CN104698151A - 水土流失测钎的单钎多点测读装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水土流失测钎的单钎多点测读装置，包括组合外筒和内筒；所述组合外筒包括一中心外筒和至少两根均布在其周围的边缘外筒，所述中心外筒和所有所述边缘外筒相互平行且由与其垂直的顶部固定板、中部固定板和底部固定板固定在一起，所述中心外筒的底端穿出所述底部固定板，所述中心外筒的内径大于测钎钎帽的外径；所述内筒设有封底和从上至下的刻度；在所述中心外筒和每根所述边缘外筒内各插装有一与其滑动连接的所述内筒。本发明还公开了上述水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法。本发明具有便于野外操作、避免人为影响、读数准确、构造简单、易于掌握、使用成本低和性能可靠的特点。

Description

水土流失测钎的单钎多点测读装置及其使用方法

技术领域

本发明属于水土保持监测设施技术领域，特别是一种水土流失测钎的测读装置及其使用方法，应用于监测水土流失的测钎法中对测钎数据的准确读取与采集。

背景技术

水土流失作为全球性的生态问题，越来越得到重视，如何有效地实行土壤侵蚀测量和控制成为了各国普遍关注的焦点。在水土保持、林业生态环境的建设中，首要的工作就是要进行水土流失工作的监控，为区域生态系统提供水土流失定量监控数据，对区域水土流失趋势进行预测，进而能够在降雨前后知道某一地区水土流失的状况，才可以有针对性的治理和防护。目前，我国常用的土壤侵蚀测量方法主要有传统测量法和先进仪器测量法。传统测量方法主要有侵蚀小区观测法、插钎法、填土法、量沟法等；先进仪器测量法主要有稀土元素示踪法、放射性核素示踪法、三维激光地形扫描和航空摄影技术等。

定位插钎风蚀强度观测法(简称测钎法)是目前水土流失监测的常用方法，适用于开发建设项目重点监测地区边坡风化水蚀的水土流失监测，适用于地形比较复杂、区域相对分散、植被覆盖率较高、遥感方法难以适用的小区域监测。

测钎法是指在坡面样地内，在尽可能少地扰动地表土壤的情况下，向地下有规律地插入若干细钎，在插钎上标记与土壤表层持平的位置，作为原始高度点。降水发生后，通过观测地表土层降低的厚度，观测计算土壤水蚀侵蚀量。插钎观测内容必须包括降水情况及土壤流失量；同时按照观测项目的要求，增加土壤理化性质、植被变化、耕作情况等观测内容。测钎规格常为50～100cm长，直径1～2cm的测钎，测钎上标有刻度，测钎垂直坡面或竖直插入坡面，测钎钉帽端露出一定尺寸的距离，记录初始坡面高度，降雨后或间隔一定周期观察采集坡面新高度，与初始坡面高度差得出土壤侵蚀深度，以进一步计算得出土壤侵蚀量与降水量的影响关系。

上述测钎法存在的问题：

(1)使用带有刻度的普通测钎作为测钎，测钎刻度在室外环境下容易锈蚀剥落，造成数据丢失。

(2)由于测钎露出坡面刻度较短，给数据采集人员造成读数困难，由于视线难以平视，也容易加大读数误差。

(3)传统测钎通常是锤击贯入坡面，由于测钎有一定柔性，锤击作用下有变短的趋势，造成测钎上刻度间距变小，刻度不准。

(4)需要借助标尺贴地测量读数，读数困难的同时，也加大了工作量，造成数据采集效率底。

(5)测钎埋置场地环境复杂,易受杂草碎石堆积等环境因素的随机误差影响引起的测钎埋置点位的覆土高度变化，加大测读误差，增加错误数据。

因此，能够尽量降低和减小人为因素和其它不确定因素造成的误差的影响，寻求一种简便快捷，提高精度，易于操作，和读数准确的应用于钎插法的读数装置对于水土流失的测量控制意义重大。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种读取数据更为准确、操作更加便捷、效率更加高效的水土流失测钎的单钎多点测读装置及其使用方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种水土流失测钎的单钎多点测读装置，包括组合外筒和内筒；

所述组合外筒包括一中心外筒和至少两根均布在其周围的边缘外筒，所述中心外筒和所有所述边缘外筒相互平行且由与其垂直的顶部固定板、中部固定板和底部固定板固定在一起，所述中心外筒的底端穿出所述底部固定板，所述中心外筒的内径大于测钎钎帽的外径；

所述内筒设有封底和从上至下的刻度；

在所述中心外筒和每根所述边缘外筒内各插装有一与其滑动连接的所述内筒。

所述中心外筒的内径比测钎钎帽的外径大0.1～0.3cm。

所述中心外筒的底端距离所述底部固定板的下表面15cm。

所述内筒的长度为80cm。

所述边缘外筒有4根。

所述顶部固定板、所述中部固定板和所述底部固定板均为圆形。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：上述水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法，包括以下步骤：

一)将一根内筒插入中心外筒内，并使其底端滑动至与中心外筒的底端对齐；

二)将中心外筒内的内筒的封底靠齐在测钎钎帽的顶端，使中心外筒与测钎同轴设置；

三)释放组合外筒，使其在自重作用下缓慢下落，直至中心外筒的底端接触到所测地点表面；

四)利用罗盘确定边缘外筒与中心外筒的相对位置；

五)平视读取与组合外筒顶部固定板上表面所对齐的中心外筒内的内筒上所标示的刻度值，获取读数；

六)将其余内筒从组合外筒上端插入边缘外筒内，使边缘外筒内的内筒在自重作用下缓慢下落并落至其封底接触到所测地点表面；

七)平视读取与组合外筒顶部固定板上表面所对齐的所有边缘外筒内的内筒上所标示的刻度值，获取读数。

所述边缘外筒有4根；所述步骤四)：使4根边缘外筒分别处于东南西北四个方向；所述步骤七)：按照顺时针方向获取所有边缘外筒内的内筒上的读数。

本发明具有的优点和积极效果是：

1)传统测钎法直接将刻度标在测钎上，测钎上刻度长期处于室外环境，容易锈蚀脱落，容易被泥土污染；而此测读装置只在采集数据时在室外使用，不会出现上述问题。

2)组合外筒在重力作用下下落到地表面，显示出中心外筒内的内筒刻度，边缘外筒内的内筒在重力作用下下落到地表面，显示出边缘外筒内的内筒刻度，刻度显示过程没有人为因素干涉，避免了人为对读数的影响和主观误差。

3)增加了至少2倍的测点取值密度，增加了测点的数据采集数量，能够有效地降低环境因素造成的随机误差，使监测结果更加准确。

4)测读装置的高度在80cm左右，可以使测读人员站立平视读取数据，解决了贴地读数时带来的误差和操作的不便。

5)传统带刻度测钎通常是锤击入坡面，由于金属有一定柔性，锤击时容易使测钎变短，从而使钎上刻度间距变小，造成刻度本身不准确。本发明能够避免这个影响因素。

6)本发明操作便捷，使用灵活，便于野外操作，能够大大提高测量大片测钎读数的效率，节省成本和人工。

7)采用本发明，可使用不带刻度的测钎。本发明将众多测钎上的刻度集中在其内筒上，在保证测量读数准确可靠的同时，大大地降低了测钎的加工工艺和加工成本。

综上所述，本发明具有便于野外操作、避免人为影响、读数准确、构造简单、易于掌握、使用成本低和性能可靠的特点。与传统带刻度测钎相比，克服了测钎上刻度容易剥落、容易污染锈蚀；读数困难、效率低；测钎加工工艺要求高和成本高等缺点。

附图说明

图1为本发明一种水土流失测钎的单钎多点测读装置的结构示意图；

图2为本发明一种水土流失测钎的单钎多点测读装置的组合外筒结构示意图；

图3为本发明一种水土流失测钎的单钎多点测读装置的内筒结构示意图；

图4为测钎法应用于某坡面监测水土流失的布置示意图；

图5为本发明一种水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法步骤二)的示意图；

图6为本发明一种水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法步骤三)的示意图；

图7为本发明一种水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法步骤七)的示意图。

图中：1、内筒；2、刻度；3、顶部固定板；4、中部固定板；5、底部固定板；6、中心外筒；7、边缘外筒。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图3，一种水土流失测钎的单钎多点测读装置，包括组合外筒和内筒1；所述组合外筒包括一中心外筒6和至少两根均布在其周围的边缘外筒7，所述中心外筒6和所有所述边缘外筒7相互平行且由与其垂直的顶部固定板3、中部固定板4和底部固定板5固定在一起，所述中心外筒6的底端穿出所述底部固定板5，所述中心外筒6的内径大于测钎钎帽的外径，以使组合外筒能够沿测钎下落；所述内筒1设有封底和从上至下的刻度2；在所述中心外筒6和每根所述边缘外筒7内各插装有一与其滑动连接的所述内筒1。

在本实施例中，为了在测量时，使中心外筒6与测钎同轴设置，使所述中心外筒6的内径比测钎钎帽的外径大0.1～0.3cm。为了方便使用，所述中心外筒6的底端距离所述底部固定板5的下表面15cm。所述内筒1的长度为80cm。所述边缘外筒6有4根。所述顶部固定板3、所述中部固定板4和所述底部固定板5均为圆形。

较佳的具体方案为：5根内筒等长为80.0cm，外径3.1cm，组合外筒的四根边缘外筒和一根中心外筒的内径3.2cm、外径4.0cm，顶部固定板3、中部固定板4和底部固定板5的外径为25cm，四根边缘外筒长为60.0cm，中心外筒长为75.0cm。在某一处坡面监测区内，分布9根测钎按3×3排列，请参见图4，测钎长度80.0cm，直径是2.0cm，测钎的钎帽直径3.0cm，高度2.0cm，测钎初始埋入坡面外露总长度为10.0cm。内筒1上的刻度精确到毫米，每间隔1厘米由长刻度线标示并刻上数字，1厘米段内由9条短刻线标示毫米数。

请参见图5～图7，上述水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法，包括以下步骤：

一)将一根内筒1插入中心外筒6内，并使其底端滑动至与中心外筒6的底端对齐；

二)将中心外筒6内的内筒1的封底靠齐在测钎钎帽的顶端，使中心外筒6与测钎同轴设置；

三)释放组合外筒，使其在自重作用下缓慢下落，直至中心外筒6的底端接触到所测地点表面；

四)利用罗盘确定边缘外筒4与中心外筒6的相对位置；

在本实施例中，所述边缘外筒7有4根；利用罗盘定位边缘外筒7与中心外筒6的关系,使四根边缘外筒7分别对应罗盘上的东南西北四个方向，以准确定位四根边缘外筒相对于中心外筒的相对位置。

五)平视读取与组合外筒顶部固定板3上表面所对齐的中心外筒6内的内筒1上所标示的刻度值，获取读数a：121mm；

六)将其余内筒1从组合外筒上端插入边缘外筒7内，使边缘外筒7内的内筒1在自重作用下缓慢下落并落至其封底接触到所测地点表面；

七)平视读取与组合外筒顶部固定板3上表面所对齐的所有边缘外筒7内的内筒1上所标示的刻度值，获取读数。

在本实施例中，按顺时针方向读取所有边缘外筒7内的内筒1上的读数，获取读数b：46mm，c：47mm，d：49mm，e：49mm。

将本次获取的读数a：121.0mm，b：46mm，c：47mm，d：49mm，e：49mm，与测钎的初始数据或上次数据对应作对比，将五组数据的变化值求平均值，便可获得一点测钎的数据平均变化值。再通过此方法可读取剩余其它测钎的数据，便可获得坡面变化的高度差和土壤侵蚀深度，以进一步计算得出土壤侵蚀量与降水量的影响关系。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水土流失测钎的单钎多点测读装置，其特征在于，包括组合外筒和内筒；所述组合外筒包括一中心外筒和至少两根均布在其周围的边缘外筒，所述中心外筒和所有所述边缘外筒相互平行且由与其垂直的顶部固定板、中部固定板和底部固定板固定在一起，所述中心外筒的底端穿出所述底部固定板，所述中心外筒的内径大于测钎钎帽的外径；所述内筒设有封底和从上至下的刻度；在所述中心外筒和每根所述边缘外筒内各插装有一与其滑动连接的所述内筒。

2.根据权利要求1所述的水土流失测钎的单钎多点测读装置，其特征在于，所述中心外筒的内径比测钎钎帽的外径大0.1～0.3cm。

3.根据权利要求1所述的水土流失测钎的单钎多点测读装置，其特征在于，所述中心外筒的底端距离所述底部固定板的下表面15cm。

4.根据权利要求1所述的水土流失测钎的单钎多点测读装置，其特征在于，所述内筒的长度为80cm。

5.根据权利要求1所述的水土流失测钎的单钎多点测读装置，其特征在于，所述边缘外筒有4根。

6.根据权利要求1所述的水土流失测钎的单钎多点测读装置，其特征在于，所述顶部固定板、所述中部固定板和所述底部固定板均为圆形。

7.根据权利要求1所述的水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法，包括以下步骤：

一)将一根内筒插入中心外筒内，并使其底端滑动至与中心外筒的底端对齐；

二)将中心外筒内的内筒的封底靠齐在测钎钎帽的顶端，使中心外筒与测钎同轴设置；

三)释放组合外筒，使其在自重作用下缓慢下落，直至中心外筒的底端接触到所测地点表面；

四)利用罗盘确定边缘外筒与中心外筒的相对位置；

五)平视读取与组合外筒顶部固定板上表面所对齐的中心外筒内的内筒上所标示的刻度值，获取读数；

六)将其余内筒从组合外筒上端插入边缘外筒内，使边缘外筒内的内筒在自重作用下缓慢下落并落至其封底接触到所测地点表面；

七)平视读取与组合外筒顶部固定板上表面所对齐的所有边缘外筒内的内筒上所标示的刻度值，获取读数。

8.根据权利要求7所述的水土流失测钎的单钎多点测读装置的使用方法，所述边缘外筒有4根；所述步骤四)：使4根边缘外筒分别处于东南西北四个方向；所述步骤七)：按照顺时针方向获取所有边缘外筒内的内筒上的读数。