CN113624445A - 一种人工降雨产流自动测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工降雨产流自动测量系统和方法，涉及水土流失管理技术领域，可在室内对地表径流和壤中流的水量进行测量。该系统可以包括：试验槽、人工降雨模拟装置、坡度可调装置、地表径流收集装置、壤中流收集装置以及记录终端，其中，试验槽内装满有被植被覆盖的试验土壤，试验槽的一端面为出水面，该出水面包括地表径流出水口和壤中流出水口，地表径流出水口位于壤中流出水口的上方，设置于试验槽的正下方的坡度可调装置可调节试验槽朝出水面方向倾斜的坡度，如此本发明可以模拟降雨后土壤中的地表径流和壤中流的情况，并通过地表径流收集装置和壤中流收集装置对地表径流水量和壤中流水量分别进行计量，最后上传至记录终端自动记录。

Description

一种人工降雨产流自动测量系统和方法

技术领域

本发明涉及水土流失管理技术领域，具体涉及一种人工降雨产流自动测量系统和方法。

背景技术

土壤侵蚀是土壤或其他地面组成物质在水力、风力、冻融、重力等外力作用下，被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程。降雨引起的雨滴溅蚀和径流冲刷是坡面土壤侵蚀的主要动力，但天然降雨情况复杂，仅依靠天然降雨很难获得所需条件下的土壤侵蚀资料，所得数据具有很大的局限性。人工模拟降雨装置可以进行所需控制条件下的降雨侵蚀试验，这样既有效减少了试验所需时间，又能减少试验成本，因此在由降雨引起的土壤侵蚀研究中得到了广泛应用。土壤侵蚀过程通常监测的两个物理量分别是地表径流和壤中流，目前对这两个物理量的取样常用方法是采用量筒计时法。即每个量筒的体积是给定的，当量筒满了之后记下每桶所需时间，同时换下一个量筒继续测量，以此反复计数直至试验结束。如果同时对多个坡面进行取样测量，这种测量方法不仅在两个量筒交换时刻存在漏水造成数据误差，而且会产生长时间、高强度的人力物力消耗。

发明内容

本发明实施例提供一种人工降雨产流自动测量系统和方法，具有自动化强，操作简便，测量精准，节省人力等优点，以克服上述技术问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种人工降雨产流自动测量系统，所述系统包括：

试验槽，所述试验槽内装满有被植被覆盖的试验土壤，所述试验槽的一端面为出水面，所述出水面包括地表径流出水口和壤中流出水口，所述地表径流出水口位于所述壤中流出水口的上方；

人工降雨模拟装置，所述人工降雨模拟装置设置于所述试验槽的正上方，所述人工降雨模拟装置用于依据试验要求，对所述试验土壤在不同气象条件下进行降雨；

坡度可调装置，所述坡度可调装置设置于所述试验槽的正下方且与所述试验槽连接，所述坡度可调装置用于调节所述试验槽朝所述出水面方向倾斜的坡度；

地表径流收集装置，所述地表径流收集装置与所述地表径流出水口连通，所述地表径流收集装置用于收集并计量从所述地表径流出水口流出的地表径流水量；

壤中流收集装置，所述壤中流收集装置与所述壤中流出水口连通，所述壤中流收集装置用于收集并计量从所述壤中流出水口流出的壤中流水量；

记录终端，所述记录终端与所述地表径流收集装置和所述壤中流收集装置分别连接，以对所述地表径流收集装置传输的地表径流水量数据和所述壤中流收集装置传输的壤中流水量数据进行记录。

进一步的，在所述试验槽内底部铺有一层粗沙的情况下，所述系统还包括：

过滤层，所述过滤层设置于所述出水面，以限制所述粗沙流入所述地表径流出水口和所述壤中流出水口；

隔水板，所述隔水板镶嵌于所述过滤层中且与所述过滤层垂直，所述隔水板用于将所述地表径流出水口和所述壤中流出水口分隔。

进一步的，所述过滤层包括：

安装框、滤网一以及滤网二，其中，

所述滤网一与所述滤网二均设置于所述安装框中且相互平行；

所述安装框上设置有一插口，所述插口与所述滤网一中间间隙和所述滤网二中间间隙均相通，形成插槽，所述插槽与所述隔水板的尺寸相适配。

进一步的，所述坡度可调装置包括：

底座，所述底座设置于所述试验槽的正下方，所述底座的一端面顶部与所述试验槽的出水面底部铰接；

液压升降机构，所述液压升降机构安装在所述底座上且位于所述试验槽的正下方，其中，所述液压升降机构在所述底座上朝远离所述铰接处设置；

量角器，所述量角器设置于所述铰接处，所述量角器用于对所述试验槽朝所述出水面方向倾斜的坡度进行测量。

进一步的，所述坡度可调装置还包括：

支撑加强板，所述支撑加强板设置于所述液压升降机构与所述试验槽之间，所述支撑加强板的上板面与所述试验槽底端面连接，所述支撑加强板的下板面与所述液压升降机构的顶端面连接。

进一步的，所述量角器为电子角度测量仪，所述液压升降机构为电控液压升降器，所述系统还包括：

控制器，所述控制器与所述电子角度测量仪、所述电控液压升降器分别通信连接，所述控制器用于接收所述电子角度测量仪采集的坡度测量值，并控制所述电控液压升降器进行升降，以使所述坡度测量值达到预设坡度值。

进一步的，所述试验槽包括：

两个边板，所述边板与所述出水面垂直；

至少一个所述边板包括多个透明侧板，所述多个透明侧板沿所述试验槽的长轴方向按间距设置。

进一步的，所述系统还包括：

挡雨板，所述挡雨板设置于所述地表径流收集装置和所述壤中流收集装置的正上方，其中，所述挡雨板的一端与所述试验槽的出水面铰接。

进一步的，所述地表径流收集装置和所述壤中流收集装置均包括：

盛水器，所述盛水器通过导水管与所述地表径流出水口或所述壤中流出水口连通；

称重传感器，所述称重传感器支撑所述盛水器，以计量所述盛水器中的水量；以及

套设在所述称重传感器外的防雨罩。

基于同一发明构思，本发明实施例还公开了一种人工降雨产流自动测量方法，所述方法应用于如本发明实施例所述的系统，所述方法包括：

根据试验目的，确定试验土壤、种植于所述试验土壤上的植被以及水流倾斜坡度；

将所述试验土壤填装至所述系统中的试验槽内，并在所述试验土壤上种植上所述植被，驱动所述系统中的坡度可调装置工作，以将所述试验槽朝其出水面方向倾斜的坡度调整至所述水流倾斜坡度；

依据试验要求，利用所述系统中的人工降雨模拟装置模拟不同气象条件，以在所述气象条件下对所述试验槽降雨；

利用所述系统中的地表径流收集装置收集并计量从所述地表径流出水口流出的地表径流水量，利用所述系统中的壤中流收集装置收集并计量从所述壤中流出水口流出的壤中流水量；

利用所述系统中的记录终端记录在所述植被、所述试验土壤、所述气象条件以及所述水流倾斜坡度下的地表径流水量、壤中流水量。

本发明实施例包括以下优点：

本发明可以通过人工降雨模拟装置模拟人工降雨，由于人工降雨模拟装置设置于试验槽的正上方，人工降雨的雨水会降落到试验槽中，如此无需考虑天气、室外环境等因素，可随时在室内开展试验，并且人工降雨模拟装置可以控制降雨的雨滴直径、雨型和风速等气象条件，以模拟不同气象条件下对土壤降雨侵蚀的情况；其中，试验槽内装满有试验土壤，试验土壤上可以种植不同的植被，如此可以模拟不同植被品种、不同植被密度对土壤被降雨侵蚀的保护情况。试验槽的一端面为出水面，出水面包括地表径流出水口和壤中流出水口，地表径流出水口位于壤中流出水口的上方；因设置于试验槽的正下方的坡度可调装置可调节试验槽朝出水面方向倾斜的坡度，在坡度可调装置的驱动下，试验槽会逐步向出水面方向倾斜，试验槽中土壤表面的积水会通过该地表径流出水口流出，这部分水流称为地表径流，以模拟实际水土流失时的地表径流情况；当入渗到土壤中的水到达试验槽底部，即土体达到饱和后，土壤中多余的自由水通过水平移动到试验槽底部壤中流出水口位置并流出，这部分水流称为壤中流，用以模拟实际水土流失时的壤中流情况。同时，由于地表径流收集装置与地表径流出水口连通，壤中流收集装置与壤中流出水口连通，从地表径流出水口流出的地表径流会流向地表径流收集装置中，此时地表径流收集装置可收集并计量从地表径流出水口流出的地表径流水量，而从壤中流出水口流出的壤中流会流向壤中流收集装置中，此时壤中流收集装置可以收集并计量从壤中流出水口流出的壤中流水量，如此，本发明完成了对当前试验土壤、坡度、植被覆盖、下垫面、气象条件下的地表径流和壤中流的收集与计量；而本发明因采用记录终端与地表径流收集装置和壤中流收集装置分别连接，如此，可以利用记录终端对地表径流收集装置传输的地表径流水量数据和壤中流收集装置传输的壤中流水量数据进行记录，实现了对地表径流与壤中流试验数据的自动记录，节省了人力，大大降低了人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例人工降雨产流自动测量系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例试验槽、坡度可调装置、地表径流收集装置、壤中流收集装置组装的一视角结构示意图；

图3是本发明一实施例试验槽、坡度可调装置、地表径流收集装置、壤中流收集装置组装的另一视角结构示意图；

图4是本发明一实施例液压升降机构的结构示意图；

图5是本发明一实施例防雨罩与称重传感器的结构示意图；

图6a是本发明一实施例过滤层的整体结构示意图；

图6b是本发明一实施例过滤层俯视角的结构示意图；

图6c是本发明一实施例过滤层从放入隔水板正面视角的结构示意图；

图7是本发明一实施例一种人工降雨产流自动测量方法的步骤流程图。

附图标记说明：

1、试验槽，2、人工降雨模拟装置，3、坡度可调装置，4、地表径流收集装置，5、壤中流收集装置，6、记录终端，7、过滤层，8、挡雨板，101、地表径流出水口，102、壤中流出水口，103、边板，104、透明侧板，301、底座，302、液压升降机构，303、支撑加强板，401、导水管，402、称重传感器，403、防雨罩，701、安装框，702、滤网一，703、滤网二，704、插口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对本发明的技术问题，本发明提出了一种人工降雨产流自动测量系统，该系统可以包括：试验槽1、人工降雨模拟装置2、坡度可调装置3、地表径流收集装置4、壤中流收集装置5以及记录终端6。参照图1～图3，示出了本发明实施例一种人工降雨产流自动测量系统的一些结构示意图。在该系统中，本发明可以通过人工降雨模拟装置2模拟人工降雨，由于人工降雨模拟装置2设置于试验槽1的正上方，人工降雨的雨水会降落到试验槽1中，如此无需考虑天气、室外环境等因素，可随时在室内开展试验，并且人工降雨模拟装置2可以依据试验要求，对试验土壤在不同气象条件下进行降雨，以此可以模拟不同气象条件下对土壤降雨侵蚀的情况。其中，试验槽1内装满有被植被覆盖的试验土壤，即试验土壤上可以种植不同的植被，如此可以模拟不同植被品种、不同植被密度对土壤被降雨侵蚀的保护情况。试验槽1的一端面为出水面，出水面包括地表径流出水口101和壤中流出水口102，地表径流出水口101位于壤中流出水口102的上方。因设置于试验槽1的正下方的坡度可调装置3可调节试验槽1朝出水面方向倾斜的坡度，在坡度可调装置3的驱动下，试验槽1会逐步向出水面方向倾斜，试验槽1中土壤表面的积水会通过该地表径流出水口101流出，这部分水流称为地表径流，以模拟实际水土流失时的地表径流情况；而入渗到土壤中的水到达试验槽底部，即土体达到饱和后，土壤中多余的自由水通过水平移动到该试验槽壤中流出水口102位置并流出，这部分水流称为壤中流，以模拟实际水土流失时的壤中流情况。同时，由于地表径流收集装置4与地表径流出水口101连通，壤中流收集装置5与壤中流出水口102连通，从地表径流出水口101流出的地表径流会流向地表径流收集装置4中，此时地表径流收集装置4可收集并计量从地表径流出水口101流出的地表径流水量，而从壤中流出水口102流出的壤中流会流向壤中流收集装置5中，此时壤中流收集装置5可以收集并计量从壤中流出水口102流出的壤中流水量，如此，本发明完成了对当前试验土壤、坡度、植被覆盖、下垫面、气象条件下的地表径流和壤中流的收集与计量。而本发明因采用记录终端6与地表径流收集装置4和壤中流收集装置5分别连接，如此，可以利用记录终端6对地表径流收集装置4传输的地表径流水量数据和壤中流收集装置5传输的壤中流水量数据进行记录，实现了对地表径流与壤中流试验数据的自动记录，节省了人力，大大降低了人工成本。

综上，由于本发明的人工降雨模拟装置2可依据试验要求进行人工降雨，因此降雨量可调节，且由于试验槽1内的试验土壤可更换，试验槽1朝出水面方向倾斜的坡度可调，本发明可根据试验目的，设计不同试验土壤/或不同坡度/或不同植被覆盖/或不同气象条件下的试验对照组，如此有利于更好的结合实际情况来治理水土流失，保证生态环境。

在本发明中，试验槽1应为可盛装土壤且垂直底面的侧立面上开有用于排泄壤中流的槽体，为了便于壤中流从侧立面出水口排除，槽体底部一般铺设0～5cm厚度的粗砂。试验槽1可以为图1所示矩形，也可以为方形或其他不规则形状等；试验槽1可以采用硬质塑料、不锈钢或玻璃等材料制成，本发明对试验槽1的形状和材质不作限制。优选的，试验槽1采用钢槽，一方面可以获得较好的承重强度，另一方面，因其更耐磨，使用寿命也更长久。在本发明一实施例中，参照图1～图3，试验槽1为矩形，试验槽1包括：两个边板103，边板103与出水面垂直；至少一个边板103包括多个透明侧板104，通过透明侧板104的设置，可以观察到降雨渗流的情况和干湿交界面湿润锋的情况，为地表径流与壤中流的监测分析提供了更多的数据；而多个透明侧板104沿试验槽1的长轴方向按间距设置，更便于完整观察。

在本发明中，人工降雨模拟装置2主要包括：供水系统、水质过滤系统、承重支架、降雨喷头、压力表、调节阀等。其中降雨喷头是人工模拟降雨装置的核心部分，它是控制雨形、雨强、雨滴直径(气象条件)的主要部件；不同孔径喷头的组合可以获得不同雨形、雨强、雨滴直径(即不同气象条件下)的降雨，也是人工降雨模拟装置2能否较好地模拟天然降雨各种特性的关键因素。如图1所示，本实施例可以将供水系统中的水管架设在室内承重悬梁上，水管与水源连通，多个降雨喷头沿水管的轴向设置且与水管连通，降雨喷头设置于试验槽1的正上方，如此可以保证仅向试验槽1进行降雨。在本发明中，关于水管的个数、降雨喷头的形状、个数，本发明不作限制，能实现仅向试验槽1降雨以及满足降雨的均匀度即可

在本发明中，坡度可调装置3设置于试验槽1底部，用于调节试验槽1朝出水面方向倾斜的坡度。在本发明一实施例中，坡度可调装置3其具体结构可以包括底座301、液压升降机构302以及量角器(图未示出)，其中，底座301设置于试验槽1的正下方，底座301的一端面顶部与试验槽1的出水面底部铰接，液压升降机构302安装在底座301上且位于试验槽1的正下方，液压升降机构302在底座301上朝远离铰接处设置，如此，随着液压升降机构302的升降，底座301与试验槽1的前端(出水面底部)固定，试验槽1的后端逐渐被抬起，试验槽1朝出水面方向倾斜形成一定坡度。量角器设置于铰接处，量角器用于对试验槽1朝出水面方向倾斜的坡度进行测量，即量角器可以量取试验槽1底端面与底座301上端面之间夹角，用户通过将量角器所量取的夹角与预设的试验坡度进行比对，可以准确将试验槽1朝出水面方向倾斜的坡度调整至目的试验坡度，如此可以有效模拟不同坡度下降雨，对地表径流和壤中流的影响。本实施例对底座301和液压升降机构302的具体结构不作限定，其中，参照图1～图3，底座301可以采用加固钢架，液压升降机构302可以为液压千斤顶。当采用液压千斤顶时，本实施例对液压千斤顶的数量也不作定制，当然，在试验槽1较大时，为便于将试验槽1支撑均匀，液压千斤顶可以为两个甚至是三个且并排设置在底座301上朝远离铰接处。如图4所示，当采用两个液压千斤顶时，两个液压千斤顶摇杆端可连有同一根连接杆，通过一根连接杆来达到同时控制两个液压千斤顶的目的，从而解决了两个液压千斤顶升降高度不一致的问题，保证了坡度的准确性。此外，坡度可调装置3下方还可设置万向轮，以便于整个设备移动，不过多占用室内空间。具体而言，万向轮设置于底座301的正下方并与底座301连接。

进一步的，量角器可以为电子角度测量仪，液压升降机构302为电控液压升降器，此种情况下，系统还可以包括：控制器，控制器与电子角度测量仪、电控液压升降器分别通信连接，控制器用于接收电子角度测量仪采集的坡度测量值，并控制电控液压升降器进行升降，以使坡度测量值达到预设坡度值。如此，本发明可以利用控制器与电子角度测量仪、电控液压升降器之间的信号传输关系，实现对试验槽1朝出水面方向倾斜的坡度的自动测量，具有调节坡度简便，安全、准确、可靠的优点。本实施例对控制器不作限定，其可以是安装于电控液压升降器中的一控制芯片，也可以是独立的控制终端，如电脑、手机等。电控液压升降器、电子角度测量仪采用市面上已有的产品即可，本实施例不作限定。

进一步的，参照图1和图2，坡度可调装置3还可以包括：支撑加强板303，支撑加强板303设置于液压升降机构302与试验槽1之间，支撑加强板303的上板面与试验槽1底端面连接，支撑加强板303的下板面与液压升降机构302的顶端面连接。此结构可以使得液压升降机构302的力分布均匀，保证了整个设备的安全性和可靠性。支撑加强板303具体可以采用加厚钢板或水泥板等，其可设置在液压千斤顶所顶试验槽1的位置。

在本发明一实施例中，参照图1，地表径流收集装置4、壤中流收集装置5均可采用翻斗雨量计实现，翻斗式雨量传感器是一种水文、气象仪器，用以测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器，感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等构成；记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路板等构成。其工作原理为：雨水由最上端的承水口进入承水器，落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度(比如0.01毫米)时，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗倾倒，都使开关接通电路，向记录器输送一个脉冲信号，记录器控制自记笔将雨量记录下来，如此往复即可将降雨过程测量下来。

在本发明另一实施例中，地表径流收集装置4和壤中流收集装置5也可均采用以下结构实现，即地表径流收集装置4和壤中流收集装置5均可以包括盛水器(图未标记)、称重传感器402以及防雨罩403，其中盛水器通过导水管401与地表径流出水口101或壤中流出水口102连通，称重传感器402支撑盛水器，称重传感器402用于计量盛水器中的水量；防雨罩403套设在称重传感器402外，可以对称重传感器402进行保护，防止其被溅出的雨水影响。盛水器具体可以为水桶、水瓶或水盆，本实施例不作限定。实际中，盛水器可带盖，以便于防止外界杂质(包括水)进入盛水器内，影响称重传感器402计量准确度等问题。盛水器可为透明材质，以便于观察是否有地表径流和壤中流的收集情况。其中，防雨罩403与称重传感器402的结构示意图可参照图5，图5弯管处可用于保护称重传感器402连接记录终端6部分的线路。

在本发明再一实施例中，参照2和图3，地表径流收集装置4可以采用翻斗雨量计实现，壤中流收集装置5可以采用盛水器、称重传感器402以及防雨罩403实现；或者，壤中流收集装置5可以采用翻斗雨量计实现，地表径流收集装置4可以采用盛水器、称重传感器402以及防雨罩403实现。

在本发明各个实施例中，记录终端6可以采用一显示终端或多路数据采集无纸记录仪，以便同时对地表径流水量数据和壤中流水量数据进行记录。显示终端可以电脑、平板、手机等电子设备。关于多路数据采集无纸记录仪的具体结构，可参照相关技术，在此不多赘述。当地表径流收集装置4和/或壤中流收集装置5为翻斗雨量计时，将记录终端6与翻斗雨量计的信号线输出端连接即可。当地表径流收集装置4和/或壤中流收集装置5采用基于称重传感器402的盛水器结构时，将记录终端6与所述地表径流收集装置4中的称重传感器402和所述壤中流收集装置5中的称重传感器402分别连接，就可以收到两个称重传感器402分别传输的地表径流水量数据和壤中流水量数据，进而对地表径流水量数据和壤中流水量数据进行记录。此外，多路数据采集无纸记录仪还可再连接电脑、平板、手机等电子设备，无纸记录仪实时保存地表径流水量数据和壤中流水量数据并显示在电子设备屏幕上，以便试验人员在试验过程中观察、分析。

在本发明一些实施例中，试验槽1内底部可铺一层约五厘米的粗沙，可以有效的改善水的渗出速率，也不会因此影响地表径流和壤中流的分配比例。为避免粗沙随水流流入地表径流出水口101、壤中流出水口102中而对试验地表径流水量数据和壤中流水量数据产生影响，在试验槽1内底部铺有一层粗沙的情况下，本发明还在试验槽1内设置有过滤层7和隔水板(图未示出)，其中：过滤层7设置于出水面，以限制粗沙流入地表径流出水口101和壤中流出水口102；隔水板镶嵌于过滤层7中且与过滤层7垂直，隔水板用于将地表径流出水口101和壤中流出水口102分隔。在本实施例中，过滤层7可以直接采用网眼比粗沙粒径小的过滤网，可通过螺钉螺栓连接等方式将该过滤网紧贴试验槽1的出水面安装，如此可以尽可能地将地表径流出水口101和壤中流出水口102与粗沙间隔；过滤层7也可以采用多层过滤网叠加或市面上已有的透水材料。隔水板可与试验槽1内底部平行，隔水板的一端可与试验槽1的出水面或过滤层7固定并设置于地表径流出水口101和壤中流出水口102之间，以此能有效地将地表径流出水口101和壤中流出水口102分隔。需要注意的是，地表径流出水口101和壤中流出水口102应避免靠近出水面的四周边缘设置，如此过滤层7能保证地表径流出水口101和壤中流出水口102与粗沙间隔。实际中，地表径流出水口101的下边缘应与试验土壤表面齐平，而隔水板应略低于地表径流出水口101且隔水板应具有一定厚度和长度，如此可保证地表径流和壤中流的分流效果。一可选实施例中，参照图6a～图6c，过滤层7可以包括：安装框701、滤网一702以及滤网二703，其中，滤网一702与滤网二703均设置于安装框701中且相互平行；安装框701上设置有一插口704，插口704与滤网一702中间间隙和滤网二703中间间隙均相通，形成插槽，插槽与隔水板的尺寸相适配。此实施例可以有效将过滤层7与隔水板结合，便于隔水板安装。隔水板插入插槽后应与滤网一702和滤网二703紧贴，而滤网一702或滤网二703应与出水面紧贴，如此保证将地表径流出水口101和壤中流出水口102与粗沙间隔。安装框701可通过螺钉、螺栓连接等方式与出水面固定。需要说明的是，图6中的插口704大小并不代表实际插口704大小，插口704的两侧边缘可尽可能与安装框701侧壁边缘齐平。

在本发明一实施例中，充分考虑到外部环境对测量系统的影响，参照图1～图3，系统还可以包括：挡雨板8，挡雨板8设置于地表径流收集装置4和壤中流收集装置5的正上方，如此，本实施例可以排除雨水的飞溅和空气中水蒸汽对传感器的影响，减小试验的误差。挡雨板8的一端与试验槽1的出水面铰接，使得挡雨支架可折叠，在不进行试验时不占用过多空间。为保证挡雨板8不掉落，可设置相应支撑结构，如在挡雨板8下端设置挡雨支架，挡雨支架的一端与挡雨板8下端固定，挡雨支架的另一端与试验槽1出水面所在外壁固定。或者如图1所示，将地表径流出水口101延长为一个出水管，该出水管的一端与试验槽1出水面固定，如此出水管可以顶住挡雨板8，实现对挡雨板8的支撑。

基于同一发明构思，参照图7，本发明实施例还公开了一种人工降雨产流自动测量方法，该方法可以应用于如本发明实施例所述的系统，具体可以方法包括如下步骤：

步骤S1，根据试验目的，确定试验土壤、种植于所述试验土壤上的植被以及水流倾斜坡度；

步骤S2，将所述试验土壤填装至所述系统中的试验槽1内，并在所述试验土壤上种植上所述植被，驱动所述系统中的坡度可调装置3工作，以将所述试验槽1朝其出水面方向倾斜的坡度调整至所述水流倾斜坡度；

步骤S3，依据试验要求，利用所述系统中的人工降雨模拟装置2模拟不同气象条件，以在所述气象条件下对所述试验槽降雨；

步骤S4，利用所述系统中的地表径流收集装置4收集并计量从所述地表径流出水口流出的地表径流水量，利用所述系统中的壤中流收集装置5收集并计量从所述壤中流出水口流出的壤中流水量；

步骤S5，利用所述系统中的记录终端记录在所述植被、所述试验土壤、所述气象条件以及所述水流倾斜坡度下的地表径流水量、壤中流水量。

基于上述步骤S1～步骤S5所示的方法，本发明完成了对当前试验土壤、坡度、植被覆盖、下垫面、气象条件下的地表径流和壤中流的收集与计量。本发明可根据试验目的，设计不同试验土壤/或不同坡度/或不同植被覆盖/或不同气象条件下的试验对照组，如此有利于更好的结合实际情况来治理水土流失，保证生态环境。且由于本发明可以利用记录终端6对地表径流收集装置4传输的地表径流水量数据和壤中流收集装置5传输的壤中流水量数据进行记录，实现了对地表径流与壤中流试验数据的自动记录，节省了人力，大大降低了人工成本。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。“和/或”表示可以选择两者之中的任意一个，也可以两者都选择。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种人工降雨产流自动测量系统，其特征在于，所述系统包括：

试验槽(1)，所述试验槽(1)内装满有被植被覆盖的试验土壤，所述试验槽(1)的一端面为出水面，所述出水面包括地表径流出水口(101)和壤中流出水口(102)，所述地表径流出水口(101)位于所述壤中流出水口(102)的上方；

人工降雨模拟装置(2)，所述人工降雨模拟装置(2)设置于所述试验槽(1)的正上方，所述人工降雨模拟装置(2)用于依据试验要求，对所述试验土壤在不同气象条件下进行降雨；

坡度可调装置(3)，所述坡度可调装置(3)设置于所述试验槽(1)的正下方且与所述试验槽(1)连接，所述坡度可调装置(3)用于调节所述试验槽(1)朝所述出水面方向倾斜的坡度；

地表径流收集装置(4)，所述地表径流收集装置(4)与所述地表径流出水口(101)连通，所述地表径流收集装置(4)用于收集并计量从所述地表径流出水口(101)流出的地表径流水量；

壤中流收集装置(5)，所述壤中流收集装置(5)与所述壤中流出水口(102)连通，所述壤中流收集装置(5)用于收集并计量从所述壤中流出水口(102)流出的壤中流水量；

记录终端(6)，所述记录终端(6)与所述地表径流收集装置(4)和所述壤中流收集装置(5)分别连接，以对所述地表径流收集装置(4)传输的地表径流水量数据和所述壤中流收集装置(5)传输的壤中流水量数据进行记录。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述试验槽(1)内底部铺有一层粗沙的情况下，所述系统还包括：

过滤层(7)，所述过滤层(7)设置于所述出水面，以限制所述粗沙流入所述地表径流出水口(101)和所述壤中流出水口(102)；

隔水板，所述隔水板镶嵌于所述过滤层(7)中且与所述过滤层(7)垂直，所述隔水板用于将所述地表径流出水口(101)和所述壤中流出水口(102)分隔。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述过滤层(7)包括：

安装框(701)、滤网一(702)以及滤网二(703)，其中，

所述滤网一(702)与所述滤网二(703)均设置于所述安装框(701)中且相互平行；

所述安装框(701)上设置有一插口(704)，所述插口(704)与所述滤网一(702)中间间隙和所述滤网二(703)中间间隙均相通，形成插槽，所述插槽与所述隔水板的尺寸相适配。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述坡度可调装置(3)包括：

底座(301)，所述底座(301)设置于所述试验槽(1)的正下方，所述底座(301)的一端面顶部与所述试验槽(1)的出水面底部铰接；

液压升降机构(302)，所述液压升降机构(302)安装在所述底座(301)上且位于所述试验槽(1)的正下方，其中，所述液压升降机构(302)在所述底座(301)上朝远离所述铰接处设置；

量角器，所述量角器设置于所述铰接处，所述量角器用于对所述试验槽(1)朝所述出水面方向倾斜的坡度进行测量。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述坡度可调装置(3)还包括：

支撑加强板(303)，所述支撑加强板(303)设置于所述液压升降机构(302)与所述试验槽(1)之间，所述支撑加强板(303)的上板面与所述试验槽(1)底端面连接，所述支撑加强板(303)的下板面与所述液压升降机构(302)的顶端面连接。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述量角器为电子角度测量仪，所述液压升降机构(302)为电控液压升降器，所述系统还包括：

控制器，所述控制器与所述电子角度测量仪、所述电控液压升降器分别通信连接，所述控制器用于接收所述电子角度测量仪采集的坡度测量值，并控制所述电控液压升降器进行升降，以使所述坡度测量值达到预设坡度值。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述试验槽(1)包括：

两个边板(103)，所述边板(103)与所述出水面垂直；

至少一个所述边板(103)包括多个透明侧板(104)，所述多个透明侧板(104)沿所述试验槽(1)的长轴方向按间距设置。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

挡雨板(9)，所述挡雨板(8)设置于所述地表径流收集装置(4)和所述壤中流收集装置(5)的正上方，其中，所述挡雨板(8)的一端与所述试验槽(1)的出水面铰接。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地表径流收集装置(4)和所述壤中流收集装置(5)均包括：

盛水器，所述盛水器通过导水管(401)与所述地表径流出水口(101)或所述壤中流出水口(102)连通；

称重传感器(402)，所述称重传感器(402)支撑所述盛水器，以计量所述盛水器中的水量；以及

套设在所述称重传感器(402)外的防雨罩(403)。

10.一种人工降雨产流自动测量方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1～9任一项所述的系统，所述方法包括：

根据试验目的，确定试验土壤、种植于所述试验土壤上的植被以及水流倾斜坡度；

将所述试验土壤填装至所述系统中的试验槽(1)内，并在所述试验土壤上种植上所述植被，驱动所述系统中的坡度可调装置(3)工作，以将所述试验槽(1)朝其出水面方向倾斜的坡度调整至所述水流倾斜坡度；

依据试验要求，利用所述系统中的人工降雨模拟装置(2)模拟不同气象条件，以在所述气象条件下对所述试验槽(1)降雨；

利用所述系统中的地表径流收集装置(4)收集并计量从所述地表径流出水口(101)流出的地表径流水量，利用所述系统中的壤中流收集装置(5)收集并计量从所述壤中流出水口(102)流出的壤中流水量；

利用所述系统中的记录终端(6)记录在所述植被、所述试验土壤、所述气象条件以及所述水流倾斜坡度下的地表径流水量、壤中流水量。

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