽相應(yīng) 側(cè)壁位置開(kāi)孔后伸出3 10cm，便于連接軟管;透水多孔管側(cè)壁周圍開(kāi)有？L，孔徑l 3mm， 孔間距3 6cm,并外包濾網(wǎng)，防止泥沙進(jìn)入；該滲流水位控制槽以內(nèi)徑為1.5 2.5cm的 連接軟管與透水多孔管相連，以方便調(diào)節(jié)水位控制槽的位置，獲得不同的滲流工況；滲流 水位控制槽平行于土槽布置，可在垂直于土槽方向上移動(dòng)，其截面積大于0.03m2;該溢流隔板以等間距布置于滲流水位控制槽，且位于各軟管相連孔位下游3 5cm， 板頂高度低于槽頂2 3cm。
10、 如權(quán)利要求2所述的滲流裝置，其特征在于該滲流水位控制槽的截面形狀包括圓 弧形、矩形、梯形。
全文摘要
一種水土保持實(shí)驗(yàn)技術(shù)的滲流-坡面流耦合侵蝕過(guò)程的實(shí)驗(yàn)方法及滲流裝置，在傳統(tǒng)的坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)滲流控制理論，應(yīng)用分級(jí)定水頭和分段式供水方法，增加可提供和控制滲流的裝置，使得放水進(jìn)行坡面流侵蝕試驗(yàn)的同時(shí)，在坡面上存在坡面流補(bǔ)給土中水(入滲)或者土中水補(bǔ)給坡面流(反滲)的穩(wěn)定滲流。在坡面流侵蝕試驗(yàn)過(guò)程中，滲流在坡面上處處相同，滲流穩(wěn)定、均勻且可根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)定量描述，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滲流—坡面流耦合侵蝕過(guò)程的有效模擬，并定量研究滲流對(duì)坡面流侵蝕過(guò)程的影響規(guī)律和作用機(jī)理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與存在滲流的坡面流侵蝕真實(shí)情況符合較好。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于存在滲流的各類坡面流侵蝕實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明實(shí)施簡(jiǎn)單，操作方便。
文檔編號(hào)G09B25/00GK101299306SQ20081003925
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者謝立全 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)