CN103759913A - 一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪 - Google Patents

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左合君
赵爱国
董智
李宏
赵晶
肖建华
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Abstract

本发明提供一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，包括风向标、梯度集沙仪、接沙盒、保护桶盖、保护桶和探头罩，保护桶上方设有保护桶盖，其内设有轴承套和轴承套固定架；轴承套固定架固定连接轴承套；保护桶盖中心设有导沙圆盘；梯度集沙仪呈长方体，其一端通过风向标固定架固定风向标，另一端穿过导沙圆盘通过固定轴承盘连接轴承套。本发明采用风带动风向标为旋转动力使梯度集沙仪下部的轴承转动，保证土壤风蚀梯度集沙仪的直立口琴状方格进沙尘口始终面对风向，每个方格进沙尘口有单独的导沙尘通道相贯通，因此可以很方便地收集不同风向、不同高度的土壤风蚀量，测得的数据与风向、风速资料建立相关关系。

Description

一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪
 
技术领域
本发明涉及一种测定土壤风蚀的学科领域，具体说是一种用于测定全方位野外土壤风蚀梯度集沙仪。
 
背景技术
土壤风蚀是影响农田、建筑物、公路、铁路、渠道、水源及总体环境严重的问题之一。在我国西部干旱地区，由于风速大，风沙活动频繁，这一问题更为突出。在大风季节土地中的大量养分因风蚀而损失。细土粒不断吹失，降低了耕地肥力,丧失生产力，它是在风力作用下的移动现象。风携带各种不同的沙尘土粒，使其发生不同距离的位移，这种现象称风的搬运作用。当近地面的风速大于5m/s时，0.1～0.25mm粒径的细土粒就能被搬运形成风蚀。通常，被风吹扬的土粒的颗粒大小和风速成正比。土壤风蚀沙尘土粒的颗粒中的浓度与高度有关。据观察，风沙流中的绝大部分土粒颗粒都在近地表500mm以下，并随着风速的增大而增多升高，细土粒随风力的运动方式有3种：①﹤0.2mm的沙粒在风速5m/s时呈悬浮状态移动称悬浮；②气流中跳跃的颗粒，降落时碰撞地面而产生的回弹称跃移；③跃移颗粒对地面较大颗粒冲击后，缓慢向前移动称蠕移。
我国是一个受土壤风蚀比较严重的国家。我国的西部地区多以牧区为主，而土壤风蚀正是因为大规模砍伐树木以及在脆弱的生态环境中无限制地放牧造成的严重后果。土壤风蚀造成土地沙漠化、盐碱化、形成戈壁。而我国沙漠化土地已达358万k㎡，占全国土地面积的37%，而且沙漠化土地仍以2100k㎡/y的速度增长。为了根治土壤风蚀所造成的后果必须采取合适的技术措施防止土壤风蚀的结构。在科学实验活动中，沙通量的测定需长期定点多方位收集观测数据，而且要求沙通量的观测结果能与风速、风向建立相互关系，以便进行土壤风蚀的研究和工程计算。这样就需要研制一种能够收集野外土壤风蚀梯度采集仪的仪器。
 
发明内容
本发明从科学试验的实际出发，目的旨在提供一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪。利用其结构特征，定点的实现在沙尘暴特定环境下获得在单位时间里单位面积的土壤风蚀的收集。
本发明的目的是通过以下措施来实现：
一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，包括风向标、平衡锤、风向标固定架、梯度集沙仪、排气孔、进沙尘口、导沙嘴、排气网、接沙盒、接沙盒锁、导沙圆盘、固定轴承盘、轴承、防尘罩、保护桶盖、保护桶、轴承套、轴承套固定架、探头罩，保护桶上方设有保护桶盖，其内设有轴承套和轴承套固定架；轴承套固定架固定连接轴承套；保护桶盖中心设有导沙圆盘；梯度集沙仪呈长方体，其一端通过风向标固定架固定风向标，另一端穿过导沙圆盘通过固定轴承盘连接轴承套。
上述梯度集沙仪迎风面上设有50个进沙尘口，其两侧设有排气孔；进沙尘口与导沙嘴连接；导沙嘴与接沙盒连接；接沙盒通过接沙盒锁连接梯度集沙仪；进沙尘口与导沙嘴之间设有排气网。
上述轴承套内设有轴承，其上方设有防尘罩。
上述风向标上设有平衡锤。
上述梯度集沙仪的迎风面设有探头罩。
上述导沙嘴、排气网、接沙盒和接沙盒锁各为50个。
本发明的优点和产生的有益效果是：
本发明采用风带动风向标为旋转动力使梯度集沙仪下部的轴承转动，保证土壤风蚀梯度集沙仪的直立口琴状方格进沙尘口始终面对风向，每个方格进沙尘口有单独的导沙尘通道相贯通，通道两侧有排气通道，通道上布有200目不锈钢通气网，导沙尘通道隔嘴并且与下端长方形的集沙盒相连通，因此可以很方便地收集不同风向、不同高度的土壤风蚀量，测得的数据与风向、风速资料建立相关关系。（计算方法）
本发明结构简单，便于携带，使用方便。可广泛应用于林业学、生态学、风沙物理学和铁路、公路、水库、工矿工程防沙效益观测等方向的研究，是观测土壤风蚀必不可少的一种仪器。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的侧视图中的局部示意图。
图3为图2中A部位的放大示意图。
    图中：1-风向标、2-平衡锤、3-风向标固定架、4-梯度集沙仪、5-排气孔、6-进沙尘口、7-导沙嘴、8-排气网、9-接沙盒、10-接沙盒锁、11-导沙圆盘、12-固定轴承盘、13-轴承、14-防尘罩、15-保护桶盖、16-旋转保护桶、17-轴承套、18-轴承套固定架、19-探头罩
具体实施方式
下面结合附图说明对本发明做进一步的说明：
如图1、2、3所示，一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，包括风向标1、平衡锤2、风向标固定架3、梯度集沙仪4、排气孔5、进沙尘口6、导沙嘴7、排气网8、接沙盒9、接沙盒锁10、导沙圆盘11、固定轴承盘12、轴承13、防尘罩14、保护桶盖15、保护桶16、轴承套17、轴承套固定架18、探头罩19，其特征是：保护桶16上方设有保护桶盖15，其内设有轴承套17和轴承套固定架18；轴承套固定架18固定连接轴承套17；保护桶盖15中心设有导沙圆盘11；梯度集沙仪4呈长方体，其一端通过风向标固定架3固定风向标1，另一端穿过导沙圆盘11通过固定轴承盘12连接轴承套17。
梯度集沙仪4迎风面上设有50个进沙尘口6，其两侧设有排气孔5；进沙尘口6与导沙嘴7连接；导沙嘴7与接沙盒9连接；接沙盒9通过接沙盒锁10连接梯度集沙仪4；进沙尘口6与导沙嘴7之间设有排气网8。
轴承套17内设有轴承13，其上方设有防尘罩14。
风向标1上设有平衡锤2。
梯度集沙仪4的迎风面设有探头罩19。
导沙嘴7、排气网8、接沙盒9和接沙盒锁10各为50个。
实施例
梯度集沙仪4设计为直立口琴状，前宽20mm、后宽80 mm、高1000mm，其外壳两侧有直径80mm的圆形排气孔5、其内部由纵向排列的导沙嘴7和排气网8组成50个口大底小似斗状的方格孔连接50个长方形接沙盒9、并由接沙盒锁10固接锁紧；进沙尘口6孔内每个导沙嘴7开口朝下翘，排气网8位于导沙嘴7与进沙尘口6之间，梯度集沙仪4底部的固定轴承盘12、梯度集沙仪4顶部的风向标固定架3与旋转保护桶16、轴承套17、轴承套固定架18在一条中心线上。 
测量时，先将旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪的旋转保护桶16埋入土壤中，上部与土壤地面相平，打开保护桶盖15，将轴承套固定架18、轴承套17调到中心位置排好，并将梯度集沙仪4内部的每个接沙尘盒9与每个导沙嘴7相对应，底部安装好固定轴承板12，梯度集沙仪4穿过导沙圆盘11和保护桶盖15，直竖于旋转保护桶16的上部，最底部的进沙尘口6和保护桶盖15持平，然后用螺栓拧紧保护桶盖15。
当风沙流来临时，打开探头罩19开始记录时间、风向、风速值。当土壤风沙流沿水平方向进入梯度集沙仪4的进沙尘口6后，由于孔内每个导沙嘴7开口朝下翘有40°-45°角度，迫使风沙流向下降落改变流动方向，气流通过排气网8流出经过排气孔5排到大气中，沙粒在通道内开始减速降落，最后，沙粒汇集到各自对应的长方形接沙尘盒9，经过一段时间，风沙流过后，盖上探头罩19记录停止时间，打开梯度集沙仪4取开保护桶盖15，取下梯度集沙仪4，直立抱回室内或帐篷内成80°放入地上，按方向从上向下顺序将长方形接沙尘盒9取出沙尘倒入袋子里，称重计量。从单位和单位时间进入长方形接沙尘盒9沙尘量的多少，可结合风速风向采集仪计算有效风速，计算出从不同方向根据公式单位面积和单位时间流进不同高度的50路长方形接沙尘盒9的土壤风蚀量的大小。

Claims (5)

1.一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，包括风向标（1）、平衡锤（2）、风向标固定架（3）、梯度集沙仪（4）、排气孔（5）、进沙尘口（6）、导沙嘴（7）、排气网（8）、接沙盒（9）、接沙盒锁（10）、导沙圆盘（11）、固定轴承盘（12）、轴承（13）、防尘罩（14）、保护桶盖（15）、保护桶（16）、轴承套（17）、轴承套固定架（18）和探头罩（19），其特征是：保护桶（16）上方设有保护桶盖（15），其内设有轴承套（17）和轴承套固定架（18）；轴承套固定架（18）与轴承套（17）固定连接；保护桶盖（15）中心设有导沙圆盘（11）；梯度集沙仪（4）呈长方体，其一端通过风向标固定架（3）固定风向标（1），另一端穿过导沙圆盘（11）通过固定轴承盘（12）连接轴承套（17）；导沙圆盘（11）与梯度集沙仪（4）密封固定，与保护桶盖（15）之间有间隙。
2.如权利要求1所述的一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，其特征在于：所述梯度集沙仪（4）迎风面上设有50个进沙尘口（6），其两侧设有排气孔（5）；进沙尘口（6）与导沙嘴（7）连接；导沙嘴（7）与接沙盒（9）连接；接沙盒（9）通过接沙盒锁（10）连接梯度集沙仪（4）；进沙尘口（6）与导沙嘴（7）之间设有排气网（8）。
3.如权利要求1所述的一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，其特征在于：所述轴承套（17）内设有轴承（13），其上方设有防尘罩（14）。
4.如权利要求1所述的一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，其特征在于：所述风向标（1）上设有平衡锤（2）。
5.如权利要求1或2所述的一种旋转式野外土壤风蚀梯度集沙仪，其特征在于：所述梯度集沙仪（4）的迎风面设有探头罩（19）；所述导沙嘴（7）、排气网（8）、接沙盒（9）和接沙盒锁（10）各为50个。
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