本實用新型涉及孔隙流模擬裝置領(lǐng)域，具體涉及一種“二元”結(jié)構(gòu)孔隙流的模擬裝置。

背景技術(shù)：

大孔隙流的研究是目前土壤水運動機理的研究熱點，標志著土壤物理學研究由均質(zhì)走向非均質(zhì)領(lǐng)域。大孔隙流是一種優(yōu)先流，土壤大孔隙中的水流可以繞過周圍大部分土壤基質(zhì)并且短時間內(nèi)到達土壤深層，產(chǎn)生大孔隙流，此時的非均質(zhì)流不再符合達西定律，土壤水分的流速和流量遠大于達西定律描述下的運動特性。

在青藏高原區(qū)域，土壤往往由大塊卵礫石和沙土組成，而這種土壤類型易形成土壤大孔隙，這也是導(dǎo)致高原區(qū)洪水頻發(fā)的根本原因，因此對于青藏高原區(qū)土壤的模擬為青藏高原區(qū)易形成洪水的原因提供理論支撐。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實用新型提供的“二元”結(jié)構(gòu)孔隙流的模擬裝置提供了對青藏高原區(qū)易形成洪水的原因的理論支撐。

為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

提供一種“二元”結(jié)構(gòu)孔隙流的模擬裝置，其包括透明箱、設(shè)置在透明箱正上方的人工模擬降雨器，設(shè)置在透明箱旁的高速攝像機，以及設(shè)置在透明箱內(nèi)的“二元”結(jié)構(gòu)土柱。

進一步地，“二元”結(jié)構(gòu)土柱包括填充在透明箱底部的破碎基巖層，破碎基巖層上的砂礫層，以及砂礫層上的植被土壤層。

進一步地，透明箱為1x1x1.5m的有機玻璃箱，透明箱的上端無蓋，箱底設(shè)置有排水孔。

進一步地，破碎基巖層的填充厚度為48-52cm。

進一步地，砂礫層的填充厚度為28-32cm。

進一步地，植被土壤層的填充厚度為18-22cm。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型可以模擬青藏高原區(qū)域的土壤分層結(jié)構(gòu)，利用染色示蹤與剖面圖像解譯相結(jié)合的方法，探討“二元”土壤結(jié)構(gòu)空隙中的水流運動模式，為青藏高原區(qū)易形成洪水的原因提供理論支撐。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，可實現(xiàn)“二元”土壤結(jié)構(gòu)空隙中的水流運動的全過程實時動態(tài)觀測。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為透明箱的剖視圖。

其中：1、透明箱；11、植被土壤層；12、砂礫層；13、破碎基巖層；2、人工模擬降雨器；3、高速攝像機。

具體實施方式

下面對本實用新型的具體實施方式進行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本實用新型，但應(yīng)該清楚，本實用新型不限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。

如圖1和圖2所示，該“二元”結(jié)構(gòu)孔隙流的模擬裝置包括透明箱1、設(shè)置在透明箱1正上方的人工模擬降雨器2，以及設(shè)置在透明箱1旁的高速攝像機3；透明箱1設(shè)置成1x1x1.5m的有機玻璃箱，透明箱1的上端無蓋，箱底設(shè)置有排水孔，透明箱1的底部填充有破碎巖石并形成破碎基巖層13，破碎基巖層13的填充厚度為48-52cm，且優(yōu)先設(shè)置為50cm；破碎基巖層13上填充有砂礫并形成砂礫層12，砂礫層12的填充厚度為28-32cm，且優(yōu)先設(shè)置為30cm；砂礫層12上填充有土壤并形成植被土壤層11，植被土壤層11的填充厚度為18-22cm，優(yōu)先設(shè)置為20cm，其土壤采用青藏高原野外原狀土。

在具體實施過程中，人工降雨模擬器2的有效降雨面積不小于2x2m，其雨強連續(xù)變化范圍為20-150mm/h，人工模擬降雨器2設(shè)置在透明箱1的正上方，與有機玻璃1保持5m左右的間距（可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)）。

高速攝像機3設(shè)置在透明箱1的側(cè)面，并保證高速攝像機3能同時攝錄植被土壤層11、砂礫層12和破碎基巖層13。

本實用新型在使用時，先將人工降雨模擬器2所噴灑的液體使用染色劑染色（染色劑可以選用亮藍、羅丹明B、熒光素、亞甲基藍或碘離子等），當染色后的溶液均勻噴灑在透明箱1內(nèi)，溶液將下滲，下滲的同時會對植被土壤層11、砂礫層12和破碎基巖層13進行染色，并在透明箱1的邊緣顯示出顏色變化，高速攝像機3將該顏色的變化過程拍攝下來，并利用電腦技術(shù)和圖像分析技術(shù)確定空隙中水流的運動模式，進而模擬青藏高原地區(qū)土壤中雨水的運動模式。

綜上所述，本實用新型可以模擬青藏高原區(qū)域的土壤分層結(jié)構(gòu)，探討“二元”土壤結(jié)構(gòu)空隙中的水流運動模式，為青藏高原區(qū)域易形成洪水的原因提供理論支撐。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，可實現(xiàn)“二元”土壤結(jié)構(gòu)空隙中的水流運動的全過程實時動態(tài)觀測。