CN102087126B - 人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法和控制系统 - Google Patents

人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法和控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法，具体包括以下步骤：1)在野外选取合适的坡面作为试验区域，准备水源、电源；2)利用挡板在试验区围成对应径流小区；3)安装人工降雨装置和地表坡面径流及泥沙含量测量仪；4)在一时间段内调节降雨强度，实时测量出径流小区在降雨冲刷过程中流量及泥沙含量的参数。还公开了该测量方法的控制系统，该方法能够快速实时记录径流小区的流量及泥沙含量，而且该方法可移动性大，根据不同地况，实地测量达到最接近自然的测量效果，为快速获取开发建设项目土壤侵蚀模数奠定了数据基础。

Description

人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法和控制系统
技术领域
本发明属于水土流失实时监测技术领域，具体涉及一种人工降雨测量径流小区流量和泥沙含量的测量方法及其测量系统。
背景技术
水土资源是人类赖以生存的最基本的物质，是经济社会发展的基础资源。水土流失是世界性的环境灾害问题之一，水土流失的发生和发展受降水、土壤、地形、植被覆盖和土地利用类型等多种因素的影响，是一种复杂的人文和自然地理过程。传统的水土流失监测设施设备落后，不能移动性，自动化程度低，监测周期长、费时费力，可靠性差，不能实现实时在线监测，人为因素对观测数据和科学性影响比较大。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法，该方法能够在野外实地快速的建成径流小区，最大程度的减小了人为因素对观测数据的影响，而且可根据要求调节模拟雨强，实时、自动的获取较为准确的水土流失监测数据，可以节省大量人力、物力和财力，同时还可大幅度提高水土保持监测精度。
为了实现上述任务，本发明采取如下的解决方案：一种人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法，具体包括下列步骤：
1)在野外选取5～45度的坡面作为试验区域，准备水源、电源；
2)利用挡板在试验区围成对应径流小区；
3)安装人工降雨装置和地表坡面径流及泥沙含量测量仪；
4)在单位时间段内调节降雨强度，实时测量出径流小区在降雨冲刷过程中流量及泥沙含量的参数。
本发明还有一个目的提供上述人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法的测量系统，由电源、模拟降雨控制器、径流泥沙数据采集管理器、数据采集动态显示计算机、泥沙测量传感器、水泵、流量测量传感器、模拟降雨装置组成，所述的电源分别向模拟降雨控制器、径流泥沙数据采集管理器、数据采集动态显示计算机、水泵供电，由数据采集动态显示计算机分别向模拟降雨控制器和径流泥沙数据采集管理器发出工作指令，模拟降雨控制器接到指令后控制水泵和模拟降雨装置工作，流量测量传感器将采集到的数据通过模拟降雨控制器传送给数据采集动态显示计算机，径流泥沙数据采集管理器接到指令后启动泥沙测量传感器工作，泥沙测量传感器将采集到的数据通过径流泥沙数据采集管理器传送给数据采集动态显示计算机。
与现有技术相比，本发明的方法具有以下优点：
1)本发明采用便携式全自动人工模拟降雨器作为试验中需降雨，具有模拟程度高，操控性强，移动性大，简单方便等优点；
2)实地测量性和自主操作调节性高；
3)采用挡板在实地利用搭接方法围成径流小区，达到原状土的试验目的，减少了人为因素的影响。
4)该方法在调节模拟雨强后，全自动实时的采集数据，可以做到无人值守的目的。
附图说明
图1为本发明测量系统系统的控制原理图；
图2为本发明测量系统系统的现场布设图。
具体实施方式
以下结合发明人给出的具体实施例、试验例来进一步说明本发明的有效效果。
实施例1
1)在野外选取5度的坡面作为试验区域，准备水源、电源；
2)利用挡板在试验区围成对应径流小区；
3)安装人工降雨装置和地表坡面径流及泥沙含量测量仪；
4)在单位时间段内调节降雨强度，实时测量出径流小区在降雨冲刷过程中流量及泥沙含量的参数。
实施例2
1)在野外选取45度的坡面作为试验区域，准备水源、电源；
2)利用挡板在试验区围成对应径流小区；
3)安装人工降雨装置和地表坡面径流及泥沙含量测量仪；
4)在单位时间段内调节降雨强度，实时测量出径流小区在降雨冲刷过程中流量及泥沙含量的参数。
实施例3
图1给出了本发明人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量系统的控制原理图，由电源、模拟降雨控制器、径流泥沙数据采集管理器、数据采集动态显示计算机、泥沙测量传感器、水泵、流量测量传感器、模拟降雨装置组成，所述的电源1分别向模拟降雨控制器2、径流泥沙数据采集管理器3、数据采集动态显示计算机4、水泵6供电，由数据采集动态显示计算机4分别向模拟降雨控制器2和径流泥沙数据采集管理器3发出工作指令，模拟降雨控制器2接到指令后控制水泵6和模拟降雨装置8工作，流量测量传感器7将采集到的数据通过模拟降雨控制器2传送给数据采集动态显示计算机4，径流泥沙数据采集管理器3接到指令后启动泥沙测量传感器5工作，泥沙测量传感器5将采集到的数据通过径流泥沙数据采集管理器3传送给数据采集动态显示计算机4。
所述的模拟降雨装置上设有降雨喷头组、电子开关阀，其根据数据采集动态显示计算机开启或关闭电子开关阀。
在水泵和模拟降雨装置连接的管道依次上安装有调节阀和压力表，通过调节阀可以控制降雨的强度。
本发明人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量系统的控制原理：
由数据采集动态显示计算机分别向模拟降雨控制器和径流泥沙数据采集管理器发出工作指令，模拟降雨控制器接到指令后控制水泵和模拟降雨装置工作，流量测量传感器将采集到的数据通过模拟降雨控制器传送给数据采集动态显示计算机，径流泥沙数据采集管理器接到指令后启动泥沙测量传感器工作，泥沙测量传感器将采集到的数据通过径流泥沙数据采集管理器传送给数据采集动态显示计算机。
试验例1
结合图2给出本发明测量系统系统的现场布设图来进一步说明本发明的测量方法及其测量系统的工作原理及有益效果。
1)在野外选取30度坡面作为试验区域，准备水源、电源；
2)根据试验要求，利用长度1米，宽度0.3米的不锈钢挡板采用搭接的方式插入地表围成相应(长5米，宽2米)的径流小区；
3)安装模拟降雨装置，然后按照图2给出现场布设图，把电源、模拟降雨控制器、径流泥沙数据采集管理器、数据采集动态显示计算机、泥沙测量传感器、水泵、流量测量传感器、模拟降雨装置用电线或数据线连接。
4)根据试验要求在径流小区范围内降雨历时从30-120分钟，调节对应雨强从30——90毫米/小时，测定径流流量和泥沙含量如下表：
降雨实验测定数据
Figure BSA00000347928900051
本发明的目的在于提供一种人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法，该方法能够在野外实地快速的建成径流小区，最大程度的减小了人为因素对观测数据的影响，而且可根据要求调节模拟雨强，实时、自动的获取较为准确的水土流失监测数据，可以节省大量人力、物力和财力，同时还可大幅度提高水土保持监测精度。

Claims (1)

1.一种人工降雨径流小区流量和泥沙含量的测量方法，具体包括下列步骤：
1)在野外选取5～45度的坡面作为试验区域，准备水源、电源；
2)利用挡板在试验区围成对应径流小区；
3)安装人工降雨装置和地表坡面径流及泥沙含量测量仪；
4)在单位时间段内调节降雨强度，实时测量出径流小区在降雨冲刷过程中流量及泥沙含量的参数；
其特征在于，该测量方法的测量系统由电源、模拟降雨控制器、径流泥沙数据采集管理器、数据采集动态显示计算机、泥沙测量传感器、水泵、流量测量传感器、模拟降雨装置组成，其特征在于，所述的电源(1)分别向模拟降雨控制器(2)、径流泥沙数据采集管理器(3)、数据采集动态显示计算机(4)、水泵(6)供电，由数据采集动态显示计算机(4)分别向模拟降雨控制器(2)和径流泥沙数据采集管理器(3)发出工作指令，模拟降雨控制器(2)接到指令后控制水泵(6)和模拟降雨装置(8)工作，流量测量传感器(7)将采集到的数据通过模拟降雨控制器(2)传送给数据采集动态显示计算机(4)，径流泥沙数据采集管理器(3)接到指令后启动泥沙测量传感器(5)工作，泥沙测量传感器(5)将采集到的数据通过径流泥沙数据采集管理器(3)传送给数据采集动态显示计算机(4)。
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