专利名称：一种三轴垂直地形变化测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种三轴垂直地形变化测量装置，是ー种水文实验测量装置，是ー种对地表土壤受水流侵蚀实验的地形变化测量装置。
背景技术：
坡面土壌侵蚀是以水流运动为主要驱动カ的地表侵蚀过程，因此，其机理研究必须要准确测定下垫面形态演变过程及不同时刻的水流特征參数。然而，由于坡面侵蚀过程中在不同产汇流条件，如土壌、植被、地形等的综合作用，地表形态演变迅速，水流边界条件变化頻繁。然而，由于降雨的雨滴的影响，目前还没有降雨环境下的非接触式地表形态自动測量系统。以往的试验研究主要采取人工目測定位，測定地表形态及水流形态的特征參数。这种方法很难保证，对具体测定位置的准确定位及其測量精度。
发明内容为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种三轴垂直地形变化测量装置。所述的装置使用导轨形成确定的平面，使用标尺对水流侵蚀的坑洼地表进行精确测量。本实用新型的目的是这样实现的一种三轴垂直地形变化测量装置，包括两根与水平面保持倾斜的并相互平行的顺坡导轨，所述的两根顺坡导轨之间设有可以沿两根顺坡导轨移动的横梁，所述的横梁上设有至少ー个与两根顺坡导轨所确定的平面垂直的并可以沿横梁移动的竖直标尺，所述的横梁上设有沿横梁的水平标尺。本实用新型产生的有益效果是通过滑动导轨及严格的三向垂直关系，形成了严格的观测坐标系，使得观测点的定位相对准确，避免了以往人工确定方向的误差和随意性，使观测结果更为客观。采用本实用新型观测的水流边界条件严格限制为水流的横截面，更加符合水力学计算要求，有效提高了试验观测及其计算结果的可靠性和精度，为降雨条件下坡面侵蚀形态及侵蚀水流边界条件测量的有效工具，为室内外水力侵蚀机理研究提供了科学的观测工具。
以下结合附图
和实施例对本发明作进ー步说明。图I是本实用新型的实施例一所述装置的结构示意图；图2是本实用新型的实施例一所述装置的测量原理示意图。
具体实施方式
实施例一本实施例是ー种三轴垂直地形变化测量装置,如图I所示。本实施例包括两根 与水平面保持倾斜的并相互平行的顺坡导轨1、5，所述的两根顺坡导轨之间设有可以沿两根顺坡导轨移动的横梁2，所述的横梁上设有至少ー个与两根顺坡导轨所确定的平面垂直的并可以沿横梁移动的竖直标尺4，所述的横梁上设有沿横梁的水平标尺3。本实施例所述装置是为了解决降雨侵蚀过程中地表形态变化过程测量的问题，利用三轴垂直原理设计了地表微地形变化测量装置。如图2所示，通过两条顺坡导轨(图2中线段AB代表顺坡导轨，由于是侧视图，所以两根顺坡导轨重合为一条直线)可以很方便的测量室内外各种坡度条件下的试验小区。具体观测时，首先确定出观测断面位置，之后将两条平行的顺坡导轨放置在以观测断面为中心的实验小区中，通过调整和移动两条顺坡导轨的位置，确定实验小区的位置和宽度。然后将横梁沿顺坡导轨移动到被观测断面，在横梁上移动竖直标尺，确定ー个观测点，通过竖直标尺的測量，可以得到观测点在横梁上的投影到地表面的投影之间的距离。图2中由线段⑶代表观测断面，在图2中观测断面垂直于纸面。线段⑶与线段AB的交点E代表观测点在横梁上的投影，线段CD与不规则曲线的交点F代表观测点在地表面的投影，所以EF之间的距离，也就是需要竖直标尺测量的距离(图2中的不规则曲线代表被测地表面)。使竖直标尺沿横梁移动，可以得到观测断面上的多个观测点。通过阅读横梁上的水平 标尺，可以得到观测点之间的水平相对距离。通过分析各个观测点竖直标尺读数之间的差值，确定坡面侵蚀形态的水平方向变化量。本实施例通过两根平行的顺坡导轨，确定由无数观测点形成的測量平面(图2中的測量平面是垂直于纸面的，由直线AB所代表)，有了这个确定的测量平面作为參考系，才能进行精确的测量。这两根平行的顺坡导轨可以设置在倾斜坡的两边，也可以设置在倾斜坡的中间，两根平行的导轨之间应当保持一定的距离，使横梁保持必要的稳定。所述的横梁也是一条导轨。横梁可以与两根平行的导轨垂直，也可以与两根导轨保持一个确定的角度。横梁与两根平行导轨之间保持什么样的角度，关键在于需要形成什么样的观测断面。为使横梁可以在顺坡导轨上平滑的移动，并且受到两根顺坡导轨的约束，在横梁与顺坡导轨接触的位置可以设置滑块。滑块与横梁固定连接，与导轨滑动连接。导轨对滑块起到约束的作用，可以使滑块在导轨上滑动，并且不会偏离导轨。相对于两条顺坡导轨，横梁上也要设置两个滑块。两个滑块可以设置在横梁两端，也可以设置在横梁中间与两条顺坡导轨相对的位置上。横梁与两个滑块可以直接焊接、粘接等常态方式固定连接在一起，也可以将一端的滑块与横梁用常态方式固定连接在一起，另ー端的滑块使用顶丝固定的非常态固定连接(即可以方便脱离的固定连接)方式，这样可以调节两个滑块之间的距离，适应两根顺坡导轨之间不同的距离，以适应不同的倾斜坡测量。为使竖直标尺可以平滑的在横梁上移动，可以在横梁上设置横梁滑块。横梁滑块受到横梁的约束，只能沿横梁移动，相当于在测量平面内沿一条直线移动。过这条直线并与測量平面垂直的平面，即为观测断面，观测点在横梁上的投影与观测点在地表面的投影都在这个观测断面中。实际上，竖直标尺在横梁上移动所扫出的平面即为观测断面，而竖直标尺正是通过在这个平面内，才能正确的测量出观测点在横梁上的投影与观测点在地表面的投影之间精确的距离，为地表侵蚀研究提供精确的数据。竖直标尺可以有许多种形式，简单的可以手握一种硬质的尺子，直接測量横梁滑块与地表之间的距离。或者在横梁滑块上设置标尺卡，将尺子卡在横梁滑块上。尺子可以在标尺卡中上下滑动，以适应地表的变化。[0018]标尺卡可以有多种形式，简单的可以在横梁滑块上开一道与尺子宽度相配合的槽，将硬质的尺子放在槽中，使用一个弹性机构将尺子压住，使其不会从横梁滑块的槽中脱离，而尺子在人手的轻推、拉下，可以在槽中上下滑动。也可以使用带有手轮的顶丝而不是弹性机构，防止尺子中槽中脱离。本实施例所述的导轨、滑块、标尺 等各个零件、部件，可以使用金属或硬质塑料制造，也可以使用木质材料，或其他硬质材料。金属材料可以是不锈钢或其他有色金属材料。塑料可以是PVC等具有一定強度和刚度的有机化工材料。本实施例所述的固定连接包括焊接、粘接或螺纹连接根据制造材料不同的连接方式。实施例ニ 本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于横梁的细化。本实施例所述的横梁一端固定连接有可在顺坡导轨上滑动的固定滑块201，所述横梁的另一端附近设有用紧固螺栓203与横梁锁定的并可以在顺坡导轨上滑动的移动滑块202。如果横梁和滑块使用不锈钢等的金属材料，则本实施例所述的固定滑块与横梁的固定连接可以是焊接，也可以使用多个螺钉紧固。所述的移动滑块，则需要带螺纹的螺孔，顶丝通过螺孔顶在横梁上，产生固定作用，紧固螺丝带有方便拧紧的手轮。实施例三本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于横梁滑块的改迸。本实施例所述的横梁上设有至少ー个可以沿横梁移动的横梁滑块401，所述的横梁滑块上设有标尺卡，所述的标尺卡将竖直标尺卡接在横梁上。为测量方便，可以在横梁上设置多个横梁滑块，每个横梁滑块上设置ー个竖直标尺，也就是设置多个竖直标尺，这样可以在ー个观测断面上，同时对多个观测点进行测量。实施例四本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于各个另部件的细化，本实施例所述的顺坡导轨、横梁、标尺，固定滑块、移动滑块、横梁滑块的制作材料是不锈钢。标尺卡可以是带有手轮的顶丝，也可以是带有弾性机构的压紧装置。最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管參照较佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案(比如采用不同多边形截面的横梁，使竖直标尺及横梁滑块与观测断面形成不同观测角度等)进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种三轴垂直地形变化测量装置，其特征在于，包括两根与水平面保持倾斜的并相互平行的顺坡导轨，所述的两根顺坡导轨之间设有可以沿两根顺坡导轨移动的横梁，所述的横梁上设有至少ー个与两根顺坡导轨所确定的平面垂直的并可以沿横梁移动的竖直标尺，所述的横梁上设有沿横梁的水平标尺。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的横梁一端固定连接有可在顺坡导轨上滑动的固定滑块，所述横梁的另一端设有用紧固螺栓与横梁锁定的并可以在顺坡导轨上滑动的移动滑块。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其特征在于，所述的横梁上设有至少ー个可以沿横梁移动的横梁滑块，所述的横梁滑块上设有标尺卡，所述的标尺卡将竖直标尺卡接在横梁上。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的导顺坡导轨、横梁、标尺，固定滑块、移动滑块、横梁滑块的制作材料是不锈钢。
专利摘要本实用新型涉及一种三轴垂直地形变化测量装置，包括两根与水平面保持倾斜的并相互平行的顺坡导轨，所述的两根顺坡导轨之间设有可以沿两根顺坡导轨移动的横梁，所述的横梁上设有至少一个与两根顺坡导轨所确定的平面垂直的并可以沿横梁移动的竖直标尺，所述的横梁上设有沿横梁的水平标尺。通过滑动导轨及严格的三向垂直关系，形成了严格的观测坐标系，使得观测点的定位相对准确，避免了以往人工确定方向的误差和随意性。采用本实用新型观测的水流边界条件严格限制为水流的横截面，更加符合水力学计算要求，有效提高了试验观测及其计算结果的可靠性和精度，为降雨条件下坡面侵蚀形态及侵蚀水流边界条件测量的有效工具。
文档编号G01C7/02GK202420477SQ201120463908
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者周祖昊, 牛存稳, 贾仰文, 龚家国 申请人:中国水利水电科学研究院