一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置的制作方法

1.本发明属于矿山生态环境工程技术领域，具体涉及一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置。


背景技术：

2.矿山生态环境修复研究中，会使用到模拟装置来模拟野外修复前后土壤坡面、坡度、植被类型等立地自然条件，为科学评价修复前后的土壤水土保持和水源涵养功能提供科学依据。这种模拟装置用于监测不同植被覆盖面积、不同植被覆盖类型、不同坡度、不同降雨量、不同降雨强度等条件下土壤产流量、产沙量及养分流失等指标，为科学分析修复前后水土保持和水源涵养特征提供数据参数。
3.中国专利cn216956018u公开了一种可变坡角尾矿库生态修复及水土流失模拟实验装置，相比于常规的单一坡角的尾矿坝结构模拟，该专利可以进行可多角度坝体稳定性模拟以及矿山生态修复效果参数的获取。但是该专利中，使用升降装置整体的提升了模型箱，模型箱内虽然可以分隔为多个模拟区，但每次模拟实验多个模拟区只能进行一种角度下的水土流失实验模拟，且提升模拟区的同时还提升了砖砌结构的底座以及水土流通区，整体重量较重，对提升装置的吨位以及耐用性要求较高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服上述现有技术中不足而提供一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，降低了提升装置的吨位要求，有利于延长提升装置的使用使命，同时解决组合植物抚育、自然环境模拟、不同坡角水土流失、降雨雨量监测等问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，包括底座、设置在底座上的多个模拟区、设置在所述底座上且与所述模拟区对应的水土流通区、设置在每个模拟区内的模拟箱装置以及架设在底座上方的用于模拟自然环境中降雨和光照的自然模拟模块；
7.所述模拟箱装置包括模型箱体和提升装置，所述模型箱体的一端铰接在底座上，所述提升装置固定在所述底座上，所述提升装置的顶升端顶在所述模型箱体底面远离铰接端的一端，使得所述模型箱体的可相对于所述底座旋转；所述模型箱体的铰接端朝向所述水土流通区。
8.进一步的，所述模型箱体顶部开口，所述模型箱体下部设置有渗透水筛网以及位于所述渗透水筛网下方的渗透水收集箱，所述渗透水收集箱的朝向所述水土流失区的一侧连通有渗透水收集管；
9.所述模型箱体朝向所述水土流通区的一侧突出设置有水土流失收集部，所述水土流失收集部与所述模型箱体的主腔连通；将所述水土流失收集部的底面记为所述水土流失收集面，所述水土流失收集面上连通有收集面下水口；所述渗透水收集管和所述收集面下水口连通至所述水土流通区。
10.进一步的，所述渗透水筛网为双层金属网，所述渗透水筛网的上表面铺设土工布，所述土工布上表面铺设10cm厚的碎石层。
11.进一步的，所述模型箱体包括闸门和闸门控制装置，所述闸门由闸门控制装置实现升降，所述闸门设置在所述模型箱体主腔与所述水土流失收集部的交接处，所述闸门下降后将所述水土流失收集部与所述模型箱体主腔完全隔断。
12.进一步的，所述模型箱体的底部设置有钢板，所述模型箱体的外周固定有用于加固的护栏框架。
13.进一步的，所述水土流通区内设置有表层水排水结构和渗透水排水结构；
14.所述表层水排水结构包括沿所述模拟区的长度方向延伸的流通沟、沿所述模拟区的宽度方向延伸的截留沟、以及设置在所述流通沟内的第一排水管；所述第一排水管的一端伸出所述水土流通区；所述截留沟汇聚水土至流通沟，所述第一排水管收集所述流通沟内的水土；
15.所述渗透水排水结构包括设置在所述流通沟内的第二排水管以及对应所述流通沟设置在所模拟区内的排水沟，所述第二排水管的一端延伸至所述排水沟，并收集所述排水沟内的渗透水，所述第二排水管的另一端伸出所述水土流通区；所述排水沟内装填有砂石，这些砂石构成砂石垫层，所述第二排水管外包裹有孔径小于所述砂石直径的网布。
16.进一步的，所述模拟区和与之对应的水土流通区由支挡墙体阻隔，所述支挡墙体上设置有低于所述水土流失收集面的缺口；所述第二排水管穿过所述支挡墙体进入所述排水沟；所述收集面下水口的出水口穿过所述缺口连通至所述流通沟正上方；所述渗透水收集管的出水口位于所述砂石垫层的正上方。
17.进一步的，所述模拟区内固定有箱体支架，所述模型箱体的一端铰接在所述箱体支架上。
18.进一步的，所述提升装置包括多个液压千斤顶，提升同一个所述模型箱体的液压千斤顶沿所述模型箱体的宽度方向设置为一排。
19.进一步的，所述自然模拟模块包括光照模拟装置和降雨模拟装置；
20.所述光照模拟装置包括架设在所述模拟区上的固定架以及固定安装在所述固定架上的自然光模拟灯，所述自然光模拟灯包括阵列排布的多种发光二级管，用来模拟太阳光照；
21.所述降雨模拟装置包括通过降雨伸缩架设置在所述自然光模拟灯下方的降雨装置，所述降雨装置包括多个雨滴模拟器，用来模拟自然降雨；所述降雨装置通过导水管连接有压力水源；所述固定架上设置有升降电机，所述升降电机吊起所述降雨伸缩架。
22.本发明的用途：
23.本套实验装置主要用于水土保持和水源涵养功能评价的径流小区室内模拟监测，具体用途主要包括以下两个方面：
24.(1)用于模拟野外修复前后土壤坡面、坡度、植被类型等立地自然条件，为科学评价修复前后的土壤水土保持和水源涵养功能提供科学依据。
25.(2)用于监测不同植被覆盖面积、不同植被覆盖类型、不同坡度、不同降雨量、不同降雨强度等条件下土壤产流量、产沙量及养分流失等指标，为科学分析修复前后水土保持和水源涵养特征提供数据参数。
26.本发明的有益效果是：
27.本发明通过设置多个模拟区，通过在模拟区内设置相互独立且倾角可调的模型箱体，能够在同一个自然模拟条件下进行不同坡角的矿山及尾矿坝结构模拟实验，可以一次模拟实验下同时提供多结构、多角度的稳定性及生态修复效果参，评价面更广；
28.本发明仅改变模型箱体的倾角，并没对水土流通区进行提升，从而减轻了提升装置所需抬升的重量，降低了对提升装置的吨位以及耐用性要求，有利于进行实验装置的成本降低以及实验装置使用寿命的延长。
附图说明
29.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
30.图1为本发明实施例的立体结构示意图(不含模拟箱装置)；
31.图2为本发明实施例的主视结构示意图；
32.图3为本发明实施例的侧视结构示意图；
33.图4为本发明实施例的模型箱体与箱体支架的结构示意图；
34.图5为本发明实施例的模型箱体的立体结构示意图；
35.图6为本发明实施例的内箱的结构示意图。
36.图7为本发明的实物图。
37.图8为本发明实验例的植被覆盖度示意图。
38.图中，1-固定架、2-模型箱体、3-种植土层、4-碎石层、5-土工布、6-渗透水筛网、7-玻璃板、8-提升装置、9-箱体支架、10-砂石垫层、11-分割墙、12-自然光模拟灯、13-升降电机、14-遮雨帘、15-降雨装置、16-降雨伸缩架、17-电磁阀、18-压力表、19-流量计、20-雨水阀、21-导水管、22-水泵、23-导水阀、24-水箱、25-泄水阀、26-钢筋混凝土柱子、27-墙体、28-出入口、29-支挡墙体、30-流通沟、31-截留沟、32-第一排水管、33-排水阀、34-第一排水总管、35-内箱、36-收集面下水口、37-渗透水收集管、38-阀门、39-渗透水收集箱、40-护栏框架、41-底座、42-闸门、43-绳索、44-滑轮组、45-升降控制机构。
具体实施方式
39.下面将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的一部分实施例，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所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.如图1至图6所示，一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，包括底座41、设置在底座41上的多个模拟区、设置在底座41上且与模拟区对应的水土流通区、设置在每个模拟区内的模拟箱装置以及架设在底座41上方的用于模拟自然环境中降雨和光照的自然模拟模块；
43.模拟箱装置包括模型箱体2和提升装置8，模型箱体2的一端铰接在底座41上，提升装置8固定在底座41上，提升装置8的顶升端顶在模型箱体2底面远离铰接端的一端，使得模型箱体2的可相对于底座41旋转；模型箱体2较低的一端、即铰接端朝向水土流通区；提升装置8包括多个液压千斤顶，提升同一个模型箱体2的液压千斤顶沿模型箱体2的宽度方向设置为一排，如可以是2-3个液压千斤顶同时提升一个模型箱体2；
44.模型箱体2的顶部为入水侧，模型箱体2铰接端的一端为排水侧，液压千斤顶不断顶起箱体底部钢板，使模型箱体2内的土形成一定倾斜角度，模拟带有坡角的尾矿坝结构，自然模拟模块中模拟的降雨在经过模型箱体2中装填的模拟山坡渗流后流入水土流通区，表层流失的水土和渗透水被分别收集，为水土保持和水源涵养功能评价实验和生态修复方法提供参数与依据。
45.如图2至图6所示，模型箱体2包括整体为长方形的加固用的护栏框架40、以及在护栏框架40内的内箱35、渗透水收集箱39和渗透水筛网6；模型箱体2的底部设置有用于与液压千斤顶接触的钢板；模拟区内固定有箱体支架9，模型箱体2的一端铰接在箱体支架9上；护栏框架40和箱体支架9均由厚钢板焊接成钢管后焊接而成，箱体支架9底部可以焊接支撑钢板，液压千斤顶的底部固定在支撑钢板上；
46.模型箱体2顶部开口，渗透水筛网6设置在内箱35与渗透水收集箱39之间；渗透水筛网6为双层金属网，在模拟实验前，渗透水筛网6的上表面铺设土工布5，土工布5上表面铺设10cm厚的碎石层4，然后铺设种植土和栽种植物模拟尾矿坝，模型箱体2内的种植土形成种植土层3；碎石层4用于阻隔土层渗入泥沙，确保渗透水渗入下层收集箱；
47.内箱35无底，内箱35由钢板焊接而成，且打磨光滑；内箱35的上部为多边形，内箱35的下部为矩形，护栏框架40朝向水土流通区的一侧的上部设置有预留口，内箱35上部一侧突出设置有水土流失收集部，水土流失收集部俯视呈等腰梯形，朝向水土流通区的一侧宽度较窄，水土流失收集部用于汇聚收集表层流失的水土；将水土流失收集部的底面记为水土流失收集面，水土流失收集面上连通有收集面下水口36，可以使土壤水渗透出内箱35外；渗透水收集管37和收集面下水口36通过软管或弯管连通至水土流通区；
48.渗透水收集箱39的朝向水土流失区的一侧连通有渗透水收集管37；渗透水收集管37和收集面下水口36与模型箱体2的连接处用透明耐候胶封闭，并处理平滑。
49.如图4、图7所示，模型箱体2包括闸门42和闸门控制装置，闸门42由闸门控制装置实现升降，闸门42设置在模型箱体2主腔与水土流失收集部的交接处，闸门42下降后将水土流失收集部与模型箱体2主腔完全隔断；闸门控制装置采用常规的门板上下开启装置即可；在一个具体的实施例中，闸门控制装置包括设置在护栏框架40顶部的支撑架、设置在支撑架上的滑轮组44、设置在护栏框架40一侧的升降控制机构45以及绳索43，滑轮组44至少包括两个定滑轮，升降控制机构45可以采用卷线电机，绳索43的一端固定在卷线电机的绕线管上，另一端依次经过滑轮组44固定到闸门42上，开启卷线电机缠绕绳索43即可向上提升闸门42；卷线电机反转松解绳索43即可放下闸门42；绳索43一般采用钢索；
50.闸门42用于在土体达到目标含水量前格挡表层水土流向水土流失收集面；在模拟实验种植覆土前或覆土后，放下闸门42，然后根据需模拟的现场土体含水率，利用自然模拟模块模拟降雨来调节土体含水率，达到需要模拟的目标现场土体含水率后，上提阀门42将其打开，连通内箱主腔与水土流失收集部；之后抬起模型箱体2的一端进行坡度的模拟，达到预定角度后，之后进行开始进行试验，利用自然模拟模块降雨模拟和光照模拟，水土流失收集部收集表层形成的径流和泥沙。
51.如图1至图6所示，底座41主体为砖石混凝土结构的基础，底座41底部座防渗面，底座41的边角和边线上设置有钢筋混凝土柱子26，通过玻璃板7以及砖砌围墙实现对底座41边沿的合围，围墙上靠近水土流通区的部分设置有用于人员通过的出入口28，出入口28处可以安装活动栅栏门；
52.各个模拟区通过沿模拟区长度方向砌设的分割墙11实现分隔，玻璃板7为10mm有机玻璃，用于人员从底座41外向模拟区内观察；模拟区和与之对应的水土流通区由支挡墙体29阻隔，支挡墙体29矮于上述围墙或设置有低于水土流失收集面的缺口，支挡墙体29可避免模型箱体2装置提升后、无关的材料进入水土流通区；水土流通区内设置有表层水排水结构和渗透水排水结构；
53.表层水排水结构包括沿模拟区的长度方向延伸的流通沟30、沿模拟区的宽度方向延伸的截留沟31、以及设置在流通沟30内的第一排水管32；第一排水管32的一端伸出水土流通区；截留沟31汇聚水土至流通沟30，第一排水管32上设置有若干孔洞，第一排水管32收集流通沟30内的水土至第一排水总管34，以供水土流失中表层水的参数获取；
54.渗透水排水结构包括设置在流通沟30内的第二排水管以及对应流通沟30设置在所模拟区内的排水沟，第二排水管的一端延伸至排水沟，第二排水管在排水沟内的部分设置在孔洞，第二排水管在流通沟30内的部分没有孔洞，因此第二排水管仅能收集排水沟内的渗透水；第二排水管的另一端伸出水土流通区并连通有第二排水总管，以供水土流失中渗透水的参数获取；表层水和渗透水的排水与收集各自独立，互不干扰，确保数据的真实性；
55.排水沟内装填有砂石，这些砂石构成砂石垫层10，第二排水管外包裹有孔径小于砂石直径的网布；由于渗透水的水土流失参数中不需要计算泥沙含量，因此通过砂石以及网布过滤渗透水中的泥沙，网布可以采用100目铜网叠加土工布5的结构，网布用聚乙烯绳扎紧在第二排水管上；
56.第二排水管穿过支挡墙体29进入排水沟；收集面下水口36的出水口穿过缺口并通过软管或弯管连通至流通沟30正上方，表层流失的径流和泥沙直接落入水土流通区；渗透水收集管37的出水口位于砂石垫层10的正上方，直接进入排水沟被第二排水管收集；也可以在渗透水收集管37上设置阀门38以控制其通断，实现单个模型箱体2的渗透水单独控制；
57.流通沟30、截留沟31和排水沟的截面均为倒梯形，沟底2％找坡，排水管设置在沟底，排水管设2％坡度，从而保证水或水土能够流入沟底的排水管中，且排水管中的水能够汇入到排水总管中；第一排水管32和第二排水管统称为排水管，第一排水总管34和第二排水总管统称为排水总管；每个排水管上均设置有排水阀33，在同一次自然环境模拟下模拟不同角度的尾矿坝结构时，可以分别控制排水阀33，单独收集对应模型箱体2的水土流失量。
58.如图1所示，自然模拟模块包括光照模拟装置和降雨模拟装置；
59.光照模拟装置包括架设在模拟区上的固定架1以及固定安装在固定架1上的自然光模拟灯12，自然光模拟灯12包括阵列排布的多种发光二级管，用来模拟太阳光照；自然光模拟灯12由白光发光二极管、蓝光发光二极管、补光发光二极管组成,白光发光二极管、蓝光发光二极管、补光发光二极管固定在降雨伸缩架16顶端，自然光模拟灯12利用光谱互补方法，完成太阳光的模拟；
60.降雨模拟装置包括通过降雨伸缩架16设置在自然光模拟灯12下方的降雨装置15，降雨装置15包括多个雨滴模拟器，用来模拟自然降雨；降雨装置15通过导水管21连接有压力水源；
61.降雨伸缩架16包括固定在底座41上的固定钢架和下端可相对于固定钢架相对滑动的升降钢架，雨滴模拟器安装在升降钢架上；压力水源包括水箱24和水泵22，水箱24由砖砌结构的水箱24支架支撑，水泵22将水箱24中的水经导水管21输送至模拟降雨装置15，水泵22与水箱24的水路管道上设置有导水阀23；水箱24底设置有用于排水的箱底管，箱底管上设置有泄水阀25；导水管21上还设置有可调节开度的电磁阀17、压力表18、流量计19和雨水阀20；固定架1上设置有升降电机13，升降电机13可以采用电葫芦，升降电机13吊起升降钢架，以调整降雨装置15的高度，降雨装置15为紧密排布的pvc材质水管，pvc材质水管上紧密打出水孔，孔径1mm，这些出水孔叠加排布对自然降雨进行模拟；固定架1上还设置围设有遮雨帘14，遮雨帘14用于防止雨水外溅；
62.压力表18、流量计19、雨水阀20、升降电机13、自然光模拟灯12均连接至控制台，可通过控制台查看以及控制水压、降雨量、模拟光照等，以模拟、检测降雨和自然光照。
63.在一个具体的实施例中，如图5、图6所示，护栏框架40的外部尺寸为3.0m
×
0.9m
×
1.5m，护栏框架40由6mm厚钢板焊接成钢管后焊接，以渗透水筛网6作为中底，带有中底的护栏框架40的内部尺寸为2.9m
×
0.8m
×
1.2m；内箱35紧贴护栏框架40的内表面，内箱35的高度为1.2m或1.1m，内箱35下部矩形部分的高度为0.6m，内箱35上部多边形部分高度为0.5m或0.6m，水土流失收集部的短边长为0.3m、长边长为0.8m、腰长0.4m左右，内箱35由6mm厚钢板焊接而成，实验用的种植土装载在内箱35内；渗透水筛网6由φ10mm的钢条焊接而成，钢条的纵横间距均为20cm；渗透水收集箱39插入在护栏框架40中组成抽屉式结构，渗透水收集箱39尺寸为2.9m
×
0.8m
×
0.1m；液压千斤顶为20t液压油缸，可提升1m，模型箱体2除了铰接的方式外，也可以采用采用在箱体支架9宽边处设置档条的方式来防止模型箱体2较低的一端掉落出箱体支架9；
64.流通沟30、截留沟31由倒梯形上底500mm，下底400mm，高300mm组成，排水沟深度可以再深一点，底部做防渗面，抹上425#水泥，需要2％的坡度，以便排水，排水管为pvc排水管，第一排水管32离槽子左右两边界750mm设置，排水管内部直径90mm，2％找坡横穿沟底；排水管上孔洞内径10mm每隔25mm打一个孔；第二排水管用400g/m2的土工布5和100目金属网包裹排水管，并用聚乙烯绳扎紧；支挡墙体29为1.5m
×
0.1m
×
0.8m的砖砌墙，外表用水泥砂浆抹平；水箱24支架可由红砖砌成，高0.4m，表面抹上水泥砂浆。
65.采用现场采集的种植土，装填到本发明的模型箱体2中，配合不同植被覆盖，即可进行不同坡角尾矿坝或矿山的水土保持和水源涵养功能评价实验，实现对泥沙的损失率和降雨雨量同时监测的功能，将模拟降雨装置15、模拟自然光装置结合，节约空间，实现功能
多样性，表层水土和渗透水的收集相互独立，收集的水土数据误差降低，能够为水土保持和水源涵养功能评价实验和生态修复方法提供参数与依据；且由于仅提升了模型箱体2，因而需要提升的重量仅有模型箱体2以及其内装填的物质，相比于现有技术，对提升装置8的吨位和耐用性要求降低，有利于降低装置成本。
66.实验例
67.水土保持和水源涵养室内模拟试验是研究土壤侵蚀和水源管理的常用方法之一，通过对室内径流观测小区进行人工降雨，模拟真实场景的地表径流形成过程，获得产流量和产沙量等关键数据，室内模拟降雨试验主要围绕侵蚀量、养分流失两个方面共9项指标进行监测。侵蚀总量指标包括产流量、产水量，养分流失指标包括土壤(全氮、全磷)、径流(总氮、总磷、铵态氮、硝态氮、可溶性磷)。
68.如图2、图3、图7所示，在一个实例中，本装置氛围5个独立的模拟区，可通过自然模拟模块实现每个模拟区降雨的独立控制，可以实现同时降雨和分别降雨，有效降雨高度2m，降雨均匀度大于80％，通过手动操作台模拟控制降雨。模型箱体2的坡度范围为0-20
°
，试验用土填充前过10mm筛；除水土流失收集部外内箱35三边再增高20cm挡板，防止雨滴侵蚀的泥沙溅出小区，造成泥沙量损失；水土流失收集部设置为近v形收集口，用来收集形成的径流和泥沙，底部打孔，使土壤水可以渗透出模型箱体2外。
69.5个模拟区分别为对照区(未修复之前的原位土)、客土区(客土回填的土壤)、20％草被区(客土工程、20％覆盖度高羊茅)、50％草被区(客土工程50％覆盖度高羊茅)；80％草被区(客土工程、80％覆盖度高羊茅)。
70.通过本装置，可以在人工模拟降雨条件下，在室内模拟不同雨强(20mm/h、40mm/h、80mm/h)、不同坡度(4
°
、8
°
、16
°
)、不同性质土壤(原位土、种植土+回填土)、不同植被覆盖类型(灌木、乔木、灌木+乔木)条件下坡面产流产沙过程，旨在评估不同修复工程措施下区域内水土保持、水源涵养的能力。具体的，可以通过下面3次实验来进行模拟试验：
71.1)植被覆盖度对产流产沙量的影响试验
72.根据《土壤侵蚀分类分级标准》(sl190-2007)，将植被覆盖度划分为5个等级，分别为低覆盖度(《30％)、中低覆盖度(30％～45％)、中等覆盖度(45％～60％)、中高覆盖度(60％～75％)、高覆盖度(60％～75％)。本次试验设置0、20％、50％、80％共计4种植被覆盖度(图8)。植被盖度采用相机拍摄和图像处理软件测定。本实验旨在于模拟在同一降雨周期内，相同降雨强度、相同坡度条件下，对4个径流小区的产流量、产沙量的进行差异性对比。
73.2)坡度对产流产沙量的影响试验
74.结合项目区地形地貌特征，本试验设置5
°
、10
°
、15
°
共计3种坡度，坡度大小利用坡度仪测定。模拟在相同降雨强度、相同植被盖度条件下，对每个径流小区在3种坡度下的产流量产沙量进行差异性对比。
75.3)坡度对产流产沙量的影响试验
76.雨量的等级根据二十四小时内降雨量的大小划分为小雨(0.1～10mm)、中雨(10～25.0mm)，大雨(25.0～50.0mm)，暴雨(50mm以上)。因此本次试验设置4类雨强，大小分别为0.3mm/min、0.6mm/min、1.2mm/min、2.4mm/min，分别模拟小雨、中雨、大雨、暴雨。模拟在相同坡度、相同植被盖度条件下，对每个径流小区在不同雨强下的产流量和产沙量进行差异性对比。
77.可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本技术实施例对此并不进行限定。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，包括底座(41)、设置在底座(41)上的多个模拟区、设置在所述底座(41)上且与所述模拟区对应的水土流通区、设置在每个模拟区内的模拟箱装置以及架设在底座(41)上方的用于模拟自然环境中降雨和光照的自然模拟模块；所述模拟箱装置包括模型箱体(2)和提升装置(8)，所述模型箱体(2)的一端铰接在底座(41)上，所述提升装置(8)固定在所述底座(41)上，所述提升装置(8)的顶升端顶在所述模型箱体(2)底面远离铰接端的一端，使得所述模型箱体(2)的可相对于所述底座(41)旋转；所述模型箱体(2)的铰接端朝向所述水土流通区。2.根据权利要求1所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述模型箱体(2)顶部开口，所述模型箱体(2)下部设置有渗透水筛网(6)以及位于所述渗透水筛网(6)下方的渗透水收集箱(39)，所述渗透水收集箱(39)的朝向所述水土流失区的一侧连通有渗透水收集管(37)；所述模型箱体(2)朝向所述水土流通区的一侧突出设置有水土流失收集部，所述水土流失收集部与所述模型箱体(2)的主腔连通；将所述水土流失收集部的底面记为所述水土流失收集面，所述水土流失收集面上连通有收集面下水口(36)；所述渗透水收集管(37)和所述收集面下水口(36)连通至所述水土流通区。3.根据权利要求2所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述渗透水筛网(6)为双层金属网，所述渗透水筛网(6)的上表面铺设土工布(5)，所述土工布(5)上表面铺设10cm厚的碎石层(4)。4.根据权利要求2所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述模型箱体(2)包括闸门(42)和闸门控制装置，所述闸门(42)由闸门控制装置实现升降，所述闸门(42)设置在所述模型箱体(2)主腔与所述水土流失收集部的交接处，所述闸门(42)下降后将所述水土流失收集部与所述模型箱体(2)主腔完全隔断。5.根据权利要求2所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述模型箱体(2)的底部设置有钢板，所述模型箱体(2)的外周固定有用于加固的护栏框架(40)。6.根据权利要求2所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述水土流通区内设置有表层水排水结构和渗透水排水结构；所述表层水排水结构包括沿所述模拟区的长度方向延伸的流通沟(30)、沿所述模拟区的宽度方向延伸的截留沟(31)、以及设置在所述流通沟(30)内的第一排水管(32)；所述第一排水管(32)的一端伸出所述水土流通区；所述截留沟(31)汇聚水土至流通沟(30)，所述第一排水管(32)收集所述流通沟(30)内的水土；所述渗透水排水结构包括设置在所述流通沟(30)内的第二排水管以及对应所述流通沟(30)设置在所模拟区内的排水沟，所述第二排水管的一端延伸至所述排水沟，并收集所述排水沟内的渗透水，所述第二排水管的另一端伸出所述水土流通区；所述排水沟内装填有砂石，这些砂石构成砂石垫层(10)，所述第二排水管外包裹有孔径小于所述砂石直径的网布。7.根据权利要求6所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述模拟区和与之对应的水土流通区由支挡墙体(29)阻隔，所述支挡墙体(29)上设置有低于
所述水土流失收集面的缺口；所述第二排水管穿过所述支挡墙体(29)进入所述排水沟；所述收集面下水口(36)的出水口穿过所述缺口连通至所述流通沟(30)正上方；所述渗透水收集管(37)的出水口位于所述砂石垫层(10)的正上方。8.根据权利要求1所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述模拟区内固定有箱体支架(9)，所述模型箱体(2)的一端铰接在所述箱体支架(9)上。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述提升装置(8)包括多个液压千斤顶，提升同一个所述模型箱体(2)的液压千斤顶沿所述模型箱体(2)的宽度方向设置为一排。10.根据权利要求1-8任一项所述的一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，其特征在于，所述自然模拟模块包括光照模拟装置和降雨模拟装置；所述光照模拟装置包括架设在所述模拟区上的固定架(1)以及固定安装在所述固定架(1)上的自然光模拟灯(12)，所述自然光模拟灯(12)包括阵列排布的多种发光二级管，用来模拟太阳光照；所述降雨模拟装置包括通过降雨伸缩架(16)设置在所述自然光模拟灯(12)下方的降雨装置(15)，所述降雨装置(15)包括多个雨滴模拟器，用来模拟自然降雨；所述降雨装置(15)通过导水管(21)连接有压力水源；所述固定架(1)上设置有升降电机(13)，所述升降电机(13)吊起所述降雨伸缩架(16)。

技术总结
本发明提供一种水土保持和水源涵养功能评价实验装置，包括底座、设置在底座上的多个模拟区、设置在所述底座上且与所述模拟区对应的水土流通区、设置在每个模拟区内的模拟箱装置以及架设在底座上方的用于模拟自然环境中降雨和光照的自然模拟模块；所述模拟箱装置包括模型箱体和提升装置，所述模型箱体的一端铰接在底座上，所述提升装置固定在所述底座上，所述提升装置的顶升端顶在所述模型箱体底面远离铰接端的一端；所述模型箱体的铰接端朝向所述水土流通区；本发明可进行不同坡角尾矿坝及不同坡度矿山修复中进行的水土保持和水源涵养功能评价实验，表层水土和渗透水的收集相互独立，对提升装置的吨位和耐用性要求降低，有利于降低装置成本。有利于降低装置成本。有利于降低装置成本。


技术研发人员：刘天宝 范启鹏 侯永莉 张颖 滕达 王晓明 田亚光
受保护的技术使用者：辽宁有色勘察研究院有限责任公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/7