一種土遺址專用雨蝕模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是土遺址專用雨蝕模擬裝置，該裝置包括：水箱水泵模塊，噴嘴切換控制模塊，噴嘴支架模塊、流量壓力測量模塊、流量控制模塊。水箱水泵模塊、流量壓力測量模塊、流量控制模塊組成一個子裝配；噴頭切換模塊和支架模塊組成一個子裝配；試驗時兩者通過軟管相連。本發(fā)明通過模擬不同降雨強度，實現(xiàn)不同區(qū)域自然降雨的雨蝕作用的模擬，對研究土建筑遺址在雨蝕作用下的破壞作用，創(chuàng)造了規(guī)范的大型現(xiàn)場試驗，在土遺址保護研究方面，向科學(xué)化、規(guī)范化發(fā)展有著積極的促進作用。
【專利說明】
一種土遺址專用雨蝕模擬裝置[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及土遺址試驗研究模擬西北干旱區(qū)強降雨沖蝕作用，具體的說是一種能夠可視可調(diào)、強度可變的雨蝕模擬裝置，反映西北干旱區(qū)各級降雨強度。主要應(yīng)用于土遺址保護領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于巖土工程等相關(guān)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0003]我國西北地區(qū)的新疆、甘肅、寧夏和陜西境內(nèi)遺存許多古代土建筑遺址，種類繁多，西北地區(qū)的古代建筑土遺址大部分是由粉土、粉質(zhì)粘土或沙土夯筑而成，其由于純屬土質(zhì)建筑，極其脆弱，在長期自然和人為因素影響下，遺址本體突顯不同類型的病害。尤其在強風(fēng)和強降雨雨點撞擊沖蝕和匯集水流沖刷作用下，遺址本體突顯不同程度的破壞一般有兩種，一種是在強降雨雨點沖擊作用下，遺址本體表面被直接破壞且隨著水滴的飛濺而不同程度的飛濺溢出。土遺址本體顆粒在反復(fù)的沖擊和軟化作用下大面積流失，另外一種是由于雨水匯集形成遺址表面的凈流，遺址地層顆粒的流失在暴曬作用下形成突顯的片狀周圍起翹，在太陽光反復(fù)照曬下遺址區(qū)域塊體大面積脫落，甚至引起局部區(qū)域性崩塌。為了準確掌握遺址本體在雨蝕作用下的破壞機理，在長期工程實踐和現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上，使用一套相對恒定雨蝕模擬裝置，已經(jīng)較有效的解決了現(xiàn)場的實際問題。然而，單一的降雨強度和無法準確計量的出水量無法準確模擬降雨級別。因此，研制一套高精度、可控性強、技術(shù)參數(shù)全面、操作規(guī)范、可視化的土遺址專用雨蝕模擬裝置，在土遺址保護中發(fā)揮作用。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述，本發(fā)明的目的旨在提供一種土遺址專用雨蝕模擬裝置，通過該裝置能準確有效模擬不同區(qū)域降雨強度和降雨狀態(tài)，最大程度的利用設(shè)備較準確的模擬自然降雨的侵蝕作用，為較廣范圍強降雨侵蝕土遺址破壞機制的研究奠定基礎(chǔ)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):一種土遺址專用雨蝕模擬裝置，主要包括:水箱水栗模塊，噴嘴切換控制模塊，噴嘴支架模塊、流量壓力測量模塊和流量控制模塊。
[0007]水箱水栗模塊包括:水箱、液位計、液位開關(guān)、溢水管、供水球閥、過濾器、水栗及調(diào)壓閥，水箱內(nèi)設(shè)置液位計、液位開關(guān)，與水箱連接溢水管上裝有供水球閥、過濾器和水栗，水栗與調(diào)壓閥連接，通過調(diào)壓閥與水箱連通；噴嘴切換控制模塊包括:相互連接的噴嘴切換檔位器和電磁閥，電磁閥通過軟管與壓力變送器連接；噴嘴支架模塊包括:底座、噴嘴、噴射角度調(diào)整夾具、高度調(diào)整夾具、水平方向調(diào)整夾具、傾角儀及高度標尺;底座上支撐架的橫桿上分別通過噴射角度調(diào)整夾具、高度調(diào)整夾具、水平方向調(diào)整夾具固定橫桿上的噴嘴和傾角儀；流量壓力測量模塊包括:流量計、壓力變送器及其流量顯示器;調(diào)節(jié)器與相互連接的流量計顯示器、流量計、壓力變送器和壓力顯示器連接；流量控制模塊包括:調(diào)節(jié)器、檔位器、繼電器、變頻器;變頻器分別與繼電器、報警器、供電開關(guān)和水栗連接，繼電器與檔位器連接，檔位器與調(diào)節(jié)器連接，供電開關(guān)與發(fā)電機連接； 水箱水栗模塊、流量壓力測量模塊、流量控制模塊相互連接組成一個子裝配，噴頭切換模塊和支架模塊相互連接組成一個子裝配，兩個子裝配通過軟管相連；本發(fā)明的優(yōu)點和產(chǎn)生的有益效果是:(1)本發(fā)明裝置可控性強，降雨強度信息可由壓力變送器提供的水壓值和流量計提供的水流量值得出，雨滴粒徑可通過噴嘴切換檔位器切換不同的噴頭實現(xiàn)，并可由噴射角度調(diào)整夾具、高度調(diào)整夾具調(diào)整橫桿調(diào)整噴嘴噴雨的方向和高度，記錄試驗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)現(xiàn)場較寬降雨強度的模擬，用于土遺址雨蝕破壞機制研究；(2)噴水嘴噴水較為均勻，操作科學(xué)規(guī)范，效率相對提高。
[0008](3)方便野外工作。土遺址專用雨蝕模擬裝置，方便攜帶，操作簡單，完全實現(xiàn)了多降雨強度、多距離雨蝕作用的可能。在土遺址保護研究方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0009]【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的示意圖。
[0011]圖2是圖1噴嘴切換模塊及支架示意圖?！揪唧w實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明再作進一步的說明:參見圖1-2，一種土遺址專用雨蝕模擬裝置，主要包括:水箱水栗模塊，噴嘴切換控制模塊，噴嘴支架模塊、流量壓力測量模塊和流量控制模塊。水箱水栗模塊、流量壓力測量模塊、 流量控制模塊組成一個子裝配通過軟管與噴頭切換模塊和支架模塊組成一個子裝配相連。 各模塊之間的關(guān)系分述如下:水箱水栗模塊包括:水箱1、液位計2、液位開關(guān)3、溢水管4、供水球閥5、過濾器6、水栗7 及調(diào)壓閥8,水箱1上設(shè)置液位計2、液位開關(guān)3,與水箱1連接溢水管4上裝有供水球閥5、過濾器6和水栗7,水栗7與調(diào)壓閥8連接，且通過調(diào)壓閥8與水箱1連通。水箱1提供試驗所需的水源:液位計2用于指示水箱1的高度;液位開關(guān)3用于水箱1低液位時保護水栗7;溢水管4用于水箱1水位過高時排水;過濾器6過濾水中雜質(zhì)，避免損傷和堵塞水栗7、閥門及降雨噴頭19。 [〇〇13]噴嘴切換控制模塊包括:相互連接的噴嘴切換檔位器17和電磁閥18,電磁閥18通過軟管24與壓力變送器14連接;其中，切換檔位器17和電磁閥18組成噴頭切換的自動控制回路。[〇〇14]噴嘴支架模塊包括:底座20、噴嘴19、噴射角度調(diào)整夾具25、高度調(diào)整夾具26、水平方向調(diào)整夾具27、傾角儀28及高度標尺;底座20上支架的橫桿上分別置有噴射角度調(diào)整夾具25、高度調(diào)整夾具26、水平方向調(diào)整夾具27固定橫桿上的噴嘴19和傾角儀28;通過噴射角度調(diào)整夾具25,橫桿的角度可在空間360°范圍內(nèi)調(diào)整;通過高度調(diào)整夾具26,橫桿的高度可在30cm?150cm內(nèi)調(diào)整。[0〇15] 流量壓力測量模塊包括:流量計13、壓力變送器14及其流量顯示器15;調(diào)節(jié)器9與相互連接的流量計顯示器16、流量計13、壓力變送器14和壓力顯示器15連接;該模塊記錄試驗時噴頭19的工作狀態(tài)，即降雨流量及水壓，作為重復(fù)性試驗的參考參數(shù)。[〇〇16] 流量控制模塊包括:調(diào)節(jié)器9、檔位器10、繼電器11、變頻器12。變頻器12分別與繼電器11、報警器23、供電開關(guān)21和水栗7連接，繼電器11與檔位器10連接，檔位器10與調(diào)節(jié)器 9連接，供電開關(guān)21與發(fā)電機22連接;檔位器10對應(yīng)于不同的變頻器12頻率和水流量，從而實現(xiàn)降雨流量的分檔控制。調(diào)節(jié)器9中輸入降雨流量設(shè)定值，由流量計13反饋流量信號給調(diào)節(jié)器9，調(diào)節(jié)器9自動調(diào)整水栗7的頻率，達到降雨流量設(shè)定值，實現(xiàn)水流量的閉環(huán)自動控制。 [〇〇17]主要的試驗操作程序為:(1)在水箱1中灌入水，灌入水量不超過外置液位計2，否則灌入水會從上溢水管4中溢出。[〇〇18] (2 )啟動流量控制模塊中的電源22相連的開關(guān)按鈕21，并通過撥動檔位器10旋鈕按照降雨等級確認噴嘴19的降雨量和出水嘴壓力。[〇〇19] (3)調(diào)整噴雨噴嘴支架的角度，一般水平角度可根據(jù)實驗對象確定適當(dāng)距離即可， 垂直角度盡量控制在45°-60°之間更加符合自然降雨狀體，特殊情況可根據(jù)實際情況調(diào)整。
[0020] (4)打開總閥門，根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整水壓和出水量，以及噴嘴19的角度等，直至滿足設(shè)計試驗要求。
【主權(quán)項】
1.一種土遺址專用雨蝕模擬裝置，主要包括:水箱水栗模塊，噴嘴切換控制模塊，噴嘴 支架模塊、流量壓力測量模塊和流量控制模塊，水箱水栗模塊、流量壓力測量模塊和流量控 制模塊相互連接組成一個子裝配，噴頭切換模塊和支架模塊相互連接組成一個子裝配，兩 個子裝配通過軟管相連，其特征是:水箱水栗模塊包括:水箱(1)、液位計(2)、液位開關(guān)(3)、溢水管(4)、供水球閥(5)、過濾 器(6)、水栗(7)及調(diào)壓閥(8)，水箱(1)內(nèi)設(shè)置液位計(2)、液位開關(guān)(3)，與水箱(1)連接溢水 管(4)上裝有供水球閥(5)、過濾器(6)和水栗(7)，水栗(7)與調(diào)壓閥(8)連接，通過調(diào)壓閥(8)與水箱(1)連通；噴嘴切換控制模塊包括:相互連接的噴嘴切換檔位器(17)和電磁閥(18)，電磁閥(18) 通過軟管(24)與壓力變送器(14)連接；噴嘴支架模塊包括:底座(20)、噴嘴(19)、噴射角度調(diào)整夾具(25)高度調(diào)整夾具(26)、 水平方向調(diào)整夾具(27)、傾角儀(28)及高度標尺;底座(20)上支撐架的橫桿上分別通過噴 射角度調(diào)整夾具(25)、高度調(diào)整夾具(26)、水平方向調(diào)整夾具(27)固定橫桿上的噴嘴(19) 和傾角儀(28);流量壓力測量模塊包括:流量計(13)、壓力變送器(14)及其流量顯示器(15);調(diào)節(jié)器(9)與相互連接的流量計顯示器(16)、流量計(13)、壓力變送器(14)和壓力顯示器(15)連 接；流量控制模塊包括:調(diào)節(jié)器(9)、檔位器(10)、繼電器(11)、變頻器(12);變頻器(12)分 別與繼電器(11)、報警器(23)、供電開關(guān)(21)和水栗(7)連接，繼電器(11)與檔位器(10)連 接，檔位器(10)與調(diào)節(jié)器(9)連接，供電開關(guān)(21)與發(fā)電機(22)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土遺址專用雨蝕模擬裝置，其特征在于:噴嘴支架模塊 中，噴射角度調(diào)整夾具(25)調(diào)整橫桿的角度的范圍為空間360° ;高度調(diào)整夾具(26)調(diào)整橫 桿高度范圍在30cm?150cm內(nèi)。
【文檔編號】G01N17/00GK105973789SQ201610275323
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】王旭東, 郭青林, 裴強強, 李慶, 楊善龍, 姜聞, 趙國靖
【申請人】敦煌研究院, 上海佐竹冷熱控制技術(shù)公司