CN103308666B - 坡地水量平衡试验装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于研究坡地土壤水分运移以及土壤热量变化规律的水量平衡试验装置。该装置由测坑、观测区、控制室三部分组成,并搭载负压计、TDR探头、温度探头、地下水位传感器等以及地表径流、壤中流和地下径流的收集装置等试验设备,可以精确分析测坑内土壤水分溶质垂向和沿坡向二维运移过程,并可对地表径流和泥沙进行测量。该试验装置运用水量平衡原理研究坡地降雨-入渗-径流关系、径流与溶质耦合关系和坡地水土流失与养分流失过程模型,对于深入认识坡地水文过程、探讨坡地土壤退化机理、指导坡地可持续经营和农业面源污染的控制,提高旱地农业生产力都具有重要的理论价值和生产意义。

Description

坡地水量平衡试验装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种水量试验装置,尤其涉及一种坡地水量平衡试验装置。
背景技术
[0002] 在给定尺度的时域空间中,水的运动(包括相变)有连续性,在数量上保持着收支平衡,水量平衡的基本原理是质量守恒定律。该试验装置运用水量平衡原理研究坡耕地降雨-入渗-径流关系、径流与溶质耦合关系和坡地水土流失与养分流失过程模型,对于深入认识坡地水文过程、探讨坡地土壤退化机理、指导坡地可持续经营和农业面源污染的控制,提高旱地农业生产力都具有重要的理论价值和生产意义。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供了一种坡地水量平衡试验装置,它具有测量准确和操作方便的优点。
[0004] 本发明是这样来实现的,它包括测坑、观测区、控制室、地表径流集水池、壤中流集水池、正面壤中流管、地表径流管、侧向壤中流管、井水位管、传感器封管、挡土镀锌钢板、地表径流集流槽、侧墙排水沟、排水棱体、通风口、侧墙排水管、排水花管、温度巡检仪、土壤取水样器、土壤含水量测定仪、土壤张力计水银槽、地下水位数显仪、土壤张力计、土壤取水样头、土壤温度传感器和土壤含水量传感器,其特征在于测坑左侧与观测区相连,测坑和观测区的正下方为控制室,测坑和控制室之间还设有若干个地表径流集水池和壤中流集水池;
[0005] 所述的观测区和控制室之间设有若干个正面壤中流管和一个地表径流管,其中地表径流管的一端还连接地表径流集水池;
[0006] 所述的控制室的侧部还设有侧墙排水管;
[0007] 所述测坑与观测区侧墙设有U型挡土镀锌钢板,它通过侧墙排水沟连接侧墙排水管;
[0008] 所述测坑的顶部设有排水花管,测坑与控制室的连接处一侧设有地表径流集流槽和侧墙排水沟,另一侧紧贴测坑的侧壁处设有排水棱体;
[0009] 所述观测区的侧壁从上向下设有若干个通风口 ;
[0010] 所述控制室内设有与侧向壤中流管并行的井水位管,以及位于侧向壤中流管一侦U,并与井水位管一端相连的传感器封管;
[0011] 所述测坑的底部设有土壤张力计、土壤取水样头、土壤温度传感器和土壤含水量传感器,以及连接上述土壤张力计、土壤取水样头、土壤温度传感器和土壤含水量传感器的位于观测区内的温度巡检仪、土壤取水样器、土壤含水量测定仪、土壤张力计水银槽和地下水位数显仪。
[0012] 所述正面壤中流管和侧向壤中流管与埋设在土体内的排水花管相连,用于收集不同土层内渗流量。
[0013] 本发明的技术效果是:本发明可以精确分析测坑内土壤水分垂向和沿坡向二维运移过程,并可对地表径流和泥沙进行测量;该试验装置运用水量平衡原理研究坡耕地降雨-入渗-径流关系、径流与溶质耦合关系和坡地水土流失与养分流失过程模型,对于深入认识坡地水文过程、探讨坡地土壤退化机理、指导坡地可持续经营和农业面源污染的控制,提高旱地农业生产力都具有重要的理论价值和生产意义。
附图说明
[0014] 图1是新型试验装置平面图。
[0015] 图2是新型试验装置壤中流管布置图。
[0016] 图3是图1中C-C中控制室剖面图。
[0017] 图4为土镀锌钢板的结构示意图。
[0018] 图5是图1中B-B中测坑剖面图。
[0019] 图6是图1中A-A中观测区剖面图。
[0020] 图7是新型试验装置预埋管布置图。
[0021] 图8是新型试验装置试验设备安装图。
[0022] 在图中,1、测坑 2、观测区 3、控制室 4、地表径流集水池 5、壤中流集水池6、正面壤中流管 7、地表径流管 8、侧向壤中流管 9、井水位管 10、传感器封管11、挡土镀锌钢板 12、地表径流集流槽 13、侧墙排水沟 14、排水棱体 15、通风口 16、侧墙排水管 17、排水花管 18、温度巡检仪 19、土壤取水样器 20、土壤含水量测定仪21、土壤张力计水银槽 22、地下水位数显仪 23、土壤张力计 24、土壤取水样头 25、土壤温度传感器26、土壤含水量传感器。
具体实施方式
[0023] 如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示,本发明是这样来实现的,它包括测坑1、观测区2、控制室3、地表径流集水池4、壤中流集水池5、正面壤中流管6、地表径流管7、侧向壤中流管8、井水位管9、传感器封管10、挡土镀锌钢板11、地表径流集流槽12、侧墙排水沟13、排水棱体14、通风口 15、侧墙排水管16、排水花管17、温度巡检仪18、土壤取水样器19、土壤含水量测定仪20、土壤张力计水银槽21、地下水位数显仪22、土壤张力计23、土壤取水样头24、土壤温度传感器25和土壤含水量传感器26,其结构特点是测坑I左侧与观测区2相连,测坑I和观测区2的正下方为控制室3,测坑I和控制室3之间还设有若干个地表径流集水池4和壤中流集水池5 ;
[0024] 如图2和3所示,所述的观测区2和控制室3之间设有若干个正面壤中流管6和一个地表径流管7,其中地表径流管7的一端还连接地表径流集水池4 ;
[0025] 所述的控制室3的侧部还设有侧墙排水管16 ;
[0026] 所述测坑I与观测区2侧墙设有U型挡土镀锌钢板11,它通过侧墙排水沟13连接侧墙排水管16 ;
[0027] 如图5所示,所述测坑I的顶部设有排水花管17,测坑I与控制室3的连接处一侧设有地表径流集流槽12和侧墙排水沟13,另一侧紧贴测坑I的侧壁处设有排水棱体14 ;
[0028] 所述观测区2的侧壁从上向下设有若干个通风口 15 ;
[0029] 所述控制室3内设有与侧向壤中流管8并行的井水位管9,以及位于侧向壤中流管8 一侧,并与井水位管9 一端相连的传感器封管10 ;
[0030] 如图8所示,所述测坑I的底部设有土壤张力计23、土壤取水样头24、土壤温度传感器25和土壤含水量传感器26,以及连接上述土壤张力计23、土壤取水样头24、土壤温度传感器25和土壤含水量传感器26的位于观测区2内的温度巡检仪18、土壤取水样器19、土壤含水量测定仪20、土壤张力计水银槽21和地下水位数显仪22。
[0031] 所述正面壤中流管6和侧向壤中流管8与埋设在土体内的排水花管17相连,用于收集不同土层内渗流量。
[0032] 在使用时;在测坑I可根据需要设置不同底板坡度及回填土体表面坡度,测坑I内分层回填所要研究的土壤,并分层压实,待土体沉降稳定后,根据试验需要在土体不同深度埋设土壤张力计23、土壤取水样头24、土壤温度传感器25、土壤含水量传感器26等传感器;温度巡检仪18、土壤取水样器19、土壤含水量测定仪20、土壤张力计水银槽21等数据采集装置安装至观测区2的侧墙上;各类传感器通过预埋传感器封管10与观测区2内的数据采集装置相连接,并最终将数据传输至控制室3的主控电脑;回填土体表面径流通过地表径流集流槽12,经地表径流管7汇集至地表径流集水池4,并通过二级分流(每级为5孔),测定地表总径流量及泥沙含量;测坑I与观测区2侧墙上方径流通过“U”型挡土镀锌钢板11收集至侧墙排水13沟并经侧墙排水管16排出;正面壤中流管6和侧向壤中流管8与埋设在土体内排水花管17相连,收集不同土层内渗流量。

Claims (2)

1.一种坡地水量平衡试验装置,它包括测坑、观测区、控制室、地表径流集水池、壤中流集水池、正面壤中流管、地表径流管、侧向壤中流管、井水位管、传感器封管、挡土镀锌钢板、地表径流集流槽、侧墙排水沟、排水棱体、通风口、侧墙排水管、排水花管、温度巡检仪、土壤取水样器、土壤含水量测定仪、土壤张力计水银槽、地下水位数显仪、土壤张力计、土壤取水样头、土壤温度传感器和土壤含水量传感器,其特征在于测坑左侧与观测区相连,测坑和观测区的正下方为控制室,测坑和控制室之间还设有若干个地表径流集水池和壤中流集水池; 所述的测坑和控制室之间设有若干个正面壤中流管和一个地表径流管,其中地表径流管的一端还连接地表径流集水池; 所述的控制室的侧部还设有侧墙排水管; 所述测坑与观测区侧墙设有U型挡土镀锌钢板,它通过侧墙排水沟连接侧墙排水管;所述测坑的顶部设有排水花管一,测坑与控制室的连接处一侧设有地表径流集流槽和侧墙排水沟,另一侧紧贴测坑的侧壁处设有排水棱体; 所述观测区的侧壁从上向下设有若干个通风口; 所述控制室内设有与侧向壤中流管并行的井水位管,以及位于侧向壤中流管一侧,并与井水位管一端相连的传感器封管; 所述测坑的底部设有土壤张力计、土壤取水样头、土壤温度传感器和土壤含水量传感器,以及连接上述土壤张力计、土壤取水样头、土壤温度传感器和土壤含水量传感器的位于观测区内的温度巡检仪、土壤取水样器、土壤含水量测定仪、土壤张力计水银槽和地下水位数显仪。
2.如权利要求1所述的一种坡地水量平衡试验装置,其特征在于所述正面壤中流管和侧向壤中流管与埋设在土体内的排水花管二相连,用于收集不同深度土层内渗流量。
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