CN206274324U - 双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，设置由下部土壤侵蚀槽、上部土壤侵蚀槽和钢架焊接而成的模型固定支架，上下部底端均连接有升降装置。上部土壤侵蚀槽与下部土壤侵蚀槽通过塑胶过渡带连接，土壤侵蚀槽通过土壤侵蚀槽分隔板分隔为左右两部分，下部土壤侵蚀槽分别与壤中流收集器和地表径流收集器相连。本实用新型还涉及使用该双变坡侵蚀槽及壤中流测定仪器对土壤水蚀过程的测定方法，使用该仪器可以构造不同凹凸形态的坡面微地形，通过测定整个降雨过程中壤中流、地表径流、泥沙、坡面侵蚀形态、细沟的数量和尺寸等重要参数，能够将整个降雨过程中土壤水蚀的发生发展规律进行定量分析，应用范围广。

Description

双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器

技术领域

本实用新型涉及土壤侵蚀监测，更具体地指一种双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器。

背景技术

坡面土壤侵蚀过程和水文特性是水土保持学科研究中必不可少的内容之一，然而，不同径流组分在坡面水蚀过程中的相对重要性问题没有引起足够的重视，传统的坡面土壤侵蚀过程测量多集中在面蚀和细沟侵蚀方面，主要关注地表径流这一水文过程，忽视了壤中流对侵蚀过程的影响。壤中流能够通过影响土壤孔隙水压力对土壤剪切强度产生影响，测渗过程中的水力梯度势差能够改变土壤颗粒脱离土壤基质的阻力，同时对已经剥离进入壤中流中的土粒进行搬运。以往径流小区设备的研究主要停留在坡面地表径流的采集，无法测定壤中流流量，容易产生较大的误差，影响土壤侵蚀量测量的精度。壤中流形成过程的定量研究及计算相对滞后，以至于无法对坡面水蚀过程进行深入细化的研究。同时，坡面侵蚀试验模型要求能够调节坡度，尽管部分模型达到这一要求，但是随着科学研究的不断深入，对坡面形态要求也越来越复杂，越来越多的研究需要变换坡面的凹凸形态，从而分析不同凹凸形态坡面对土壤水蚀过程的影响，所以设计一种双变坡侵蚀槽及壤中流测定仪器是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能按照实验要求设置坡面不同凹凸形态的径流小区，解决了地表径流和壤中流的观测问题，从而提供一种变坡侵蚀测定仪器。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，包括至少两节土壤侵蚀槽；所有土壤侵蚀槽设置在一条直线上，构成土壤侵蚀槽链；每节土壤侵蚀槽均为上端开口的空腔，所述土壤侵蚀槽，相邻土壤侵蚀槽之间连通；所有土壤侵蚀槽两端均连接有升降调节装置，所述升降调节装置用于分别调节所述土壤侵蚀槽两端的高度；所述土壤侵蚀槽的槽底均设置有土壤侵蚀槽底部挡板，所述土壤侵蚀槽底部挡板与所述土壤侵蚀槽槽底之间设置有空隙，所述土壤侵蚀槽底部挡板上设置有壤中流采集孔阵列，所述壤中流采集孔阵列由壤中流采集孔组成；

所述土壤侵蚀槽链一端的所述土壤侵蚀槽的外端面为侵蚀测定板，所述侵蚀测定板上设置有壤中流测定孔阵列；所述壤中流测定孔阵列由壤中流测定孔组成；所述侵蚀测定板的外侧面设置有壤中流收集器。

进一步地，所有土壤侵蚀槽内均设置有土壤侵蚀槽分隔板，所述土壤侵蚀槽分隔板所处平面与土壤侵蚀槽连接方向相平行；所述土壤侵蚀槽分隔板将所述土壤侵蚀槽分隔为容积相等的两个部分；所述土壤侵蚀槽分隔板分隔所述侵蚀测定板为两部分，一部分为地表径流导流板，另一部分为壤中流测定板；所述地表径流导流板上的壤中流测定孔全部密封，所述地表径流导流板上端外侧连接有地表径流收集槽，所述地表径流收集槽连接有地表径流收集器。

进一步地，所述土壤侵蚀槽设置有两节，分别为下部土壤侵蚀槽、上部土壤侵蚀槽；所述下部土壤侵蚀槽远离所述上部土壤侵蚀槽的端面为所述侵蚀测定板；所述下部土壤侵蚀槽槽底与所述上部土壤侵蚀槽槽底通过连接绞盘转动连接，所述下部土壤侵蚀槽槽底与所述上部土壤侵蚀槽槽底的连接处设置有塑胶过渡带，所述塑胶过渡带用于密封所述连接绞盘处土壤。

所述升降调节装置包括设置于地面上的模型固定支架、下部液压升降机、上部液压升降机；所述连接绞盘与下部液压升降机的活动端相连接，所述下部液压升降机的固定端的与所述模型固定支架相连接；所述上部土壤侵蚀槽远离所述连接绞盘一端下方与所述上部液压升降机的活动端相连接，所述上部液压升降机的固定端与所述固定支架相连接；所述下部土壤侵蚀槽远离所述连接绞盘一端的下方设置有支撑绞盘，所述下部土壤侵蚀槽通过所述支撑绞盘与所述模型固定支架转动连接。

进一步地，所述壤中流收集器间隔设置有至少两个壤中流输出管，所述壤中流输出管内设置有阀门。

进一步地，相邻所述壤中流采集孔之间的距离为2cm，所述壤中流采集孔内径为1cm；相邻所述壤中流测定孔之间的距离为2cm，所述壤中流测定孔内径为1cm；所述土壤侵蚀槽底部挡板与所述土壤侵蚀槽槽底之间的空隙高5～10cm。

进一步地，所述土壤侵蚀槽两侧设置有防滑踏板以及扶手。

本实用新型双变坡侵蚀槽及壤中流测定仪器主要优点如下：操作方便，测控精度高，利用双变坡侵蚀槽及壤中流测定仪器构造不同凹凸形态的坡面微地形，从而能够实现不同地形条件下土壤水蚀过程精确模拟；通过测定整个降雨过程中壤中流、地表径流、泥沙、坡面侵蚀形态、细沟的数量和尺寸等重要参数，能够将整个降雨过程中土壤水蚀的发生发展规律进行定量分析，应用范围广。双变坡侵蚀槽及壤中流测定仪器设置在模型固定支架上，方便移动，适用于室外天然降雨监测实验。

附图说明

图1为本实用新型双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器的俯视图。

图2为本实用新型双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器的侧视图。

图3为本实用新型土壤侵蚀槽底部盖板的结构示意图。

图中：地表径流收集器1；壤中流收集器2；土壤侵蚀槽下部挡板3；扶手4；脚踏板5；地表径流导流板6；土壤侵蚀槽底部挡板7；下部土壤侵蚀槽8；土壤侵蚀槽分隔板9；塑胶过渡带10；模型固定支架11；下部液压升降机12；上部液压升降机13；上部土壤侵蚀槽14。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细描述，但该实施例不应该理解为对本实用新型的限制，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

如附图所示，双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，包括设置由下部土壤侵蚀槽8、上部土壤侵蚀槽14和钢架焊接而成的模型固定支架11，所述下部土壤侵蚀槽8一端与模型固定支架11铰接，另一端与下部液压升降机12铰接，所述上部土壤侵蚀槽14一端与下部液压升降机12铰接，另一端与上部液压升降机13铰接；所述上部土壤侵蚀槽14与下部土壤侵蚀槽8通过塑胶过渡带10连接，所述土壤侵蚀槽通过土壤侵蚀槽分隔板9分隔为左右两部分，便于平行对照试验的样本设置，所述土壤侵蚀槽两侧均设有扶手4，脚踏板5；

所述下部土壤侵蚀槽8倾斜角度可通过下部液压升降机12进行调整，角度调整范围在0～30度之间；所述上部土壤侵蚀槽14倾斜角度可通过上部液压升降机12和下部液压升降机13进行调整，角度调整范围在-30～30度之间；

所述下部土壤侵蚀槽8的尾部设置有土壤侵蚀槽下部挡板3和土壤侵蚀槽底部挡板7，下部土壤侵蚀槽8的下方连接有壤中流收集器2，壤中流收集器2上方设置有白铁皮打制而成的地表径流导流板6，即运用地表径流导流板6的密封作用限制地表径流只能漫过地表径流导流板6流向收集器，实现地表径流与壤中流分离的功能；所述下部土壤侵蚀槽8通过地表径流导流板6连接T型地表径流收集器1。

优选地，下部土壤侵蚀槽8为长4m、宽2m、深70cm的钢槽，上部土壤侵蚀槽14为长3m、宽2m、深70cm的钢槽，所述土壤侵蚀槽槽底为钢板封底，在距离土壤侵蚀槽槽底5cm处设置有土壤侵蚀槽底部挡板7，所述土壤侵蚀槽底部挡板分为上下两部分，下部土壤侵蚀槽底部挡板长为4m、宽为2m，上部土壤侵蚀槽底部挡板长为3m、宽为2m，所述土壤侵蚀槽底部挡板7上均匀布设着间隔为2cm、内径为1cm的壤中流采集孔。

优选地，壤中流收集器2为长50cm、宽2m、深70cm的钢槽，与下部土壤侵蚀槽焊接在一起，通过土壤侵蚀槽下部挡板3与侵蚀槽内土样隔开，通过土壤侵蚀槽分隔板9分隔为左右两个部分，壤中流收集器的左下角和右下角分别开有内径2cm的壤中流输出管，壤中流输出管通过阀门开关，当实验不需要测壤中流流量时关闭阀门即可。

优选地，脚踏板5为长50cm、宽40cm的金属防滑板，固定在土壤侵蚀槽两侧，其中下部土壤侵蚀槽8左右两侧各布设了7块脚踏板，上部土壤侵蚀槽14左右两侧各布设了5块脚踏板，扶手4分为两部分，其中焊接在下部土壤侵蚀槽脚踏板外侧的为长4m、高90cm的矩形钢制扶手，焊接在上部土壤侵蚀槽脚踏板外侧的为长3m、高90cm的矩形钢制扶手。通过脚踏板和扶手的设置，便于实验操作人员现场采集数据。

应用上述双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器的土壤水蚀过程测定方法，包括如下步骤：

步骤一、从野外采集土样，根据实验设计，过筛后，在土壤侵蚀槽内分层装填、压实实验用土并控制土壤容重和初始含水量。

步骤二、通过上部液压升降机12和下部液压升降机13将土壤侵蚀槽调整到实验设计所需的坡度和凹凸形态。

步骤三、正式降雨前，要率定降雨强度，然后调整至实验所需的雨强，将土壤水蚀过程测定仪器置于降雨区域。

步骤四、打开壤中流收集器阀门，并将地表径流导流板6盖在壤中流收集器2上方与T型地表径流收集器1连接，打开人工降雨器，开始降雨实验。

步骤五、观察当地表径流出流口和壤中流出流口一旦出现成股的持续稳定携沙水流，记录产流时刻和降雨历时。坡面土壤产流稳定后，每2min收集一次地表和壤中流径流泥沙样至降雨结束，整个降雨过程中，量测地表径流流量和壤中流径流流量和产沙量。降雨过程中，分别从下部土壤侵蚀槽和上部土壤侵蚀槽的上、中、下三个位置用染色剂法测量地表径流流速，用带色流束法观察径流的型态；

步骤六、降雨结束后，测量侵蚀槽内土壤雨后含水率、坡面侵蚀形态、细沟的数量和尺寸、土壤容重。结合实验测得的数据，精准测算坡面土壤水蚀的侵蚀形态、土壤流失途径和侵蚀量。

以上未作详细说明均为现有技术。

Claims (7)

1.双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，其特征在于：包括至少两节土壤侵蚀槽；所有土壤侵蚀槽设置在一条直线上，构成土壤侵蚀槽链；每节土壤侵蚀槽均为上端开口的空腔，所述土壤侵蚀槽，相邻土壤侵蚀槽之间连通；所有土壤侵蚀槽两端均连接有升降调节装置，所述升降调节装置用于分别调节所述土壤侵蚀槽两端的高度；所述土壤侵蚀槽的槽底均设置有土壤侵蚀槽底部挡板(7)，所述土壤侵蚀槽底部挡板(7)与所述土壤侵蚀槽槽底之间设置有空隙，所述土壤侵蚀槽底部挡板(7)上设置有壤中流采集孔阵列，所述壤中流采集孔阵列由壤中流采集孔组成；

所述土壤侵蚀槽链一端的所述土壤侵蚀槽的外端面为侵蚀测定板，所述侵蚀测定板上设置有壤中流测定孔阵列；所述壤中流测定孔阵列由壤中流测定孔组成；所述侵蚀测定板的外侧面设置有壤中流收集器(2)。

2.根据权利要求1所述的双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，其特征在于：所有土壤侵蚀槽内均设置有土壤侵蚀槽分隔板(9)，所述土壤侵蚀槽分隔板(9)所处平面与土壤侵蚀槽连接方向相平行；所述土壤侵蚀槽分隔板(9)将所述土壤侵蚀槽分隔为容积相等的两个部分；所述土壤侵蚀槽分隔板(9)分隔所述侵蚀测定板为两部分，一部分为地表径流导流板(6)，另一部分为壤中流测定板；所述地表径流导流板(6)上的壤中流测定孔全部密封，所述地表径流导流板(6)上端外侧连接有地表径流收集槽，所述地表径流收集槽连接有地表径流收集器(1)。

3.根据权利要求2所述的双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，其特征在于：所述土壤侵蚀槽设置有两节，分别为下部土壤侵蚀槽(8)、上部土壤侵蚀槽(14)；所述下部土壤侵蚀槽(8)远离所述上部土壤侵蚀槽(14)的端面为所述侵蚀测定板；所述下部土壤侵蚀槽(8)槽底与所述上部土壤侵蚀槽(14)槽底通过连接绞盘(16)转动连接，所述下部土壤侵蚀槽(8)槽底与所述上部土壤侵蚀槽(14)槽底的连接处设置有塑胶过渡带(10)，所述塑胶过渡带(10)用于密封所述连接绞盘(16)处土壤。

4.根据权利要求3所述的双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，其特征在于：所述升降调节装置包括设置于地面上的模型固定支架(11)、下部液压升降机(12)、上部液压升降机(13)；所述连接绞盘(16)与下部液压升降机(12)的活动端相连接，所述下部液压升降机(12)的固定端的与所述模型固定支架(11)相连接；所述上部土壤侵蚀槽(14)远离所述连接绞盘(16)一端下方与所述上部液压升降机(13)的活动端相连接，所述上部液压升降机(13)的固定端与所述固定支架(11)相连接；所述下部土壤侵蚀槽(8)远离所述连接绞盘(16)一端的下方设置有支撑绞盘(15)，所述下部土壤侵蚀槽(8)通过所述支撑绞盘(15)与所述模型固定支架(11)转动连接。

5.根据权利要求4任一所述的双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，其特征在于：所述壤中流收集器(2)间隔设置有至少两个壤中流输出管，所述壤中流输出管内设置有阀门。

6.根据权利要求1-5任一所述的双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，其特征在于：相邻所述壤中流采集孔之间的距离为2cm，所述壤中流采集孔内径为1cm；相邻所述壤中流测定孔之间的距离为2cm，所述壤中流测定孔内径为1cm；所述土壤侵蚀槽底部挡板(7)与所述土壤侵蚀槽槽底之间的空隙高5～10cm。

7.根据权利要求6所述的双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器，其特征在于：所述土壤侵蚀槽两侧设置有防滑踏板以及扶手。