CN105699625A - 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材 - Google Patents

可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材 Download PDF

Info

Publication number
CN105699625A
CN105699625A CN201610130376.3A CN201610130376A CN105699625A CN 105699625 A CN105699625 A CN 105699625A CN 201610130376 A CN201610130376 A CN 201610130376A CN 105699625 A CN105699625 A CN 105699625A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil
interflow
layering
experiment equipment
net
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610130376.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李传哲
刘佳
李义豪
穆文彬
田济扬
赵娜娜
于福亮
史婉丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Original Assignee
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Institute of Water Resources and Hydropower Research filed Critical China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority to CN201610130376.3A priority Critical patent/CN105699625A/zh
Publication of CN105699625A publication Critical patent/CN105699625A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/246—Earth materials for water content

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，包括装有土壤的土槽，所述土槽底部设有防水装置(6)，其特征在于：土槽的一个侧面设有防止降雨过程中土壤侧漏的保护网，保护网位于土槽内部的一侧连接多个壤中流分层收集装置(7)，保护网位于土槽外部的一侧连接设有多个导流装置(4)，每个导流装置(4)与每个壤中流分层收集装置(7)对应设置；土槽的其他侧面由钢板(1)和钢化玻璃(2)拼装而成。本发明实验器材可收集降雨过程中的地表径流，土壤层不同高度的壤中流及地下径流，并通过所述钢化玻璃(2)观测土壤水分的运动。

Description

可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材
技术领域
本发明涉及水文学实验研究技术领域，尤其涉及一种可观测土壤湿润锋的运移情况及分层收集壤中流的实验器材，可用于研究不同下垫面、雨强、坡度土壤含水率对土壤水分运移情况的响应关系。
背景技术
在气候变化和人类活动的双重影响下，流域水循环演变发生着深刻变化。气候变化通过改变降水、气温、日照、风、相对湿度等影响水文循环，进而改变降水、径流、蒸发、土壤湿度等水文要素的时空分布。人类活动则通过改变流域下垫面和水量的时空分布格局等影响水文循环过程。因此在降雨过程中土壤水分变化对径流的响应关系，或者不同坡度、雨强、下垫面对径流的响应关系亟需开展相关的研究工作，这也是目前水文学研究的热点之一。
在目前的研究工作中，土壤水分运动对径流响应关系的研究，多采用自行设计的土槽，在室内用过人工模拟降雨过程，观测土槽中土壤湿润锋的运移情况及其对降雨的响应关系。但是这种土槽的设计大多四周全用钢板焊接，无法从外部观测土壤水分的变化情况，仅能利用从土壤中埋设水分传感器获得的数据了解土壤水分的状态变化。壤中流的收集也仅采用单一的导流装置收集，无法对不同深度的壤中流进行分层收集。
实验器材的构造制约了相关领域工作深入细致的研究。因此改进现有技术能对实验进一步细化，获取更多数据的实验器材对相关领域的研究具有重要意义。
改进后的装置可用于相关领域对于土壤水分运移状态的研究，可分层收集不同土壤深度的壤中流，并实时观测土壤湿润锋的运移状态。对于水文学领域，可利用该装置对不同坡度、雨强、植被覆盖度下降雨对径流及壤中流的响应关系。同样，对于水土保持方面，可通过改进前端导流装置的设计及填土过程中对土壤容重的控制，模拟降雨过程中土壤的侵蚀状态。
发明内容
本发明设计了一种可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，其解决了实验过程中土壤水分运移深度的观测及壤中流分层收集的问题。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，包括装有土壤的土槽，所述土槽底部设有防水装置(6)，其特征在于：土槽的一个侧面设有防止降雨过程中土壤侧漏的保护网，保护网位于土槽内部的一侧连接多个壤中流分层收集装置(7)，壤中流分层收集装置(7)其作用是防止上层壤中流产流以后沿前端土壤剖面流入下层壤中流收集装置(7)中，保护网位于土槽外部的一侧连接设有多个导流装置(4)，导流装置(4)用以收集和观测地表径流和壤中流，每个导流装置(4)与每个壤中流分层收集装置(7)对应设置；土槽的其他侧面由钢板(1)和钢化玻璃(2)拼装而成；所述实验器材可收集降雨过程中的地表径流，土壤层不同高度的壤中流及地下径流，并通过所述钢化玻璃(2)观测土壤水分的运动。
进一步，保护网包括细纱网(9)和铁网(10)，细纱网(9)自下而上垂直布设于土槽中土壤和铁网(10)之间，以防止降雨过程中的土壤侧漏；壤中流分层收集装置(7)的钢片通过所述铁网(10)与导流装置(4)连接，三者的连接处进行密封以防止壤中流通过钢片与导流装置(4)连接处的孔隙进入下层导流装置(4)。
进一步，壤中流分层收集装置(7)的钢片在垂直方向置于所述导流装置(4)上部。
进一步，多个壤中流分层收集装置(7)和多个导流装置(4)根据实验要求在不同深度布设，不同的导流装置(4)之间通过玻璃胶进行密封。
进一步，防水装置(6)位于土槽的最下端，防水装置(6)通过玻璃胶使其与土槽四周紧密结合在一起。
进一步，钢板(1)和钢化玻璃(2)都为多块，每块钢化玻璃(2)夹持在两块钢板(1)之间或者每块钢板(1)夹持在两块钢化玻璃(2)之间，钢化玻璃(2)贴有刻度尺(3)。
进一步，所述实验器材分别收集降雨过程中的0-10cm、10-20cm、20-60cm、60-100cm之间的壤中流。
该可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材具有以下有益效果：
本发明提供的一种可观测土壤湿润锋的运移情况及分层收集壤中流的实验器材，可实现不同土壤深度的壤中流分层收集，以及实时观测土壤水分的入渗深度。该实验器材主要用于室内人工模拟降雨，研究不同植被盖度、坡度、雨强及前期土壤含水率对土壤水分运移的响应关系。
附图说明
图1：本发明可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材的立体结构示意图；
图2：本发明可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材的俯视图；
图3：本发明可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材的侧面示意图；
图4：本发明可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材的内部示意图。
附图标记说明：
1—钢板；2—钢化玻璃；3—刻度尺；4—导流装置；5—顶端四周钢片；6—防水装置；7—壤中流分层收集装置；8—钢柱；9—细纱网；10—铁网。
具体实施方式
下面结合图1至图4，对本发明做进一步说明：
一种可观测土壤湿润锋的运移情况及分层收集壤中流的实验器材，实验设计土槽的长宽高为5m×2m×1.3m，可实现较大尺度上模拟降雨过程中不同下垫面、坡度、雨强及前期土壤含水率对土壤水分运移的响应关系。
如说明书附图所示，可观测土壤湿润锋的运移情况及分层收集壤中流的实验器材主要包括：底层的防水装置6、侧面的钢化玻璃2、细纱网9、铁网10、壤中流分层收集装置7以及导流装置4。
其中，(1)土槽底部的防水装置6可防止土壤水分下漏，使水分侧向运动，最终从收集地下径流的导流装置流出，以达到收集地下径流的目的。底层防水装置6位于土槽最下端，铺设后通过玻璃胶使其与土槽四周紧密结合在一起。
(2)土槽两侧安装的钢化玻璃2上贴有透明的刻度尺3，可以实时观测一场降雨过程中湿润锋的运移深度。侧面透明的钢化玻璃2与土槽两侧的钢板1相接，下端与底部三角铁相连，上端与顶部三角铁相连。
(3)土槽前端出口的纵剖面保护网由铁网9及细纱网10组成，主要为防止降雨过程中前端土壤侧漏。同时细纱网9的铺设需根据壤中流分层收集装置7进行分层铺设，以防止壤中流产流后沿细纱网9流入土槽底部。细纱网10铺设在土槽前端铁网9内侧，且根据壤中流分层收集装置进行分层铺设。铁网9一侧与细纱网10相连，另一侧与前端导流装置4相连接，其四周则分别焊接在土槽两侧的钢板1及上下端的三角铁上。
(4)壤中流分层收集装置7其作用主要为防止上层壤中流产流以后沿前端土壤剖面流入下层壤中流收集装置7中。壤中流分层收集装置7的钢片通过前端铁网10与导流装置4连接在一起，且钢片置于导流装置4上部。钢片与导流装置及铁网连接处的孔隙用玻璃胶进行密封。
(5)土槽的导流装置4主要用以收集和观测地表径流和壤中流，同时导流装置可根据实验要求在不同深度布设。土槽前端导流装置4采用分层错开、均匀分布的设计。导流装置4主要通过铆钉与土槽两侧的钢板1连接在一起，不同导流装置4之间主要通过玻璃胶进行密封。
(6)土槽填土过程中对顶端四周预留10cm高的钢板，以防止降雨过程中雨滴溅蚀及表层水土的侧向冲刷流失。
(7)土槽的尺寸可以根据具体研究需要进行更改设计。
一种可观测土壤湿润锋的运移情况及分层收集壤中流的实验器材制作步骤如下：
土槽安装过程中，首先利用三角铁将土槽两侧及前后部分连接在一起，并将其直接焊接在底板上。同时在土槽内紧贴导流装置处垂直均匀布设三根钢柱，钢柱上端与土槽前端顶部三角铁焊接，下端与土槽前端底部焊接。然后将设计的铁网从土槽内部放入并与土槽前端两侧三角铁及中间的铁柱焊接。分层截流所用钢片通过铁网与导流装置用玻璃胶进行黏接，以防止壤中流通过钢片与导流装置连接处的孔隙进入下层导流装置。同时，钢片与铁网链接处的孔隙也需用玻璃胶密封，以防止壤中流通过钢片与铁网连接处的孔隙进入下层导流装置。细纱网自下而上垂直布设于土壤和铁网之间，以防止降雨过程中的土壤侧漏。
填土过程中，先在底部铺上防水装置，并用玻璃胶将其与槽子四周的连接处密封，防止水分从土槽底部流出。然后在防水布上铺10cm的细沙子并压实，接着在沙子上面铺上一层纱布，以防止上层土壤与下层沙子混合，最后再进行上层填土。填土过程中可根据具体实验要求，控制土壤容重进行分层填土。
降雨过程中本装置实现了大尺度条件下人工模拟降雨对产汇流的响应机理，同时对变化条件下土壤水分变化、不同坡度、雨强、下垫面对径流的响应关系的研究具有重要意义。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，包括装有土壤的土槽，所述土槽底部设有防水装置(6)，其特征在于：土槽的一个侧面设有防止降雨过程中土壤侧漏的保护网，保护网位于土槽内部的一侧连接多个壤中流分层收集装置(7)，壤中流分层收集装置(7)其作用是防止上层壤中流产流以后沿前端土壤剖面流入下层壤中流收集装置(7)中，保护网位于土槽外部的一侧连接设有多个导流装置(4)，导流装置(4)用以收集和观测地表径流和壤中流，每个导流装置(4)与每个壤中流分层收集装置(7)对应设置；土槽的其他侧面由钢板(1)和钢化玻璃(2)拼装而成；所述实验器材可收集降雨过程中的地表径流，土壤层不同高度的壤中流及地下径流，并通过所述钢化玻璃(2)观测土壤水分的运动。
2.根据权利要求1所述可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，其特征在于：保护网包括细纱网(9)和铁网(10)，细纱网(9)自下而上垂直布设于土槽中土壤和铁网(10)之间，以防止降雨过程中的土壤侧漏；壤中流分层收集装置(7)的钢片通过所述铁网(10)与导流装置(4)连接，对三者的连接处进行密封以防止壤中流通过钢片与导流装置(4)连接处的孔隙进入下层导流装置(4)。
3.根据权利要求2所述可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，其特征在于：壤中流分层收集装置(7)的钢片在垂直方向置于所述导流装置(4)上部。
4.根据权利要求2所述可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，其特征在于：多个壤中流分层收集装置(7)和多个导流装置(4)根据实验要求在不同深度布设，不同的导流装置(4)之间通过玻璃胶进行密封。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，其特征在于：防水装置(6)位于土槽的最下端，防水装置(6)通过玻璃胶使其与土槽四周紧密结合在一起。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，其特征在于：钢板(1)和钢化玻璃(2)都为多块，每块钢化玻璃(2)夹持在两块钢板(1)之间或者每块钢板(1)夹持在两块钢化玻璃(2)之间，钢化玻璃(2)贴有刻度尺(3)。
7.根据权利要求1-6中任何一项所述可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材，其特征在于：所述实验器材分别收集降雨过程中的0-10cm、10-20cm、20-60cm、60-100cm之间的壤中流。
CN201610130376.3A 2016-03-08 2016-03-08 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材 Pending CN105699625A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610130376.3A CN105699625A (zh) 2016-03-08 2016-03-08 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610130376.3A CN105699625A (zh) 2016-03-08 2016-03-08 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105699625A true CN105699625A (zh) 2016-06-22

Family

ID=56220923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610130376.3A Pending CN105699625A (zh) 2016-03-08 2016-03-08 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105699625A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105974095A (zh) * 2016-07-20 2016-09-28 中国水利水电科学研究院 一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置
CN106526125A (zh) * 2016-10-14 2017-03-22 长江水利委员会长江科学院 双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器及其测定方法
CN109163941A (zh) * 2018-09-28 2019-01-08 西安理工大学 坡面径流与壤中流收集装置及其使用方法
CN110095383A (zh) * 2019-04-08 2019-08-06 西安理工大学 一种用于模拟降雨进行坡面径流和壤中流运动分析的装置
CN110244019A (zh) * 2019-05-29 2019-09-17 北京林业大学 一种径流实验车及土壤水出流观测系统
CN112858637A (zh) * 2021-02-05 2021-05-28 中国地质调查局西安地质调查中心(西北地质科技创新中心) 一种野外原位潜流带污染元素运移试验装置
CN113252876A (zh) * 2020-05-18 2021-08-13 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 含根石结构的岩土体坡面水分运动模拟装置及实验方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594185A (en) * 1995-06-07 1997-01-14 Analytical Bio Chemistry Laboratories, Inc. Self-contained, modular lysimeter and method of using the same
CN201926654U (zh) * 2010-09-07 2011-08-10 石河子大学 土壤剖面水盐测试土槽
CN103063820A (zh) * 2013-01-04 2013-04-24 张振华 一种野外原位测量土壤水动力参数的方法及专用装置
CN203630130U (zh) * 2013-11-13 2014-06-04 西安理工大学 百叶窗式壤中流收集装置
CN205404573U (zh) * 2016-03-08 2016-07-27 中国水利水电科学研究院 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5594185A (en) * 1995-06-07 1997-01-14 Analytical Bio Chemistry Laboratories, Inc. Self-contained, modular lysimeter and method of using the same
CN201926654U (zh) * 2010-09-07 2011-08-10 石河子大学 土壤剖面水盐测试土槽
CN103063820A (zh) * 2013-01-04 2013-04-24 张振华 一种野外原位测量土壤水动力参数的方法及专用装置
CN203630130U (zh) * 2013-11-13 2014-06-04 西安理工大学 百叶窗式壤中流收集装置
CN205404573U (zh) * 2016-03-08 2016-07-27 中国水利水电科学研究院 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安娟等: "不同近地表土壤水文条件下雨滴打击对黑土坡面养分流失的影响", 《生态学报》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105974095A (zh) * 2016-07-20 2016-09-28 中国水利水电科学研究院 一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置
CN106526125A (zh) * 2016-10-14 2017-03-22 长江水利委员会长江科学院 双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器及其测定方法
CN109163941A (zh) * 2018-09-28 2019-01-08 西安理工大学 坡面径流与壤中流收集装置及其使用方法
CN110095383A (zh) * 2019-04-08 2019-08-06 西安理工大学 一种用于模拟降雨进行坡面径流和壤中流运动分析的装置
CN110244019A (zh) * 2019-05-29 2019-09-17 北京林业大学 一种径流实验车及土壤水出流观测系统
CN113252876A (zh) * 2020-05-18 2021-08-13 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 含根石结构的岩土体坡面水分运动模拟装置及实验方法
CN113252876B (zh) * 2020-05-18 2023-03-17 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 含根石结构的岩土体坡面水分运动模拟装置及实验方法
CN112858637A (zh) * 2021-02-05 2021-05-28 中国地质调查局西安地质调查中心(西北地质科技创新中心) 一种野外原位潜流带污染元素运移试验装置
CN112858637B (zh) * 2021-02-05 2024-01-02 中国地质调查局西安地质调查中心(西北地质科技创新中心) 一种野外原位潜流带污染元素运移试验装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN205404573U (zh) 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材
CN105699625A (zh) 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材
Sohrt et al. Significance of preferential flow at the rock soil interface in a semi-arid karst environment
Fu et al. Soil thickness effect on hydrological and erosion characteristics under sloping lands: A hydropedological perspective
CN104374894B (zh) 小流域不同地貌单元水蚀过程精细模拟试验方法
CN102590474B (zh) 坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置及其试验方法
KR101558147B1 (ko) 토석류나 사면침식의 상하 분기 포집형 모의 시험장치
CN203324144U (zh) 一种径流入渗模拟装置
CN106526125A (zh) 双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器及其测定方法
CN109765076A (zh) 一种通过垂直挤压采集壤中流装置
CN106370791B (zh) 用于检测绿色屋顶截流调峰效果的试验装置
CN105974095A (zh) 一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置
CN107421577A (zh) 一种模拟自然降雨条件下生物滞留池综合效能的试验装置
CN206274324U (zh) 双变坡侵蚀槽和壤中流测定仪器
CN206146901U (zh) 一种用于检测绿色屋顶截流调峰效果的试验装置
CN104345134B (zh) 一种测量森林土壤壤中流的方法
KR20150078216A (ko) 농경지 토사유출 모니터링을 위한 토사 채집장치
CN205280581U (zh) 一种测定森林枯落物对地表径流元素含量影响贡献率的系统
CN109738230A (zh) 一种采集壤中流的装置
Newesely et al. Rain simulation in patchy landscapes: Insights from a case study in the Central Alps
CN208884303U (zh) 一种新型透水混凝土路面排水装置
CN109633130A (zh) 一种通过垂直挤压采集壤中流装置的控制方法
CN202649202U (zh) 一种适用于季节性冻融地区野外观测径流实验场的设施
CN207305514U (zh) 一种实验用种植池
CN109633129B (zh) 一种水平旋转挤压采集壤中流装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160622