CN109425722A - 一种坡地径流与侵蚀水槽实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种坡地径流与侵蚀水槽实验装置，包括：基座，其上设有向下凹陷的容纳区间以及设置在容纳区间内的支撑凸起；支撑轴，安装在支撑凸起的顶部；升降轴，安装在支撑凸起的侧壁，或容纳区间的底部；驱动电机，通过丝杠与升降轴相连；土槽，与支撑轴相连，其一端与升降轴相固定；测流装置，固定在容纳区间内；地表出流导管，一端与土槽的上部侧壁相连通，另一端与测流装置相连；地下出流导管，一端与土槽的下部侧壁相连通，另一端与测流装置相连；多个土壤水分传感器，设置在土槽的内壁，且沿土槽的高度方向分布。本发明能实时监测土壤水体的变化，测量降雨的表层和地层出流量。
Description
技术领域
本发明涉及水文水资源工程、水土保持实验的流量泥沙测量的技术领域，尤其涉及一种坡地径流与侵蚀水槽实验装置与所述支撑轴相连。
背景技术
水土流失造成土地的丧失和生产力下降，已成为头号生态环境问题。中国是水土流失鼓严重的国家之一，据统计，20世纪90年代末全国水土流失总面积356万km2，其中水蚀而积165万km2，占46％。水蚀绝大多数发生在山地丘陵区、耕种坡地和沟谷，坡地是水土流失特别是水力侵蚀的主要区域。中国的耕地面积2/3在坡地丘陵区，坡地水土流失极其严重，因此，研究坡地降雨径流与侵蚀具有重大意义。
在研究坡地降雨径流与侵蚀时，多采用径流槽或者侵蚀槽进行测量，结构复杂。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种坡地径流与侵蚀水槽实验装置，包括：
基座，其上设有向下凹陷的容纳区间以及设置在所述容纳区间内的支撑凸起；
支撑轴，安装在所述支撑凸起的顶部；
升降轴，安装在所述支撑凸起的侧壁，或所述容纳区间的底部；
驱动电机，通过丝杠与所述升降轴相连；
土槽，与所述支撑轴相连，其一端与所述升降轴相固定；
测流装置，固定在所述容纳区间内；
出流导管，一端与所述土槽的内部连通，另一端与所述测流装置相连。
多个土壤水分传感器，设置在所述土槽的内壁，且沿所述土槽的高度方向分布。
在一个可能的设计中，所述土槽为至少两个，所述土槽包括底盘、固定在所述底盘上的骨架以及安装在骨架上的挡板。
在一个可能的设计中，所述底盘包括底板以及设置在所述底板四周的支撑板；所述支撑板能展平与所述底板位于同一水平面。
在一个可能的设计中，所述容纳区间的开口大于所述土槽的底部。
在一个可能的设计中，所述容纳区间的至少一端的底部为无底结构。
在一个可能的设计中，还包括控制器，与所述土壤水分传感器相连。
在一个可能的设计中，还包括土壤水势传感器、土壤水提取器，设置在所述土槽的侧壁，与所述控制器相连。
在一个可能的设计中，多个所述土壤水分传感器沿所述土槽的高度方向分布，相邻所述土壤水分传感器间隔0.05至0.25米。
在一个可能的设计中，所述支撑凸起的横截面为梯形。
本发明提供了一种坡地径流与侵蚀水槽实验装置，能实时监测土壤水体的变化，测量降雨的表层和地层出流量。
通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本发明实施例的坡地径流与侵蚀水槽实验装置的结构示意图。
图2为图1所示坡地径流与侵蚀水槽实验装置在土槽倾斜时的结构示意图。
具体实施方式
请参照图1、图2，本发明提供一种坡地径流与侵蚀水槽实验装置，包括：
基座100，其上设有向下凹陷的容纳区间101以及设置在所述容纳区间101内的支撑凸起102；在具体实施时，支撑凸起102可以位于容纳区间101的中心线上，且与容纳区间101的侧壁相连；该支撑凸起102的横截面可以为梯形；
支撑轴110，安装在所述支撑凸起102的顶部；
升降轴120，安装在所述支撑凸起102的侧壁，或所述容纳区间101的底部；
驱动电机130，通过丝杠131与所述升降轴120相连；
土槽140，与支撑轴110相连，能绕支撑轴110旋转，其一端的底部与所述升降轴120相固定；
测流装置150，固定在所述容纳区间101内；该测流装置150可以采用的专利为ZL201521130097.4中提及的流量测量装置。
地表出流导管(图中未显示)，一端与所述土槽的上部侧壁相连通，另一端与所述测流装置相连；更具体地，该地表出流导管连通的土槽的上部侧壁位于土槽中土壤的上方。
地下出流导管160，一端与所述土槽140的下部侧壁相连通，另一端与所述测流装置150相连。地表出流导管、地下出流导管160可以是直径为50mm的软管；
多个土壤水分传感器(图中未显示)，设置在所述土槽140的内壁，且沿所述土槽的高度方向分布。土壤水分传感器的个数可以根据土壤的层数设置，一般地，垂直方向上相邻所述土壤水分传感器间隔0.05至0.25米，例如是0.1米或0.2米；需要说明的是，不同的土壤水分传感器的间隔可以是不同的。例如土槽中填埋0.6米的土壤，可以将土壤水分传感器在土壤中分四层埋设，分别是0.1米、0.2米、0.3米和0.5米。此外，还包括控制器(图中未显示)，与所述土壤水分传感器相连。土壤水分传感器连接到控制器中，采集频率例如为30min。
本实施例中，所述土槽140为至少两个，土槽140包括底盘、固定在所述底盘上的骨架以及安装在骨架上的挡板；该挡板可以是有机玻璃板；本实施例中，底盘包括底板以及设置在所述底板四周的支撑板；所述支撑板能展平与所述底板位于同一水平面，即挡板与底板之间的角度可以调整，从而使相邻的两个土槽连接成一个土槽。
驱动电机130通过丝杠131升降升降轴120，升降轴120托住土槽140的一端，使土槽140达到所需倾斜角度。在具体实施时，容纳区间101的开口大于土槽140的底部；且容纳区间101的至少一端的底部为无底结构；一般地，土槽向下倾斜对应的容纳区间的底部为无底结构；当然，也可以整个底部为无底结构。无底结构对应的地面可以设置一个深坑，如此，当土槽140倾斜时，可以向下深入到深坑中，节省地面高度空间。
本实施例中，土槽里面填满0.6米深的土壤，驱动电机130通过丝杠131升降升降轴，使土槽达到所需倾斜角度例如是15°。
通过模拟降雨，使雨滴落到土槽中的土壤表面，一部分雨形成地表，另一部分深入土壤，土壤水分传感器分层测量各层土壤水分，土壤水分饱和后，形成地下径流，地表和地下径流通出流导管进入到测流装置，进行测流。
降雨入渗土壤，在下渗的过程中，通过土壤水分传感器实时监测每一层土壤的土壤水分，并每隔30分钟记录到控制器中。
本发明提供的坡地径流与侵蚀水槽实验装置及其实验方法，结构简单，注重土壤各层的水分变化对植物生长的影响；能够实时监测水体的变化、频率高、精度高。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (9)
1.一种坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，包括：
基座，其上设有向下凹陷的容纳区间以及设置在所述容纳区间内的支撑凸起；
支撑轴，安装在所述支撑凸起的顶部；
升降轴，安装在所述支撑凸起的侧壁，或所述容纳区间的底部；
驱动电机，通过丝杠与所述升降轴相连；
土槽，与所述支撑轴相连，其一端与所述升降轴相固定；
测流装置，固定在所述容纳区间内；
地表出流导管，一端与所述土槽的上部侧壁相连通，另一端与所述测流装置相连；
地下出流导管，一端与所述土槽的下部侧壁相连通，另一端与所述测流装置相连；
多个土壤水分传感器，设置在所述土槽的内壁，且沿所述土槽的高度方向分布。
2.根据权利要求1所述的坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，所述土槽为至少两个，所述土槽包括底盘、固定在所述底盘上的骨架以及安装在骨架上的挡板。
3.根据权利要求2所述的坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，所述底盘包括底板以及设置在所述底板四周的支撑板；所述支撑板能展平与所述底板位于同一水平面。
4.根据权利要求1所述的坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，所述容纳区间的开口大于所述土槽的底部。
5.根据权利要求1所述的坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，所述容纳区间的至少一端的底部为无底结构。
6.根据权利要求1所述的坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，还包括控制器，与所述土壤水分传感器相连。
7.根据权利要求6所述的坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，还包括土壤水势传感器、土壤水提取器，设置在所述土槽的侧壁，与所述控制器相连。
8.根据权利要求1所述的坡地径流与侵蚀水槽实验装置，其特征在于，多个所述土壤水分传感器沿所述土槽的高度方向分布，相邻所述土壤水分传感器间隔0.05至0.25米。
9.根据权利要求1所述的坡地径流与侵蚀水槽的实验装置，其特征在于，所述支撑凸起的横截面为梯形。
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