CN105974095A - 一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置 - Google Patents

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李传哲
刘佳
李义豪
田济扬
于福亮
谭亚男
穆文彬
赵娜娜
史婉丽
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Abstract

本发明涉及一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，包括土槽(1)，土槽(1)底部设有底座(12)，其特征在于：在土槽(1)中通过设置挡板(4)将土槽(1)分割成两个小土槽(2、3)。对每个小土槽(2、3)进行土壤填充，在不同小土槽(2、3)的土壤表面种植不同植被形成不同的下垫面条件，最终实现不同下垫面条件下的对比试验。本发明可在同一时间对不同下垫面条件进行降雨试验，避免不同场次的降雨过程中雨强、天气或人为等因素造成的试验误差。

Description

一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置
技术领域
本发明涉及属于水文学或土壤生态学实验研究技术领域的一种降雨产流试验装置，尤其涉及一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，可用于研究不同下垫面条件下，降雨产流机理以及水分在土壤中的运移情况。
背景技术
气候变化所引起的灾害风险增加已成为全球安全与发展所面临的重大挑战。其中，洪水灾害是全球发生频率最高、造成损失最严重的自然灾害之一，受到国际气象、水文及灾害风险等领域学者越来越多的关注。因此，研究降雨的产汇流机理，对于减轻流域洪涝灾害的影响具有重要意义。
在目前的研究工作中，关于不同下垫面对降雨产流响应机理的研究有多种方法，其中采用室内人工模拟降雨的方法应用较广。通过控制不同雨强、坡度、不同下垫面等条件，进行人工降雨试验研究。但目前降雨所用土槽均具有一定的局限性，同一土槽均采用相同的下垫面条件，以至于对不同下垫面条件进行人工模拟降雨过程中，由于人工降雨强度率定(受试验条件限制，压力控制的降雨喷头会造成降雨区不同位置的雨强存在差异，因此降雨前需要对土槽放置地区的雨强重新率定，以减小试验误差)、天气、人为等因素，不同场次降雨的外在条件变化，容易造成试验误差。因此，本发明提供了一种可在同一土槽中设计多个不同的下垫面条件的降雨产流试验装置，以期减小上述情况下的试验误差，为降雨产流机理的研究提供更精确的数据。
发明内容
本发明设计了一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，解决的技术问题是目前室内人工模拟降雨所用土槽均具有的局限性，即同一土槽均采用相同的下垫面条件，以至于对不同下垫面条件进行人工模拟降雨过程中，由于人工降雨强度率定、天气、人为等因素，不同场次降雨的外在条件变化，容易造成试验误差。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，包括土槽(1)，土槽(1)底部设有底座(12)，其特征在于：在土槽(1)中通过设置挡板(4)将土槽(1)分割成两个小土槽(2、3)，分别对每个小土槽(2、3)进行土壤填充，在不同小土槽(2、3)的土壤表面种植不同植被形成不同的下垫面条件，并最终实现不同下垫面条件下的对比试验。
进一步，每个小土槽(2、3)前端的一垂直侧面上设有两类导流槽：收集地表径流的导流槽和收集壤中流的导流槽，收集地表径流的导流槽在垂直侧面的位置高于收集壤中流导流槽的位置。
进一步，导流槽与小土槽(2、3)内土壤之间设有细纱网(13)，以防止降雨过程中土壤侧漏。
进一步，每个小土槽(2、3)的另一垂直侧面的材质为透明钢化玻璃，可对降雨过程中土壤湿润锋的运移情况进行实时观测。
进一步，底座(12)装有液压升降机构(11)，液压升降机构(11)可根据试验需要对土槽坡度进行调整，可调整的坡度范围为0-30°。
进一步，底座(12)为钢材质。
该可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置具有以下有益效果：
(1)本发明将土槽分割成两个或多个独立的小土槽，可设计不同下垫面条件(作物、草地、裸地等条件)在同一场次降雨中进行对比试验，避免不同下垫面在两场降雨过程中由于雨强、天气、人为等因素造成试验误差。
(2)本发明对两种不同的导流槽采用错落设计，以便对地表径流和壤中流同时收集。
(3)本发明导流槽与小土槽的连接处铺设有细沙网，可以防止降雨过程中土壤侧漏。
(4)本发明的小土槽侧面的钢化玻璃设计，可在降雨过程中实时观测土壤湿润锋的运移情况。
(5)本发明底座通过液压升降机构可对土槽的坡度进行调整(0-30°)，因而可对降雨试验创造不同的初始坡度。
附图说明
图1：本发明可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置结构示意图。
附图标记说明：
1—土槽；2—第一小土槽；3—第二小土槽；4—挡板；5—第一透明钢化玻璃；6—第二透明钢化玻璃；7—第一导流槽(收集地表径流)；8—第二导流槽(收集地表径流)；9—第三导流槽(收集壤中流)；10—第四导流槽(收集壤中流)；11—液压升降机构；12—底座；13—细沙网。
具体实施方式
下面结合图1，对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，包括土槽1，土槽1底部设有底座12，在土槽1中通过设置挡板4将土槽1分割成两个小土槽2、3，分别对每个小土槽2、3中进行土壤填充，在不同小土槽2、3的土壤表面种植不同植被形成不同的下垫面条件，最终实现不同下垫面条件下的对比试验。
具体来说：(1)本发明可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置采用自行设计的土槽；土槽1中间设有挡板4，将土槽分成两个小土槽：第一小土槽2和第二小土槽3，试验过程中可对第一小土槽2和第二小土槽3种植不同的植被获取不同的下垫面条件。
(2)可根据试验要求利用底座12中的液压升降机构11对土槽坡度进行调整。
(3)降雨过程中可通过土槽1两侧的第一透明钢化玻璃5和第二透明钢化玻璃6观察土壤湿润锋的运移情况。
(4)降雨过程中，第一导流槽7和第二导流槽8主要用于收集地表径流；第三导流槽9和第四导流槽10主要用于壤中流的收集。
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 (6)

1.一种可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，包括土槽(1)，土槽(1)底部设有底座(12)，其特征在于：在土槽(1)中通过设置挡板(4)将土槽(1)分割成两个小土槽(2、3)，对每个小土槽(2、3)进行土壤填充，在不同小土槽(2、3)的土壤表面种植不同植被形成不同的下垫面条件，最终实现不同下垫面条件下的对比试验。
2.根据权利要求1所述可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，其特征在于：每个小土槽(2、3)的前端一垂直侧面上设有两类导流槽：收集地表径流的导流槽和收集壤中流的导流槽，收集地表径流的导流槽在垂直侧面的位置高于收集壤中流的导流槽的位置。
3.根据权利要求2所述可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，其特征在于：导流槽与小土槽(2、3)内土壤之间设有细纱网(13)，以防止降雨过程中土壤侧漏。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，其特征在于：每个小土槽(2、3)的另一垂直侧面的材质为透明钢化玻璃，可对降雨过程中土壤湿润锋的运移情况进行实时观测。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，其特征在于：底座(12)装有液压升降机构(11)，液压升降机构(11)可根据试验需要对土槽坡度进行调整，可调整的坡度范围为0-30°。
6.根据权利要求5所述可用于对比不同下垫面降雨产流的试验装置，其特征在于：底座(12)为钢材质。
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