23.3　实验设备和仪器

排水沟渗流模拟实验设备为自循环实验系统，如图23.6所示。由图23.6可以看出，排水沟渗流模拟实验设备由渗流实验槽系统和降雨系统组成。

渗流实验槽系统与第22章的地下水恒定非均匀渐变渗流的实验系统基本相同，不同点在于渗流实验槽底部右边的升降机改用支撑；原来的供水箱在做渗透系数和给水度实验时仍为供水箱，在做降雨入渗实验时为接水箱；在供水箱的上水管上增设流量计4；渗流实验槽的左端增加了一个出水阀门1、流量计2、出水管1和接水盒1，渗流实验槽的右端出水管上新增流量计3；在接水盒的侧面设溢流管，溢流管与接水箱相连接；在渗流实验槽内设两个排水沟，两个排水沟分别位于两个滤网的左面和右面，排水沟用透水材料制作；在两个排水沟中间的渗流实验槽内设一根测压管，由此测压管开始向两边设若干根测压管。如果采用计算机自动测量测压管读数，可以在每根测压管和两个排水沟水位监测管并接压力传感器，而在排水沟排水管上安设流量计。

图23.6　排水沟渗流模拟实验设备示意图

降雨系统为针头式降雨装置，针头式降雨装置如图23.6所示。该装置由降雨板、针头、测压管、供水箱、水泵1、进水管、稳水箱、总进水阀门、总进水管、流量计1、分进水管1、分进水管2、分进水阀门1、分进水阀门2、阳离子水质软化装置组成。(https://www.daowen.com)

降雨板上装有针头，针头密度、针头粗细可以根据实验要求确定，以控制雨滴直径和降雨强度，针头按梅花形排列；在降雨板的上方设承压板，承压板为人字形，在承压板的顶部装有测压管，用于测量降雨板上的压强；降雨板固定在渗流实验槽的上方，距离渗流实验槽的高度可以根据实验要求确定。针头式降雨装置的供水系统由供水箱、水泵、稳水箱组成。水泵与供水箱连接，将水供给稳水箱。稳水箱内装有隔板，隔板顶部与降雨板顶面同高；在隔板的上方装有自动升降板，用于调节降雨板上的压强和供水流量，自动升降板由步进电机驱动，可以直接将信号传输给计算机，由计算机进行控制其上下移动；在稳水箱上装有溢流管，自动升降板上多余的水通过溢流管流入供水箱；稳水箱下部装有给针头式降雨装置供水的总进水管，总进水管上装有总进水阀门、流量计1，流量计1可以是电磁流量计或其他流量计，总进水阀门可以控制进入针头式降雨装置的总水量。总进水管设在降雨板的两边，分进水管通过变径与总进水管和降雨板连接；在分进水管上装有分进水阀门，用以调节进入降雨板的分流量。在实验中由于水中含有钙镁离子，结垢后容易堵塞针头，所以在供水箱前面还安装了阳离子水质软化装置，阳离子水质软化装置与自来水管相接，通过该装置对水质进行软化处理，以保证针头正常工作。

降雨系统也可以不用针头，直接在降雨板上打孔，孔的直径根据需要设定。阳离子水质软化装置可以不用。

降雨系统还可以采用喷孔式降雨原理制作的简易降雨模拟装置。

测量仪器为量筒、秒表、测尺、洗耳球、压力传感器、流量计、排水沟渗流模拟采集仪和计算机等。