CN110221044A - 一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备 - Google Patents

一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备 Download PDF

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余逍
刘子琦
蔡路路
李开萍
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Abstract

本发明公开了一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，它包括土壤检测仪及其配套的探头，土壤检测仪通过数据线与探头连接，土壤检测仪放置在仪器箱内，仪器箱的底部通过支架固定在底座上，探头放置在塑料桶中，塑料桶的内部有碎石层和土壤层，塑料桶的侧边和底部分别连接线管、取样管和集水管，塑料桶放置于承物台上，承物台之间有集水桶，集水桶上有集水漏斗，集水漏斗位于集水管的正下方。本发明具有结构简单、省时省力、易制作、成本低、搬运方便等特点，适用于石漠化地区的地形条件，实用性强，取得了很好的效果。

Description

一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备
技术领域
本发明涉及一种模拟装置，尤其涉及一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，属于土壤检测设备技术领域。
背景技术
石漠化是中国西南地区最严重的生态环境地质问题，已成为制约当地社会、经济可持续发展的核心问题之一。随着石漠化水土保持和生态恢复工作的进行，关于石漠化地区水土漏失过程成为众多研究者关注的焦点，得到国家的高度重视，如何科学准确的模拟喀斯特地区水土漏失过程，是全球地理学界需要关注的重点问题。
目前对石漠化地区水土漏失的研究主要侧重于地表水土流失，研究通过野外观测、同位素示踪等方法。对喀斯特地区地下漏失直接观测的难度系数大，目前尚无切实可行的研究方法和模拟装置。因此，针对喀斯特石漠化地区二元结构下的复杂性，开展水土漏失机制研究，并构建生态阻控体系，是国家石漠化治理工程和生态环境建设的迫切需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，从而解决目前技术中对石漠化地区水土漏失测定的难点，为石漠化地区水土保持工作和生态恢复建设提供科学依据。
本发明的技术方案为：一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，它包括若干块土壤检测仪及其配套的探头，土壤检测仪通过数据线与探头连接，所述土壤检测仪放置在仪器箱内，仪器箱的底部通过可调节的支架固定在底座上，探头放置在塑料桶中，所述塑料桶的内部有碎石层和土壤层，塑料桶的侧边和底部分别连接有若干根线管、取样管和集水管，塑料桶放置于承物台上，承物台之间有集水桶，集水桶上有集水漏斗，集水漏斗位于集水管的正下方。
所述塑料桶为上大下小的方锥形结构，顶端为敞口，塑料桶为透明材料，可以观察内部实验情况。
所述集水管与塑料桶的底板固定连接处为滤水孔。
所述支架包括套管和支撑杆，所述支撑杆的底端伸入套管的内部并用销钉进行定位，在支撑杆上设有若干不同高度上的定位孔，销钉位于定位孔内。
所述土壤检测仪包含有土壤pH检测仪、电导率、土壤水势和土壤温度仪。
所述线管为可伸缩结构两端分别与塑料桶和仪器箱固定连接，数据线位于线管内。
所述碎石层的厚度为40-45cm，碎石的直径为4-7cm。
所述土壤层的厚度为35-45cm，土壤为当地的土壤。
所述滤水孔的直径为2.5cm。
本发明的有益效果是：
1）与现有技术相比，本发明具有结构简单、省时省力、易制作、成本低、搬运方便等特点，适用于石漠化地区的地形条件，实用性强；
2）本发明克服了喀斯特地区土壤漏失监测困难的缺点，50cm土壤覆盖下还分层设置了大小不一的碎石块模拟裂隙，以此达到水土漏失的模拟观测；
3）目前还未有定量研究石漠化地区水土漏失机制的具体措施，本发明为一套模拟石漠化地区水土漏失的模型，不仅研究了水分和养分随土壤的迁移规律，而且提供了一套具体的实施装置方法；
4）本发明的集水桶所搜集的水样还可以用于测定土壤的物理、化学指标，水中搜集的泥沙含量还可以反映经过降雨后水土漏失情况，为某个地区的生态恢复和水土保持具有重要意义。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2 为本发明俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本发明作进一步的详细描述。
实施例1：如附图1～2所示，一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，它包括若干块土壤检测仪7及其配套的探头2，土壤检测仪7通过数据线5与探头2连接，所述土壤检测仪7放置在仪器箱10内，仪器箱10的底部通过可调节的支架固定在底座12上，探头2放置在塑料桶1中，所述塑料桶1的内部有碎石层3和土壤层4，塑料桶1的侧边和底部分别连接有若干根线管19、取样管22和集水管16，塑料桶1放置于承物台14上，承物台14之间有集水桶13，集水桶13上有集水漏斗15，集水漏斗15位于集水管16的正下方。
进一步的，塑料桶1为上大下小的方锥形结构，顶端为敞口，塑料桶1为透明材料，可以观察内部实验情况。
进一步的，集水管16与塑料桶1的底板固定连接处为滤水孔21。
进一步的，支架包括套管11和支撑杆18，所述支撑杆18的底端伸入套管11的内部并用销钉17进行定位，在支撑杆18上设有若干不同高度上的定位孔，销钉17位于定位孔内。
进一步的，土壤检测仪7包含有土壤pH检测仪、电导率、土壤水势和土壤温度仪。
进一步的，线管19为可伸缩结构两端分别与塑料桶1和仪器箱10固定连接，数据线5位于线管19内。
进一步的，碎石层3的厚度为40-45cm，碎石的直径为4-7cm。
进一步的，土壤层4的厚度为35-45cm，土壤为当地的土壤。
进一步的，滤水孔21的直径为2.5cm。
所述装置中，主体为方形塑料桶，上宽下窄，体积500ml，上下不对称主要是考虑到运输问题，上宽下窄的结构方式便于节省运输空间，减少运输成本。塑料桶无盖，底部按照“N”型打若干直径2.5cm的滤水孔21，便于土壤水的收集以及集水漏斗15的伸入。塑料桶1的左右以10cm为间距各打3个直径1cm的小孔，便于线管19和取样管22的安装，以收集各个土层深度的土壤水。方形塑料桶1底部铺45cm厚的碎石层3模拟裂隙，以上用土壤层4填充40cm厚，探头2埋在碎石层3和土壤层4中。
插入方形塑料桶左侧的取样管22用于收集不同土壤层4的土壤水分，插入方形塑料桶右侧的线管19需要与固有仪器箱10衔接，用于测定土壤pH值、电导率、土壤水势、土壤温度等理化指标。
集水漏斗15紧贴塑料桶1底部所打的滤水孔21下方，土壤水通过集水管16、集水漏斗15收集到下部的集水桶13中，用于收集漏失的水土，可模拟喀斯特地区特有的水土漏失情况。
所述装置中，可伸缩式支架用于仪器箱10的安放，可伸缩支架需采用不锈钢，避免产生铁锈，影响指标的测定。
所述装置中，仪器箱10为所采购的监测指标的仪器，用于某些指标的测定。
所述装置中，承物台14为水泥砌成的两个石墩，用于方形塑料桶1的安置，方形塑料桶1之下，石墩之间放置集水桶13。
本装置的工作原理是：本发明安装好过后，当降雨时，水流流入到所述土壤层中，模拟地表土壤流失情况，随着雨水的下渗，渐渐流入所述装置的底部，即砾石层，此层存在裂隙，模拟的是喀斯特地区地下漏失情况。研究人员将于每年雨季定期对本发明进行监测，仪器箱的仪器可以监测理化指标，塑料桶下的集水桶会累积每次降水量的泥沙量和降水量，研究人员可以通过研究流失的泥沙量和降水量计算出不同等级的降雨下流失量的多少，并且可以测定降雨流失的土壤养分等指标，实用价值丰富。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，它包括若干块土壤检测仪（7）及其配套的探头（2），土壤检测仪（7）通过数据线（5）与探头（2）连接，其特征在于：所述土壤检测仪（7）放置在仪器箱（10）内，仪器箱（10）的底部通过可调节的支架固定在底座（12）上，探头（2）放置在塑料桶（1）中，所述塑料桶（1）的内部有碎石层（3）和土壤层（4），塑料桶（1）的侧边和底部分别连接有若干根线管（19）、取样管（22）和集水管（16），塑料桶（1）放置于承物台（14）上，承物台（14）之间有集水桶（13），集水桶（13）上有集水漏斗（15），集水漏斗（15）位于集水管（16）的正下方。
2.根据权利要求1所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述塑料桶（1）为上大下小的方锥形结构，顶端为敞口，塑料桶（1）为透明材料。
3.根据权利要求1所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述集水管（16）与塑料桶（1）的底板固定连接处为滤水孔（21）。
4.根据权利要求1所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述支架包括套管（11）和支撑杆（18），所述支撑杆（18）的底端伸入套管（11）的内部并用销钉（17）进行定位，在支撑杆（18）上设有若干不同高度上的定位孔，销钉（17）位于定位孔内。
5.根据权利要求1所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述土壤检测仪（7）包含有土壤pH检测仪、电导率、土壤水势和土壤温度仪。
6.根据权利要求1所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述线管（19）为可伸缩结构两端分别与塑料桶（1）和仪器箱（10）固定连接，数据线（5）位于线管（19）内。
7.根据权利要求1所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述碎石层（3）的厚度为40-45cm，碎石的直径为4-7cm。
8.根据权利要求1所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述土壤层（4）的厚度为35-45cm。
9.根据权利要求3所述的用于石漠化地区的水土漏失模拟设备，其特征在于：所述滤水孔（21）的直径为2.5cm。
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