一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法

摘要

本发明公开一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法，涉及水土保持技术领域，包括供液机构、降雨机构、支撑机构和溅蚀机构，降雨机构包括雨滴发生器、供液筒、平移驱动组件和雨量筒，雨滴发生器包括槽体和多个针头，槽体底部设置有多个通孔，针头用于安装于通孔上，多个针头分为多种型号，不同型号的针头的内径不同，供液筒上设置有位移传感器；供液机构包括水箱、止水夹、软管和流量控制器，位移传感器与流量控制器信号连接；溅蚀机构位于支撑板的下方，溅蚀机构包括支架、活动槽、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘和溅蚀环刀。该试验装置及试验方法能够进行降雨强度连续变换的土壤溅蚀试验，操作简单，适用范围广。

权利要求

1.一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，包括供液机构、降雨机构、支撑机构和溅蚀机构，所述支撑机构包括支撑架和设置于所述支撑架上方的支撑板，所述支撑板中部设置有开口，所述降雨机构包括雨滴发生器、供液筒、平移驱动组件和雨量筒，所述雨滴发生器包括槽体和多个针头，所述槽体设置于所述支撑板上并与所述开口位置相对应，所述槽体底部设置有多个通孔，所述针头用于安装于所述通孔上，且所述针头位于所述槽体下方，多个所述针头分为多种型号，不同型号的所述针头的内径不同，根据试验需求将不同型号的所述针头沿所述槽体的长度方向依次安装于多个所述通孔上；所述供液筒为下端敞口结构，所述供液筒的下端与所述槽体底部的上表面相贴合，所述平移驱动组件用于驱动所述供液筒在所述槽体中沿长度方向运动，所述供液筒上设置有位移传感器；

所述供液机构包括水箱、止水夹、软管和流量控制器，所述水箱设置于所述槽体上方，所述水箱通过所述软管与所述供液筒上端连接，所述止水夹和所述流量控制器均设置于所述软管上，所述位移传感器与所述流量控制器信号连接；所述溅蚀机构位于所述支撑板的下方，所述溅蚀机构包括支架、活动槽、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘和溅蚀环刀，所述活动槽一侧与所述支架转动连接，所述角度调节组件用于调节所述活动槽的倾斜角度，所述活动槽中安装有所述传送组件，所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，所述溅蚀环刀用于放入所述溅蚀盘中，所述溅蚀盘底部设置有多个排水孔。

2.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述降雨机构还包括两个限位绳，所述限位绳的两端分别与所述槽体的左右两端连接，所述供液筒的前后两侧对称设置有两个条形卡槽，一个所述限位绳安装于一个所述条形卡槽中，所述供液筒下端包裹有橡胶。

3.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述平移驱动组件包括两个驱动电机和两个连接绳，两个所述驱动电机分别固定于所述支撑板的左右两端，所述供液筒的左右两侧分别固定有一个所述连接绳，一个所述连接绳缠绕于一个所述驱动电机的输出轴上。

4.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述支撑架包括四个可调支腿，所述可调支腿包括多个套筒、锁紧螺钉和多个由上至下依次连接的伸缩管，最上端的所述伸缩管固定于所述支撑板下方，各所述伸缩管下端设置有一个所述套筒，下方的所述伸缩管套设于相邻的上方的所述伸缩管中，各所述套筒下端的侧壁上安装有一个所述锁紧螺钉。

5.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述角度调节组件包括千斤顶、立柱、托盘、滑块和滑轨，所述滑轨沿长度方向固定于所述活动槽底部的下表面，所述滑块滑动安装于所述滑轨上，所述托盘固定于所述支架下部，所述千斤顶安装于所述托盘中，所述千斤顶上设置有所述立柱，所述立柱上端与所述滑块铰接，所述支架底部设置有多个滑轮。

6.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述溅蚀机构还包括角度盘、指针和两个支块，所述活动槽一侧的前后两端分别固定有一个连接杆，两个所述支块分别固定于所述支架一侧的前后两端，一个所述连接杆转动安装于一个所述支块中，所述角度盘固定于一个所述支块上，所述指针固定于一个所述连接杆的外端圆面上，且所述指针沿所述连接杆的外端圆面的径向延伸设置，所述指针与所述角度盘位置相对应。

7.根据权利要求1所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述传送组件包括传送电机、传送带、链条、第一齿轮、第二齿轮、主动轴和从动轴，所述主动轴和所述从动轴分别转动安装于所述活动槽的左右两端，所述传送带绕设于所述主动轴和所述从动轴上，所述传送电机安装于所述活动槽一端，所述第一齿轮固定于所述传送电机的输出轴上，所述第二齿轮固定于所述主动轴上，所述链条绕设于所述第一齿轮和所述第二齿轮上。

8.根据权利要求7所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，其特征在于，所述传送带上设置有固定架，所述溅蚀盘设置于所述固定架上，所述溅蚀盘中设置有环刀固定卡扣，所述环刀固定卡扣用于安装所述溅蚀环刀。

9.一种基于如权利要求1‑8中任一项所述的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将风干、过筛后的土样填入所述溅蚀环刀，根据容重计算填入量，再喷水湿润土壤，使土壤达到相应的含水量；

步骤二、根据试验需求将不同型号的所述针头沿所述槽体的长度方向依次安装于多个所述通孔上，打开所述止水夹，使水由所述软管流经所述流量控制器再流向所述供液筒，所述位移传感器用于测定所述供液筒与所述槽体一端的初始位置之间的距离，位移在L时的降雨量可以根据所述针头的内径和数量计算得到，不同位移对应的流量可根据计算结果提前设定，由所述位移传感器反馈给所述流量控制器进行流量调节，使得所述供液筒内水位达到试验要求并保持不变；

步骤三、将所述雨量筒放置在所述槽体的初始位置的正下方，多次测量初始位置处的降雨量和降雨强度并计算降雨量和降雨强度的实际平均值，同时可计算降雨均匀度，可与降雨量和降雨强度的设计值做对比，若降雨量和降雨强度的实际平均值与降雨量和降雨强度的设计值不同，通过调节所述流量控制器使得降雨量和降雨强度的实际平均值与降雨量和降雨强度的设计值一致，并保证降雨均匀度达到85%；

步骤四、通过所述角度调节组件调整活动槽的倾斜角度；

步骤五、通过所述平移驱动组件将所述供液筒调节至初始位置，采用塞子将所述溅蚀盘上的所述排水孔堵住，将装有土样的所述溅蚀环刀放入所述溅蚀盘中，并用盖子将所述溅蚀盘盖住，然后将所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，并使得所述溅蚀盘位于所述供液筒正下方，通过调节所述平移驱动组件和所述传送组件使得所述供液筒与所述溅蚀盘在运动时保持在竖直方向上位置相对应；

步骤六、打开所述平移驱动组件和所述传送组件，同时拿起所述盖子并开始计时，使得所述供液筒和所述溅蚀盘同步运动；

步骤七、计时时间到时，所述溅蚀盘运动到终点，及时从所述传送组件上将所述溅蚀盘取下，关闭所述平移驱动组件和所述传送组件，关上所述止水夹；

步骤八、将所述溅蚀盘由所述传送组件上取下，再将所述溅蚀环刀和所述塞子取下，通过所述排水孔收集溅蚀出来的土壤颗粒，经过烘干称重、湿筛和养分实验，获取溅蚀量和土壤团聚体及养分的指标。

说明书

一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水土保持技术领域，特别是涉及一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法。

背景技术

[0002] 土壤侵蚀是限制当今人类生存和发展的全球性问题之一，不仅会导致土壤资源的流失和土地生产力下降从而影响农业生产，侵蚀产生的泥沙还会造成河塘、水库的淤积和
水体面源污染。土壤侵蚀严重影响全球社会经济与环境的可持续发展。我国是世界上土壤
侵蚀最严重的国家之一，侵蚀的面积广、强度大、危害严重。因此，对于土壤侵蚀的研究至关
重要。

[0003] 水力侵蚀是全球分布最广的一种土壤侵蚀形式。溅蚀是水力侵蚀的最初形式，是指由于降雨雨滴打击土壤表层导致土壤颗粒分散和迁移的一种侵蚀过程，是土壤侵蚀过程
的前期阶段和关键环节，为坡面土壤侵蚀提供了丰富的物质基础。

[0004] 目前，土壤溅蚀的研究主要是在模拟降雨或者天然降雨条件下借助相关设备进行定量研究。但现有的人工模拟降雨系统由于其局限性，不能很好的模拟雨滴打击地表过程。
新型的针式降雨系统虽然可以较好的还原雨滴打击地表过程，且能够模拟不同降雨强度、
不同雨滴直径的溅蚀过程，但其多用于进行单雨强情况下的研究，无法探索自然降雨状态
下连续降雨过程中雨滴大小变化对地表土壤溅蚀的影响过程。

发明内容

[0005] 为解决以上技术问题，本发明提供一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法，能够进行降雨强度连续变换的土壤溅蚀试验，操作简单，适用范围广。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0007] 本发明提供一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置，包括供液机构、降雨机构、支撑机构和溅蚀机构，所述支撑机构包括支撑架和设置于所述支撑架上方的支撑板，所
述支撑板中部设置有开口，所述降雨机构包括雨滴发生器、供液筒、平移驱动组件和雨量
筒，所述雨滴发生器包括槽体和多个针头，所述槽体设置于所述支撑板上并与所述开口位
置相对应，所述槽体底部设置有多个通孔，所述针头用于安装于所述通孔上，且所述针头位
于所述槽体下方，多个所述针头分为多种型号，不同型号的所述针头的内径不同，所述供液
筒为下端敞口结构，所述供液筒的下端与所述槽体底部的上表面相贴合，所述平移驱动机
构用于驱动所述供液筒在所述槽体中沿长度方向运动，所述供液筒上设置有位移传感器；
所述供液机构包括水箱、止水夹、软管和流量控制器，所述水箱设置于所述槽体上方，所述
水箱通过所述软管与所述供液筒上端连接，所述止水夹和所述流量控制器均设置于所述软
管上，所述位移传感器与所述流量控制器信号连接；所述溅蚀机构位于所述支撑板的下方，
所述溅蚀机构包括支架、活动槽、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘和溅蚀环刀，所述活动槽
一侧与所述支架转动连接，所述角度调节组件用于调节所述活动槽的倾斜角度，所述活动
槽中安装有所述传送组件，所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，所述溅蚀环刀用于放入所
述溅蚀盘中，所述溅蚀盘底部设置有多个排水孔。

[0008] 优选地，所述降雨机构还包括两个限位绳，所述限位绳的两端分别与所述槽体的左右两端连接，所述供液筒的前后两侧对称设置有两个条形卡槽，一个所述限位绳安装于
一个所述条形卡槽中，所述供液筒下端包裹有橡胶。

[0009] 优选地，所述平移驱动组件包括两个驱动电机和两个连接绳，两个所述驱动电机分别固定于所述支撑板的左右两端，所述供液筒的左右两侧分别固定有一个所述连接绳，
一个所述连接绳缠绕于一个所述驱动电机的输出轴上。

[0010] 优选地，所述支撑架包括四个可调支腿，所述可调支腿包括多个套筒、所述锁紧螺钉和多个由上至下依次连接的伸缩管，最上端的所述伸缩管固定于所述支撑板下方，各所
述伸缩管下端设置有一个所述套筒，下方的所述伸缩管套设于相邻的上方的所述伸缩管
中，各所述套筒下端的侧壁上安装有一个所述锁紧螺钉。

[0011] 优选地，所述角度调节组件包括千斤顶、立柱、托盘、滑块和滑轨，所述滑轨沿长度方向固定于所述活动槽底部的下表面，所述滑块滑动安装于所述滑轨上，所述托盘固定于
所述支架下部，所述千斤顶安装于所述托盘中，所述千斤顶上设置有所述立柱，所述立柱上
端与所述滑块铰接，所述支架底部设置有多个滑轮。

[0012] 优选地，所述溅蚀机构还包括角度盘、指针和两个支块，所述活动槽一侧的前后两端分别固定有一个连接杆，两个所述支块分别固定于所述支架一侧的前后两端，一个所述
连接杆转动安装于一个所述支块中，所述角度盘固定于一个所述支块上，所述指针固定于
一个所述连接杆的外端圆面上，且所述指针沿所述连接杆的外端圆面的径向延伸设置，所
述指针与所述角度盘位置相对应。

[0013] 优选地，所述传送组件包括传送电机、传送带、链条、第一齿轮、第二齿轮、主动轴和从动轴，所述主动轴和所述从动轴分别转动安装于所述活动槽的左右两端，所述传送带
绕设于所述主动轴和所述从动轴上，所述传送电机安装于所述活动槽一端，所述第一齿轮
固定于所述传送电机的输出轴上，所述第二齿轮固定于所述主动轴上，所述链条绕设于所
述第一齿轮和所述第二齿轮上。

[0014] 优选地，所述传送带上设置有固定架，所述溅蚀盘设置于所述固定架上，所述溅蚀盘中设置有环刀固定卡扣，所述环刀固定卡扣用于安装所述溅蚀环刀。

[0015] 本发明还提供一种基于模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置的试验方法，包括以下步骤：

[0016] 步骤一、将风干、过筛后的土样填入所述溅蚀环刀，根据容重计算填入量，再喷水湿润土壤，使土壤达到相应的含水量；

[0017] 步骤二、根据试验需求将不同型号的所述针头沿所述槽体的长度方向依次安装于多个所述通孔上，打开所述止水夹，使水由所述软管流经所述流量控制器再流向所述供液
筒，所述位移传感器用于测定所述供液筒与所述槽体一端的初始位置之间的距离，位移在L
时的降雨量可以根据所述针头的内径和数量计算得到，不同位移对应的流量可根据计算结
果提前设定，由所述位移传感器反馈给所述流量控制器进行流量调节，使得所述供液筒内
水位达到试验要求并保持不变；

[0018] 步骤三、将所述雨量筒放置在所述槽体的初始位置的正下方，多次测量初始位置处的降雨量和降雨强度并计算降雨量和降雨强度的实际平均值，同时可计算降雨均匀度，
可与降雨量和降雨强度的设计值做对比，若降雨量和降雨强度的实际平均值与降雨量和降
雨强度的设计值不同，通过调节所述流量控制器使得降雨量和降雨强度的实际平均值与降
雨量和降雨强度的设计值一致，并保证降雨均匀度达到85％；

[0019] 步骤四、通过所述角度调节组件调整活动槽的倾斜角度；

[0020] 步骤五、通过所述平移驱动组件将所述供液筒调节至初始位置，采用塞子将所述溅蚀盘上的所述排水孔堵住，将装有土样的所述溅蚀环刀放入所述溅蚀盘中，并用盖子将
所述溅蚀盘盖住，然后将所述溅蚀盘安装于所述传送组件上，并使得所述溅蚀盘位于所述
供液筒正下方，通过调节所述平移驱动组件和所述传送组件使得所述供液筒与所述溅蚀盘
在运动时保持在竖直方向上位置相对应；

[0021] 步骤六、打开所述平移驱动组件和所述传送组件，同时拿起所述盖子并开始计时，使得所述供液筒和所述溅蚀盘同步运动；

[0022] 步骤七、计时时间到时，所述溅蚀盘运动到终点，及时从所述传送组件上将所述溅蚀盘取下，关闭所述平移驱动组件和所述传送组件，关上所述止水夹；

[0023] 步骤八、将所述溅蚀盘由所述传送组件上取下，再将所述溅蚀环刀和所述塞子取下，通过所述排水孔收集溅蚀出来的土壤颗粒，经过烘干称重、湿筛和养分实验，获取溅蚀
量和土壤团聚体及养分的指标。

[0024] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0025] 本发明提供的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法，雨滴发生器包括槽体和多个针头，多个针头分为多种型号，不同型号的针头的内径不同，根据试验需求将
不同型号的针头沿槽体的长度方向依次安装于多个通孔上，使得供液筒沿长度方向运动时
降雨量和降雨强度是连续变化的，同时，通过调节平移驱动组件和传送组件使得供液筒与
溅蚀盘在运动时保持在竖直方向上位置相对应，能够进行降雨强度连续变换的土壤溅蚀试
验，解决了现有土壤溅蚀装置只能进行单雨强溅蚀试验的问题。同时，活动槽的倾斜角度可
调，可以实现多种坡度、降雨时间、降雨强度下的土壤溅蚀过程模拟，具有操作简单、适用范
围广和能够较好地再现实际降雨中的雨滴各项特性的优点。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。

[0027] 图1为本发明提供的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置的主视图；

[0028] 图2为本发明提供的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置的立体结构示意图；

[0029] 图3为本发明提供的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置中降雨机构和支撑机构的俯视图；

[0030] 图4为本发明提供的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置中溅蚀机构的俯视图；

[0031] 图5为本发明提供的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置中活动槽为水平时的主视图；

[0032] 图6为本发明提供的模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置中角度盘和指针的结构示意图。

[0033] 附图标记说明：100、模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置；1、供液机构；11、水箱；12、止水夹；13、流量控制器；14、软管；2、降雨机构；21、槽体；22、供液筒；23、驱动电机；
24、连接绳；25、限位绳；26、通孔；3、支撑机构；31、支撑板；32、伸缩管；33、套筒；4、溅蚀机
构；41、支架；42、活动槽；43、传送带；44、主动轴；45、从动轴；46、链条；47、传送电机；48、角
度盘；49、托盘；410、千斤顶；411、立柱；412、滑块；413、滑轮；414、溅蚀盘；415、固定架；416、
指针；417、第一齿轮；418、第二齿轮；419、支块；420、连接杆。

具体实施方式

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 本发明的目的是提供一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置及试验方法，能够进行降雨强度连续变换的土壤溅蚀试验，操作简单，适用范围广。

[0036] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0037] 如图1‑图3所示，本实施提供一种模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置100，包括供液机构1、降雨机构2、支撑机构3和溅蚀机构4，支撑机构3包括支撑架和设置于支撑架
上方的支撑板31，支撑板31中部设置有开口，降雨机构2包括雨滴发生器、供液筒22、平移驱
动组件和雨量筒，雨滴发生器包括槽体21和多个针头，槽体21设置于支撑板31上并与开口
位置相对应，槽体21底部设置有多个通孔26，针头用于安装于通孔26上，且针头位于槽体21
下方，多个针头分为多种型号，不同型号的针头的内径不同，针头的内径较大时降雨量和降
雨强度较大，针头的内径较小时降雨量和降雨强度较小，具体地，槽体21为长条状，通过将
不同型号的针头依次沿长度方向排列于槽体21下方，能够模拟雨滴直径变化，需要说明的
是，针头具有多种排布方式，例如使得降雨强度从左端至右端依次由大变小，或者由小变
大，或者由大变小再变大，或者由小变大再变小等。供液筒22为下端敞口结构，供液筒22的
下端与槽体21底部的上表面相贴合，平移驱动机构用于驱动供液筒22在槽体21中沿长度方
向运动，供液筒22上设置有位移传感器，本实施例中槽体21的一端为试验的初始位置，位移
传感器用于测定供液筒22与初始位置之间的距离。

[0038] 供液机构1包括水箱11、止水夹12、软管14和流量控制器13，水箱11设置于槽体21上方，水箱11通过软管14与供液筒22上端连接，使得水能够直接流入供液筒22中，止水夹12
和流量控制器13均设置于软管14上，本实施例中的软管14为橡胶软管。位移传感器与流量
控制器13信号连接，在保证降雨量符合要求的同时需要保证供液筒22内水位达到试验要求
并保持不变，由于供液筒22与初始位置的距离相对应的降雨量可以根据该处针头的参数进
行计算，因此，位移L处的降雨量与位移传感器测定的距离值为对应关系，同时，为了维持水
位不变，降雨量较大时所需的流量较大，降雨量较小时所需的流量较小，可见，位移L处的降
雨量与流量控制器13控制的流量为对应关系，因此，由位移传感器将测定的距离值反馈给
流量控制器13进行流量调节能够实现供液筒22内水位保持不变。溅蚀机构4位于支撑板31
的下方，溅蚀机构4包括支架41、活动槽42、角度调节组件、传送组件、溅蚀盘414和溅蚀环
刀，活动槽42一侧与支架41转动连接，角度调节组件用于调节活动槽42的倾斜角度，活动槽
42中安装有传送组件，溅蚀盘414安装于传送组件上，溅蚀环刀用于放入溅蚀盘414中，溅蚀
盘414底部设置有多个排水孔。

[0039] 如图3所示，为了使得供液筒22相对于槽体21运动时保持平稳，降雨机构2还包括两个限位绳25，限位绳25的两端分别与槽体21的左右两端连接，供液筒22的前后两侧对称
设置有两个条形卡槽，一个限位绳25安装于一个条形卡槽中，对供液筒22在竖直方向上进
行限位，在水平方向上进行导向。供液筒22下端包裹有橡胶，通过包裹的橡胶能够防止水由
供液筒22下端的侧方渗漏，以保证试验的准确性。

[0040] 平移驱动组件包括两个驱动电机23和两个连接绳24，两个驱动电机23分别固定于支撑板31的左右两端，供液筒22的左右两侧分别固定有一个连接绳24，一个连接绳24缠绕
于一个驱动电机23的输出轴上。当需要驱动供液筒22运动时，开启两个驱动电机23即可，具
体地，当需要供液筒22从左端至右端移动时，右端的驱动电机23收回连接绳24，左端的电机
放出连接绳24，反之，左端的驱动电机23收回连接绳24，右端的电机放出连接绳24。于本具
体实施例中，限位绳25和连接绳24均为钢丝绳。

[0041] 支撑架包括四个可调支腿，可调支腿包括多个套筒33、锁紧螺钉和多个由上至下依次连接的伸缩管32，最上端的伸缩管32固定于支撑板31下方，各伸缩管32下端设置有一
个套筒33，下方的伸缩管32套设于相邻的上方的伸缩管32中，各套筒33下端的侧壁上安装
有一个锁紧螺钉，通常状态下锁紧螺钉顶紧于其下方的伸缩管32外壁上，当需要调节可调
支腿的高度时，向外拧动锁紧螺钉，调节好下方的伸缩管32的位置之后拧紧锁紧螺钉即可，
由此实现了降雨机构2与溅蚀机构4之间距离的调节。于本具体实施例中，伸缩管32设置为
两个。

[0042] 支撑板31包括两个相互平行的钢条和两个相互平行的钢板，钢条的两端分别与两个钢板连接，两个驱动电机23分别安装于两个钢板上，钢板上设置有螺丝孔，用于固定驱动
电机23。

[0043] 角度调节组件包括千斤顶410、立柱411、托盘49、滑块412和滑轨，滑轨沿长度方向固定于活动槽42底部的下表面，滑块412滑动安装于滑轨上，托盘49固定于支架41下部，千
斤顶410安装于托盘49中，千斤顶410上设置有立柱411，立柱411上端与滑块412铰接。如图5
所示，通过调节千斤顶410可以使得活动槽42为水平状态。为了便于移动，支架41底部设置
有多个滑轮413。

[0044] 如图6所示，溅蚀机构4还包括角度盘48、指针416和两个支块419，活动槽42一侧的前后两端分别固定有一个连接杆420，连接杆420为圆柱杆，两个支块419分别固定于支架41
一侧的前后两端，一个连接杆420转动安装于一个支块419中，角度盘48固定于一个支块419
上，指针416固定于一个连接杆420的外端圆面上，且指针416沿连接杆420的外端圆面的径
向延伸设置，指针416与角度盘48位置相对应。角度盘48是固定的，指针416会跟随活动槽42
转动，由此可读取活动槽42的倾斜角度。

[0045] 传送组件包括传送电机47、传送带43、链条46、第一齿轮417、第二齿轮418、主动轴44和从动轴45，主动轴44和从动轴45分别转动安装于活动槽42的左右两端，传送带43绕设
于主动轴44和从动轴45上，传送电机47安装于活动槽42一端，第一齿轮417固定于传送电机
47的输出轴上，第二齿轮418固定于主动轴44上，链条46绕设于第一齿轮417和第二齿轮418
上。工作时，传送电机47通过第一齿轮417、链条46和第二齿轮418带动主动轴44运动，进而
带动传送带43移动，实现安装于传送带43上的溅蚀盘414的移动。

[0046] 如图4所示，传送带43上设置有固定架415，溅蚀盘414设置于固定架415上，溅蚀盘414中设置有环刀固定卡扣，环刀固定卡扣用于安装溅蚀环刀。本实施例中溅蚀环刀的直径
为10cm。

[0047] 本实施例中还可设置控制器，并使得位移传感器、流量控制器13、千斤顶410、驱动电机23和传送电机47均与控制器连接，通过控制器控制驱动电机23和传送电机47的开闭和
转速。

[0048] 本实施例还提供一种基于模拟连续雨强变换土壤溅蚀的试验装置100的试验方法，包括以下步骤：

[0049] 步骤一、将风干、过筛后的土样填入溅蚀环刀，根据容重计算填入量，再喷水湿润土壤，使土壤达到相应的含水量；

[0050] 步骤二、根据试验需求将不同型号的针头沿槽体21的长度方向依次安装于多个通孔26上，打开止水夹12，使水由软管14流经流量控制器13再流向供液筒22，位移传感器用于
测定供液筒22与槽体21一端的初始位置之间的距离，供液筒22与初始位置之间的距离为L，
位移在L时的降雨量可以根据针头的内径和数量计算得到，不同位移对应的流量可根据计
算结果提前设定，由位移传感器反馈给流量控制器13进行流量调节，使得供液筒22内水位
达到试验要求并保持不变；具体地，本实施例中针头沿长度方向分为多组，各组包括沿多个
沿宽度方向依次设置的内径相同的针头，相邻的两个针头在长度方向的距离为2cm，相邻的
两个针头在宽度方向上的距离为2cm；

[0051] 步骤三、将雨量筒放置在槽体21的初始位置的正下方，多次测量初始位置处的降雨量和降雨强度并计算降雨量和降雨强度的实际平均值，同时可计算降雨均匀度，可与降
雨量和降雨强度的设计值做对比，若降雨量和降雨强度的实际平均值与降雨量和降雨强度
的设计值不同，通过调节流量控制器13使得降雨量和降雨强度的实际平均值与降雨量和降
雨强度的设计值一致，并保证降雨均匀度达到85％；

[0052] 步骤四、通过角度调节组件调整活动槽42的倾斜角度，具体地，通过千斤顶410带动立柱411上下移动，同时滑块412会在滑轨上滑动，由此实现调节活动槽42的倾斜角度；

[0053] 步骤五、通过平移驱动组件将供液筒22调节至初始位置，采用塞子将溅蚀盘414上的排水孔堵住，本实施例中的塞子为泡沫塞，将装有土样的溅蚀环刀放入溅蚀盘414的环刀
固定卡扣中，并用盖子将溅蚀盘414盖住，然后将溅蚀盘414安装于固定架415上，并使得溅
蚀盘414位于供液筒22正下方，通过调节平移驱动组件和传送组件使得供液筒22与溅蚀盘
414在运动时保持在竖直方向上位置相对应，具体地，通过调节驱动电机23和传送电机47的
转速使得供液筒22与溅蚀盘414在运动时保持在竖直方向上位置相对应；

[0054] 步骤六、打开平移驱动组件和传送组件，即打开驱动电机23和传送电机47，同时拿起盖子并开始计时，使得供液筒22和溅蚀盘414同步运动；

[0055] 步骤七、计时时间到时，溅蚀盘414运动到终点，及时从固定架415上将溅蚀盘414取下，关闭平移驱动组件和传送组件，即关闭驱动电机23和传送电机47，关上止水夹12；

[0056] 步骤八、将溅蚀盘414由固定架415上取下，再将溅蚀环刀和塞子取下，通过排水孔收集溅蚀出来的土壤颗粒，具体地，通过水流冲洗使得土壤颗粒由排水孔中排出，经过烘干
称重、湿筛和养分实验，获取溅蚀量和土壤团聚体及养分的指标，探索连续降雨变化对土壤
溅蚀过程的影响特征。

[0057] 可见，本实施例中能够进行降雨强度连续变换的土壤溅蚀试验，解决了现有土壤溅蚀装置只能进行单雨强溅蚀试验的问题。同时，活动槽42的倾斜角度可调，降雨高度可调
节，还可以实现多种坡度、降雨时间、降雨强度下的土壤溅蚀过程模拟，具有操作简单、适用
范围广和能够较好地再现实际降雨中的雨滴各项特性的优点。

[0058] 本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，
依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内
容不应理解为对本发明的限制。