CN109163941A - 坡面径流与壤中流收集装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种坡面径流与壤中流收集装置，包括由多个隔水板插入进地面下所形成的“凵”形的集水区，集水区“凵”形开口的一侧挖设有与隔水板插入地面深度相同的收集坑，收集坑内放置有支架，支架两侧还分别与集水区的两侧靠近收集坑的两个隔水板固定连接，支架远离集水区一侧还固定连接有一地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽，地表径流集流槽与支架的固定处与地面平齐，壤中流集流槽支架的固定处位于收集坑内。本发明坡面径流与壤中流收集装置，解决了现有砖砌、混凝土浇筑小区集流装置无法移动和无法重复使用的问题。本发明还公开了一种坡面径流与壤中流收集装置的使用方法。

Description

坡面径流与壤中流收集装置及其使用方法
技术领域
本发明属于农业水土工程和水土保持装置技术领域，涉及一种坡面径流与壤中流收集装置，本发明还涉及上述收集装置的使用方法。
背景技术
西北黄土高原是我国水土流失最严重的地区之一，我国约有70％的坡耕地集中在西北黄土高原，争对这一现状，国内外很多专家学者开展了大量的科学研究，因为野外降雨和径流小区尺度的研究最接近自然降雨和径流冲刷，所以也被广泛采用。现有的试验小区大都采用砖砌、混凝土浇筑等方式修建隔水墙以及径流和壤中流收集装置，由于试验的特殊性，一个小区无法在短时间内进行多次实验，因此需要同时修筑多个小区，而且试验结束后废弃的小区造成坡耕地形态的严重破坏，并且对生态环境产生不利影响。而且由于修筑材料的特殊性，径流和壤中流收集槽的表面会沉积大量泥沙，增大了试验误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种坡面径流与壤中流收集装置，解决了现有砖砌、混凝土浇筑小区集流装置无法移动和无法重复使用的问题。
本发明的另一目的是提供上述收集装置的使用方法。
本发明所采用的第一种技术方案是，坡面径流与壤中流收集装置，包括由多个隔水板插入进地面下所形成的“凵”形的集水区，集水区“凵”形开口的一侧挖设有与隔水板插入地面深度相同的收集坑，收集坑内放置有支架，支架两侧还分别与集水区的两侧靠近收集坑的两个隔水板固定连接，支架远离集水区一侧还固定连接有一地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽，地表径流集流槽与支架的固定处与地面平齐，壤中流集流槽支架的固定处位于收集坑内。
本发明的第一种技术方案的特征还在于，
地表径流集流槽包括有在支架远离集水区一侧固定的集流板a，集流板a的两侧均朝上弯折形成弯折边a，集流板a远离支架一侧两边汇集到一起并焊接有集流管a；
壤中流集流槽包括有在支架远离集水区一侧固定的集流板b，集流板b的两侧均朝上弯折形成弯折边b，集流板b远离支架一侧两边汇集到一起并焊接有集流管b，集流板b靠近集水区的一侧延其宽度还延伸有一导流板，导流板插入收集坑靠近集水区的一侧壁内。
集流板a朝下倾斜与地面夹角为α＝70～80°，集流板b朝下倾斜与地面夹角为α＝70～80°。
集流板a的两侧的弯折边a上均焊接有C形卡扣，两个C形卡扣卡在支架两侧并与支架通过螺栓固定连接；
集流板b的两侧的弯折边b上均焊接有C形卡扣，两个C形卡扣卡在支架两侧并与支架通过螺栓固定连接。
C形卡扣内侧粘贴有橡胶垫片。
集水区的两侧靠近收集坑的两个隔水板伸入收集坑内且形成弯折边c，弯折边c与支架通过螺栓固定连接。
支架与收集坑靠近集水区的一侧壁之间还设置有土体剖面固定网，土体剖面固定网两侧连接有固定条，固定条上设置有螺栓孔，土体剖面固定网两侧通过固定条用螺栓固定夹设在隔水板的弯折边c与支架之间，土体剖面固定网将收集坑的靠近集水区的侧壁网住。
收集坑设置为长方体状，收集坑的高度与隔水板插入地面的深度相同，收集坑的宽度与集水区“凵”形开口的宽度相同。
隔水板和地表径流集流槽以及壤中流集流槽均由不锈钢铁皮制成。
支架一侧设置有刻度条，根据刻度条设置多个壤中流集流槽用于进行不同土层深度壤中流的收集。
本发明所采用的另一种技术方案是，一种坡面径流与壤中流收集装置的使用方法，在使用时，首先，给支架上根据需求安装地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽，在将带弯折边c的两个隔水板、土体剖面固定网以及支架采用螺栓固定连接，然后在选定的地点根据带弯折边c的两个隔水板以及隔水板需要在土中的插入深度挖收集坑，再将支架以及地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽放入收集坑中，同时将已经连接在支架上的两个隔水板根据插入深度需求插入地下，支架连接两个隔水板的一侧紧靠收集坑靠近集水区的一侧壁，然后再使用其他未弯折的隔水板紧靠两个带弯折边c的两个隔水板依次插入地下形成“凵”形的集水区，然后，在集水区上的地面上根据需求进行喷淋模拟降雨一定的时间，然后在集流管a和集流管b处进行径流和壤中流收集。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用支架和集流槽两部分连接，方便安装拆卸，可以根据支撑架侧方刻度条调节集流槽安装位置，并且采用铁皮制作的隔水板，可以有效阻断小区试验深度径流与壤中流的侧向流出；集流槽采用微倾斜式安装，减少泥沙在集流槽中的淤积，大大提高了野外试验精度，增加了试验结果的可靠性。
(2)本发明将传统的砖砌、混凝土浇筑的径流与壤中流集流装置替换为钢材结构，原有隔水墙的施工会改变小区内土壤结构，造成土壤扰动，短时间内无法复原；本发明采用不锈钢铁皮作为隔水板，直接插入到土层中，对小区边界处的土壤的扰动较小。
(3)径流与壤中流的集流装置采用可拆卸式，可以根据试验土层深度调节集流槽安装位置，并且可以安装多个壤中流集流槽，实现不同土层深度壤中流的收集。
附图说明
图1是本发明坡面径流与壤中流收集装置的结构示意图；
图2是本发明坡面径流与壤中流收集装置中支架和壤中流集流槽以及地表径流集流槽的连接关系图；
图3是本发明中地表径流集流槽的结构示意图；
图4是本发明中壤中流集流槽的结构示意图；
图5是本发明中集流板a或集流板b与支架的安装结构示意图；
图6是本发明中隔水板和支架的安装结构示意图；
图7是本发明中隔水板和支架以及土体剖面固定网的安装结构示意图；
图8是本发明中土体剖面固定网的结构示意图；
图9是本发明中支架的结构示意图。
图中，1.隔水板，2.支架，3.支架底座，4.集流板a，5.集流板b，6.集流管a，7.C形卡扣，8.导流板，9.土体剖面固定网，10.集水区，11.弯折边a，12.弯折边b，13.集流管b，14.固定条，15.螺栓孔，16.弯折边c，17.刻度条。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的坡面径流与壤中流收集装置，其结构如图1所示，包括由多个隔水板1插入进地面下所形成的“凵”形的集水区10，集水区10“凵”形开口的一侧挖设有与隔水板1插入地面深度相同的收集坑，收集坑内放置有支架2，支架2两侧还分别与集水区10的两侧靠近收集坑的两个隔水板1固定连接，支架2远离集水区10一侧还固定连接有一地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽，地表径流集流槽与支架2的固定处与地面平齐，壤中流集流槽支架2的固定处位于收集坑内。
如图2-3所示，地表径流集流槽包括有在支架2远离集水区10一侧固定的集流板a4，集流板a4的两侧均朝上弯折形成弯折边a11，集流板a4远离支架2一侧两边汇集到一起并焊接有集流管a6；
如图2和4所示，壤中流集流槽包括有在支架2远离集水区10一侧固定的集流板b5，集流板b5的两侧均朝上弯折形成弯折边b12，集流板b5远离支架2一侧两边汇集到一起并焊接有集流管b13，集流板b5靠近集水区10的一侧延其宽度还延伸有一导流板8，导流板8插入收集坑靠近集水区10的一侧壁内，方便土体上方壤中流的收集，导流板8和集流板b5是一体结构。
集流板a4朝下倾斜与地面夹角为α＝70～80°，集流板b5朝下倾斜与地面夹角为α＝70～80°。
如图5所示，集流板a4的两侧的弯折边a11上均焊接有C形卡扣7，两个C形卡扣7卡在支架2两侧并与支架2通过螺栓固定连接；
集流板b5的两侧的弯折边b12上均焊接有C形卡扣7，两个C形卡扣7卡在支架2两侧并与支架2通过螺栓固定连接。
C形卡扣7内侧粘贴有橡胶垫片。
如图6所示，集水区10的两侧靠近收集坑的两个隔水板1伸入收集坑内且形成弯折边c16，弯折边c16与支架2通过螺栓固定连接。
如图7所示，支架2与收集坑靠近集水区10的一侧壁之间还设置有土体剖面固定网9，如图8所示，土体剖面固定网9两侧连接有固定条14，固定条14上设置有螺栓孔15，土体剖面固定网9两侧通过固定条14用螺栓固定夹设在隔水板1的弯折边c16与支架2之间，土体剖面固定网9将收集坑的靠近集水区10的侧壁网住。
收集坑设置为长方体状，收集坑的高度与隔水板1插入地面的深度相同，收集坑的宽度与集水区10“凵”形开口的宽度相同。
隔水板1和地表径流集流槽以及壤中流集流槽均由不锈钢铁皮制成。
支架2一侧设置有刻度条17，根据刻度条17设置多个壤中流集流槽用于进行不同土层深度壤中流的收集，刻度条采用现有的胶粘刻度条，壤中流集流槽安装位置可以参照坡面径流集流槽所在刻度线的相对坐标来确定。
本发明的C形卡扣7采用强度较高不易变形的钢材制成，C形卡扣7内侧粘贴有橡胶垫片，当外侧螺丝旋紧后通过橡胶垫片与钢支架之间的摩擦力将集流槽固定在钢架上。
本发明的土体剖面固定网采用孔径为1mm的铁丝网制成，主要是为了保证降雨入渗过程中剖面土壤的稳定性，防止土体坍塌。
如图9所示，本实用的新型的支架2包括支架底座3以及设置在支架底座3上的四根支撑杆，带弯折边c16的隔水板1与支架2靠近集水区10一侧的两个支撑杆通过螺栓固定连接，集流板a4和集流板b5的左右两侧各焊接有两个C形卡扣7，集流板a4左侧的两个C形卡扣7分别与支架2左侧的两根支撑杆通过螺栓固定连接，集流板a4右侧的两个C形卡扣7分别与支架2右侧的两根支撑杆通过螺栓固定连接，集流板b5左侧的两个C形卡扣7分别与支架2左侧的两根支撑杆通过螺栓固定连接，集流板b5右侧的两个C形卡扣7分别与支架2右侧的两根支撑杆通过螺栓固定连接。
本发明的坡面径流与壤中流收集装置在使用时，首先，给支架2上根据需求安装地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽，在将带弯折边c16的两个隔水板1、土体剖面固定网9以及支架2采用螺栓固定连接，然后在选定的地点根据带弯折边c16的两个隔水板1以及隔水板1需要在土中的插入深度挖收集坑，再将支架2以及地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽放入收集坑中，同时将已经连接在支架2上的两个隔水板1根据插入深度需求插入地下，支架2连接两个隔水板1的一侧紧靠收集坑靠近集水区1的一侧壁，然后再使用其他未弯折的隔水板1紧靠两个带弯折边c16的两个隔水板1依次插入地下形成“凵”形的集水区10，然后，在集水区10上的地面上根据需求进行喷淋模拟降雨一定的时间，然后在集流管a6和集流管b13处进行径流和壤中流收集。

Claims (10)

1.坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，包括由多个隔水板(1)插入进地面下所形成的“凵”形的集水区(10)，所述集水区(10)“凵”形开口的一侧挖设有与所述隔水板(1)插入地面深度相同的收集坑，所述收集坑内放置有支架(2)，所述支架(2)两侧还分别与集水区(10)的两侧靠近所述收集坑的两个隔水板(1)固定连接，所述支架(2)远离所述集水区(10)一侧还固定连接有一地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽，所述地表径流集流槽与所述支架(2)的固定处与地面平齐，所述壤中流集流槽所述支架(2)的固定处位于收集坑内。
2.根据权利要求1所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述地表径流集流槽包括有在所述支架(2)远离集水区(10)一侧固定的集流板a(4)，所述集流板a(4)的两侧均朝上弯折形成弯折边a(11)，所述集流板a(4)远离支架(2)一侧两边汇集到一起并焊接有集流管a(6)；
所述壤中流集流槽包括有在所述支架(2)远离集水区(10)一侧固定的集流板b(5)，所述集流板b(5)的两侧均朝上弯折形成弯折边b(12)，所述集流板b(5)远离支架(2)一侧两边汇集到一起并焊接有集流管b(13)，所述集流板b(5)靠近集水区(10)的一侧延其宽度还延伸有一导流板(8)，所述导流板(8)插入所述收集坑靠近集水区(10)的一侧壁内。
3.根据权利要求2所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述集流板a(4)朝下倾斜与地面夹角为α＝70～80°，所述集流板b(5)朝下倾斜与地面夹角为α＝70～80°。
4.根据权利要求2所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述集流板a(4)的两侧的弯折边a(11)上均焊接有C形卡扣(7)，两个所述C形卡扣(7)卡在所述支架(2)两侧并与所述支架(2)通过螺栓固定连接；
所述集流板b(5)的两侧的弯折边b(12)上均焊接有C形卡扣(7)，两个所述C形卡扣(7)卡在所述支架(2)两侧并与所述支架(2)通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求4所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述C形卡扣(7)内侧粘贴有橡胶垫片。
6.根据权利要求4所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述集水区(10)的两侧靠近收集坑的两个隔水板(1)伸入收集坑内且形成弯折边c(16)，所述弯折边c(16)与所述支架(2)通过螺栓固定连接。
7.根据权利要求6所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述支架(2)与所述收集坑靠近集水区(10)的一侧壁之间还设置有土体剖面固定网(9)，土体剖面固定网(9)两侧连接有固定条(14)，所述固定条(14)上设置有螺栓孔(15)，所述土体剖面固定网(9)两侧通过固定条(14)用螺栓固定夹设在所述隔水板(1)的弯折边c(16)与支架(2)之间，所述土体剖面固定网(9)将收集坑的靠近集水区(10)的侧壁网住。
8.根据权利要求1所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述收集坑设置为长方体状，所述收集坑的高度与所述隔水板(1)插入地面的深度相同，所述收集坑的宽度与所述集水区(10)“凵”形开口的宽度相同。
9.根据权利要求1所述的坡面径流与壤中流收集装置，其特征在于，所述隔水板(1)和地表径流集流槽以及壤中流集流槽均由不锈钢铁皮制成；
所述支架(2)一侧设置有刻度条(17)，根据所述刻度条(17)设置多个所述壤中流集流槽用于进行不同土层深度壤中流的收集。
10.一种坡面径流与壤中流收集装置的使用方法，其特征在于，采用权利要求7所述的坡面径流与壤中流收集装置，使用时，首先，给支架(2)上根据需求安装地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽，在将带弯折边c(16)的两个隔水板(1)、土体剖面固定网(9)以及支架(2)采用螺栓固定连接，然后在选定的地点根据带弯折边c(16)的两个隔水板(1)以及隔水板(1)需要在土中的插入深度挖收集坑，再将支架(2)以及地表径流集流槽和至少一个壤中流集流槽放入收集坑中，同时将已经连接在支架(2)上的两个隔水板(1)根据插入深度需求插入地下，支架(2)连接两个隔水板1的一侧紧靠收集坑靠近集水区(10)的一侧壁，然后再使用其他未弯折的隔水板(1)紧靠两个带弯折边c16的两个隔水板(1)依次插入地下形成“凵”形的集水区(10)，然后，在集水区(10)上的地面上根据需求进行喷淋模拟降雨一定的时间，然后在集流管a(6)和集流管b(13)处进行径流和壤中流收集。
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