一種多角度變徑式達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)裝置，屬于水文地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘察、水文地球化學(xué)、水文統(tǒng)計(jì)等諸多研究領(lǐng)域中，都需要 知道水文地質(zhì)中水分運(yùn)動(dòng)情況，對土壤等介質(zhì)中的水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究是地質(zhì)災(zāi)害防 治、地下水污染防治中重要的一環(huán)。作為土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律的重要參數(shù)之一，滲透系數(shù)測定 數(shù)值的準(zhǔn)確性與全面性能夠?qū)λ牡刭|(zhì)相關(guān)研究起到促進(jìn)作用。
[0003] 滲透系數(shù)可以通過多種途徑進(jìn)行測定，在實(shí)際工作中，有三種方法比較常用:野外 測定，實(shí)驗(yàn)室測定，或者根據(jù)顆粒粒徑、粒徑分布規(guī)律或簡單的水里學(xué)模型估算的經(jīng)驗(yàn)或半 經(jīng)驗(yàn)方法。三種方法相比，實(shí)驗(yàn)室測定具有較多優(yōu)點(diǎn)。作為實(shí)驗(yàn)室測定的主要工具，達(dá)西滲 流實(shí)驗(yàn)裝置影響著滲透系數(shù)的測定。
[0004] 近年來，國內(nèi)外出現(xiàn)了大量測量滲透系數(shù)的裝置，例如，由前人研制的一種土壤滲 透系數(shù)測定裝置，它可以測定特定裝置所容納的土樣滲透系數(shù)，能夠通過水位刻度讀取注 水體積，但是該裝置不能調(diào)節(jié)水流流速以及實(shí)驗(yàn)裝置角度，不能全面測定滲透系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，并提供一種多角度變徑式達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn) 裝置，可調(diào)節(jié)水流流速和裝置偏角，探究水流流速以及滲流角度對達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)的影響。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種多角度變徑式達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)裝置，包 括支撐單元、流速調(diào)節(jié)單元、角度調(diào)節(jié)單元、變徑滲流單元和測壓單元;所述支撐單元包括 底座和豎直安裝于底座上的溢水箱支架;所述流速調(diào)節(jié)單元包括升降機(jī)構(gòu)、溢水箱、進(jìn)水軟 管、水龍頭和三通接頭，三通接頭的三個(gè)接口分別與水龍頭、溢水箱和進(jìn)水軟管連通;所述 角度調(diào)節(jié)單元包括滲流柱支架和支撐板，滲流柱支架豎直安裝于底座上，支撐板鉸接固定 于滲流柱支架上;所述變徑滲流單元包括出水軟管、流量計(jì)和變徑滲流腔，所述變徑滲流腔 為內(nèi)腔尺寸沿軸線漸變的柱狀容器，變徑滲流腔固定于支撐板上，變徑滲流腔的入口與進(jìn) 水軟管連接、出口與出水軟管連接，流量計(jì)安裝于出水軟管上;所述測壓單元包括測壓板、 致密紗網(wǎng)以及由測壓管、連接口和滲流管順序連接構(gòu)成的測壓組件，測壓板上設(shè)有高度刻 度，測壓管安裝于測壓板上，滲流管的入口端固定于變徑滲流腔中，致密紗網(wǎng)包裹于滲流管 固定于變徑滲流腔中的部分上。
[0007] 所述變徑滲流腔由2個(gè)變徑滲流柱通過連接管連通構(gòu)成，所述變徑滲流柱為水平 放置的四棱臺形容器，連接管的兩端分別固定于兩個(gè)變徑滲流柱面積最大的端面上。
[0008] 變徑滲流柱的頂蓋為活動(dòng)蓋板，頂蓋嵌入變徑滲流柱的內(nèi)腔中并且通過密封圈與 內(nèi)腔過盈配合。
[0009] 所述測壓單元包括測壓板、4個(gè)以上致密紗網(wǎng)和4個(gè)以上測壓組件，各變徑滲流柱 中均固定有2根以上滲流管，滲流管位于變徑滲流柱中的部分垂直于變徑滲流柱的軸線，位 于同一變徑滲流柱中的各滲流管沿變徑滲流柱軸向均布。
[0010] 所述角度調(diào)節(jié)單元由滲流柱支架、鉸接器和支撐板構(gòu)成，滲流柱支架豎直安裝于 底座上，支撐板通過鉸接器安裝于滲流柱支架的頂部，所述鉸接器由螺紋緊固件和兩個(gè)帶 通孔的半圓形直板構(gòu)成，兩個(gè)半圓形直板的直邊與支撐板的下表面固連，滲流柱支架的頂 部開設(shè)有螺紋孔，兩個(gè)半圓形直板通過螺紋緊固件與滲流柱支架連接，半圓形直板的半圓 表面上設(shè)有角度刻度。
[0011] 所述溢水箱內(nèi)部設(shè)有高度小于溢水箱箱壁高度的隔板，溢水箱通過隔板分隔為兩 個(gè)腔室，兩個(gè)腔室上分別設(shè)有排水口和溢水口，溢水口通過三通接頭與進(jìn)水軟管連通。
[0012] 所述滲流管為塑料管，測壓管為玻璃管，進(jìn)水軟管與出水軟管均為硅膠軟管，流量 計(jì)為玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
[0013] 所述變徑滲流腔內(nèi)部的入口處與出口處均設(shè)有篩板，所述篩板為透水孔板。
[0014] 所述升降機(jī)構(gòu)為定滑輪機(jī)構(gòu)，定滑輪機(jī)構(gòu)的滑輪固定于溢水箱支架的頂端，溢水 箱支架上設(shè)有繞線手柄，定滑輪機(jī)構(gòu)的拉繩的一端與溢水箱連接、另一端與繞線手柄連接。
[0015] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的多角度變徑式達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)裝置，主體包括5 個(gè)功能單元：1、支撐單元，為整個(gè)裝置提供支撐和安裝位;2、流速調(diào)節(jié)單元，實(shí)現(xiàn)滲流水流 的流速調(diào)節(jié)，包括升降機(jī)構(gòu)、溢水箱、進(jìn)水軟管、水龍頭和三通接頭，溢水箱中存儲滲流水， 水流具有壓力水頭、位置水頭和流速水頭，在本實(shí)驗(yàn)裝置中，由于壓力水頭較小可以忽略不 計(jì)，升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)溢水箱的高度即滲流水的位置水頭，進(jìn)而調(diào)節(jié)水流的流速，當(dāng)位置水頭一 定時(shí)，通過水龍頭流速的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)進(jìn)水口進(jìn)水流速;3、角度調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)變徑滲 流腔傾斜角度，角度調(diào)節(jié)量可以通過角度刻度讀出，能夠驗(yàn)證多角度達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn);4、變徑 滲流單元，水流在變徑滲流腔中滲透入腔內(nèi)填充的土樣中，變徑滲流腔的內(nèi)腔尺寸沿軸線 漸變，通過變徑滲流腔能夠驗(yàn)證在變徑因素下的達(dá)西滲流，創(chuàng)新了達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證裝置， 能夠加深實(shí)驗(yàn)人員或?qū)W習(xí)人員對達(dá)西滲流的理解;5、測壓單元，用于測定變徑滲流柱內(nèi)腔 中不同位置的滲流壓力，滲流管固定于變徑滲流柱中的部分上包裹致密紗網(wǎng)，避免變徑滲 流柱中填充的土壤顆粒堵塞滲流管。
[0016] 變徑滲流腔由2個(gè)變徑滲流柱通過連接管連通構(gòu)成，2個(gè)變徑滲流柱形狀和尺寸完 全相同，均為水平放置的四棱臺形容器，連接管的兩端分別固定于兩個(gè)變徑滲流柱面積最 大的端面上，兩個(gè)變徑滲流柱(大端面)相對連通，能夠雙向驗(yàn)證變徑達(dá)西滲流的準(zhǔn)確性，即 小端面進(jìn)水大端面出水的變徑滲流柱與大端面進(jìn)水小端面出水的變徑滲流柱兩者達(dá)西滲 流同時(shí)成立;兩個(gè)變徑滲流柱通過連接管連通，保證兩變徑滲流柱在實(shí)驗(yàn)時(shí)具有相同的進(jìn) 水方式（即水流穩(wěn)定時(shí)進(jìn)水速率、進(jìn)水量均相同），以保證兩變徑滲流柱的實(shí)驗(yàn)因素相同，兩 變徑滲流柱之間進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性;每個(gè)變徑滲流柱中均固定有2根以 上滲流管，通過多根滲流管測定變徑滲流柱不同尺寸處滲流水的水頭，加深實(shí)驗(yàn)人員或?qū)W 習(xí)人員對達(dá)西滲流的理解。
[0017] 變徑滲流柱的頂蓋為活動(dòng)蓋板，頂蓋通過密封圈與內(nèi)腔過盈配合，變徑滲流柱的 可拆分結(jié)構(gòu)便于土樣的裝填以及篩板的安裝，密封圈防止變徑滲流柱漏水漏氣;變徑滲流 腔內(nèi)部的入口處與出口處均設(shè)有篩板，篩板減緩水流對土樣的沖刷，使得水流通過篩板的 網(wǎng)孔滲透入土樣中；水箱內(nèi)部設(shè)有高度小于溢水箱箱壁高度的隔板，溢水箱通過隔板分隔 為兩個(gè)腔室，分別為帶排水口的排水腔和帶溢水口的溢水腔，當(dāng)溢水箱內(nèi)的水位高于隔板 的高度時(shí)，溢水腔中多余的水流入排水腔中并經(jīng)由排水口排出，保證水流的位置水頭維持 不變。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的多角度變徑式達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0019] 1、本裝置直接通過玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)算滲流流量，沒有實(shí)驗(yàn)誤差；
[0020] 2、通過水龍頭調(diào)節(jié)水流流速，并且水流流速能夠通過玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀出，能夠 定性驗(yàn)證不同水流流速下的達(dá)西定律；
[0021] 3、通過角度調(diào)節(jié)單元、變徑滲流單元能夠驗(yàn)證在不同角度下的達(dá)西滲流，加深實(shí) 驗(yàn)人員或?qū)W習(xí)人員對達(dá)西滲流的理解。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明提供的多角度變徑式達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為鉸接器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 其中，1-底座，2-變徑滲流柱，3-測壓管，4-測壓板，5-連接口，6-滲流管，7-致密紗 網(wǎng)，8-連接管，9-支撐板，10-鉸接器，11-滲透柱支架，12-篩板，13-隔板，14-溢水箱，15-水 龍頭，16-拉繩，17-繞線手柄，18-滑輪，19-三通接口，20-進(jìn)水軟管，21-溢水箱支架，22-出 水軟管，23-玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，24-高度刻度，25-螺紋緊固件，26-角度刻度，27-溢水口，28-排水口。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)具體說明，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以下 實(shí)施例。
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