CN114467560B - 模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置及其实验方法 - Google Patents

模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置及其实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置及其实验方法，该装置包括装载盒，装载盒两侧设有若干转动折臂，转动折臂上端与装载盒铰接，装载盒内设有若干植被培养槽，装载盒两侧设有传动连接杆，转动折臂中部与与传动连接杆铰接，转动折臂下端与滑块铰接，滑块安装在滑动槽内，传动连接杆滑动安装在安装架上，安装架和滑动槽通过支柱与基座连接，装载盒通过连接绳索与安装架连接，传动连接杆通过驱动机构进行往复驱动。在植被培养槽内填入培养基质并种植植物种子后，将该装置移至水池内，通过驱动机构使装载盒运动，可有效模拟水库的波浪对消落带植被的冲刷影响。该装置结构简单，具有应用推广价值。

Description

模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置及其实验方法
技术领域
本发明涉及消落带生态修护领域，特别涉及一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置及其实验方法。
背景技术
三峡库区消落带各种侵蚀外力中，波浪侵蚀可达到70%以上，是消落带最主要的水力侵蚀形式，对库区消落带侵蚀产生了重要影响。波浪侵蚀最主要作用方式是舔蚀，其特点是单次作用破坏规模较小但频率高、时间长。经统计，三峡库区水位在175m时波浪日均发生次数4500多次，其中高于5cm的波浪日均发生1200多次，长时间的波浪侵蚀使得消落带水土流失愈加严重。
在消落带种植优势植物，利用植物根系的地下部分对土体缠绕、穿插、加筋、锚固并与土体形成根-土复合体，通过提高土壤粘聚力、改良土壤结构等方式提高了土体本身抗蚀性。同时，植物茎干和枝叶随波摆动削弱波浪能量、阻挡水流，达到抗波浪冲蚀需求。植被工程不仅可以有效加固消落带土壤并获得足够的抗蚀性，同时在消落带生态恢复和保护方面具有明显促进作用。
直接使用植被对消落带波浪侵蚀进行防治仍存在以下问题，一是植物发育或移栽后至根系发育使土壤产生足够抗蚀作用需要一定时间，在此之前消落带岸坡依然会受波浪侵蚀，不能得到有效防护；二是植物发育对水分、温度等有一定需求，需要稳定环境，在波浪持续作用条件下对植物发育影响极大。因此，研究关于波浪对植被发育的影响对后续种植植被的存活率具有重要借鉴意义。目前，尚未有适合该类研究的实验装置和相关方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置及其实验方法，主要用于模拟水库波浪冲刷，可方便观测植物发育的生长指标、茎叶抗弯折能力及植物群抗冲刷能力。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，包括装载盒，装载盒两侧设有若干转动折臂，转动折臂上端与装载盒铰接，装载盒内设有若干植被培养槽，装载盒两侧设有传动连接杆，转动折臂中部与与传动连接杆铰接，转动折臂下端与滑块铰接，滑块安装在滑动槽内，传动连接杆滑动安装在安装架上，安装架和滑动槽通过支柱与基座连接，装载盒通过连接绳索与安装架连接，传动连接杆通过驱动机构进行往复驱动。
优选的方案中，所述驱动机构为振动电机，振动电机设置在传动连接杆上。
优选的方案中，所述驱动机构包括气缸，气缸的伸缩端通过连接架与传动连接杆连接。
优选的方案中，所述装载盒内设有挂架，植被培养槽通过外壁上的若干挂钩悬挂在挂架上。
优选的方案中，所述植被培养槽内的植被种子由播种器种植，所述播种器包括多孔面板和推塞，多孔面板上穿设有若干个上下贯通的插管，推塞设置在插管内。
优选的方案中，所述支柱包括相互套设的外管和内管，外管和内管上设有若干安装孔，螺栓同时插入外管和内管的安装孔中进行锁定，内管上端与安装架或滑动槽铰接。
本发明还提供一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验方法，包括如下步骤：
步骤一、将消落带采集的土壤样品进行风干、过筛处理，再与水混合制成培养基质后填入植被培养槽中，将植被培养槽置于装载盒中，植被培养槽中种植植物种子；
步骤二、向培养基质表面喷洒固土保水溶液并保持1~2星期时间，待种子发芽；
步骤三、待种子发芽至1~2星期后，将本装置移至水池中，通过调节支柱高度，改变植被培养槽内培养基质及水面的相对高度，以模拟水库波浪冲刷的消落带的现场生长环境；
步骤四、启动驱动机构，使得装载盒在水中做8~9星期的往复运动，以模拟消落带现场的波浪冲刷环境，同步定期观测植物生长指标，研究茎叶抗弯折性以及植物群对消浪减蚀的作用。
本发明提供的模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置及其实验方法，有如下有益效果：
1、本发明通过驱动机构带动装载盒进行弧形运动，反复出水和进水，对植被培养槽中的植被进行冲击，能较好的模拟水库现场波浪冲蚀作用，同时可方便观测植物发育的生长指标、茎叶抗弯折能力及植物群抗冲刷能力。
2、本发明所用培养基质具有一定抗波浪冲蚀能力，可为幼苗发育提供相对稳定的生长环境。
3、本发明通过播种器使得植物群按一定位置和排列组合进行规律性生长，能研究不同位置和组合方式的植物群对岸坡消浪减蚀的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的正视图；
图2为本发明的整体示意图；
图3为本发明的植被培养槽和挂架示意图；
图4为本发明的播种器意图；
图5为支柱的结构示意图；
图6为第二实施例的结构示意图。
图中：装载盒1，植被培养槽2，播种器3，安装架4，传动连接杆5，转动折臂6，滑块7，滑动槽8，支柱9，基座10，挂架11，连接绳索12，振动电机13，气缸14，连接架15，挂钩201，多孔面板301，插管302，推塞303，外管901，内管902，安装孔903。
具体实施方式
实施例1：如图1~3所示，一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，包括装载盒1，装载盒1可采用正方体或长方体结构，装载盒1两侧设有若干转动折臂6，转动折臂6上端与装载盒1铰接，以保证两者可以自由的相对运动，装载盒1内设有若干植被培养槽2，植被培养槽2用于承装植被种子和培养基质，植被培养槽2可采用正方体或长方体结构。装载盒1两侧设有传动连接杆5，转动折臂6中部与与传动连接杆5铰接，转动折臂6下端与滑块7铰接，滑块7安装在滑动槽8内，传动连接杆5滑动安装在安装架4上，安装架4包括安装座和支架，传动连接杆5穿设在安装座上的滑动孔内，安装架4和滑动槽8通过支柱9与基座10连接，装载盒1通过连接绳索12与安装架4连接，传动连接杆5通过驱动机构进行往复驱动。
在本实施例中，所述驱动机构为振动电机13，振动电机13设置在传动连接杆5上。
振动电机13提供振动作用力，振动作用力通过传动连接杆5传导给转动折臂6后再传递给装载盒1。调节振动电机13的振幅和频率，带动传动连接杆5沿安装架4左右移动，从而带动转动折臂6转动，带动装载盒1做弧线运行，重复出水或进水，水对植物出水入水运动产生阻力，模拟波浪冲击植物茎叶茎叶。最终实现模拟波浪反复冲蚀的现场环境。
优选的，如图3所示，所述装载盒1内设有挂架11，植被培养槽2通过外壁上的若干挂钩201悬挂在挂架11上。方便植被培养槽2的安装和拆卸。
优选的，如图4所示，所述植被培养槽2内的植被种子由播种器3种植，所述播种器3包括多孔面板301和推塞303，多孔面板301上穿设有若干个上下贯通的插管302，推塞303设置在插管302内。
插管302下端可加工成尖角，使得其更加容易的插入培养基质中。推塞303的尺寸和数量与插管302尺寸和数量相匹配，推塞303可在插管302内上下滑动。播种器3主要起到在培养基质中打播种孔和播撒植物种子的作用。
通过播种器使得植物群按一定位置和排列组合进行规律性生长，能研究不同位置和组合方式的植物群对岸坡消浪减蚀的效果。
优选的，如图5所示，所述支柱9包括相互套设的外管901和内管902，外管901和内管902上设有若干安装孔903，螺栓同时插入外管901和内管902的安装孔903中进行锁定，内管901上端与安装架4或滑动槽8铰接。
通过调节外管901和内管902的相对套装位置，调整支柱9的高度，方便对装载盒1的高度进行调整，同时，还可以通过调整各个支柱9的相对高度，调整装载盒1的倾斜度。
一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验方法，包括如下步骤：
步骤一、将消落带采集的土壤样品进行风干、过筛处理，再与水混合制成培养基质后填入植被培养槽2中，将植被培养槽2置于装载盒1中，植被培养槽2中种植植物种子，具体的，通过播种器3上的插管302和推塞303在培养基质内打出若干播种孔，拔出推塞303向利用插管302向播种孔内植入植物种子后覆土填充。
步骤二、向培养基质表面喷洒固土保水溶液并保持1~2星期时间，待种子发芽。
步骤三、待种子发芽至1~2星期后，将本装置移至水池中，通过调节支柱9高度，改变植被培养槽2内培养基质及水面的相对高度，以模拟水库波浪冲刷的消落带的现场生长环境。
步骤五、启动振动电机13，调整振幅和频率，使得装载盒1在水中做8~9星期的往复运动，以模拟消落带现场的波浪冲刷环境，同步定期观测植物生长指标，研究茎叶抗弯折性以及植物群对消浪减蚀的作用。
实施例2：与实施例1不同的，如图6所示，所述驱动机构包括气缸14，气缸14的伸缩端通过连接架15与传动连接杆5连接，连接架15上端与气缸14的伸缩杆连接，下端与传动连接杆5连接，通过气缸14推动传动连接杆5往复运动，从而带动装载盒1做弧线运行，重复出水或进水。具体使用时，气缸14固定在试验水池的内壁。
一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验方法，包括如下步骤：
步骤一、将消落带采集的土壤样品进行风干、过筛处理，再与水混合制成培养基质后填入植被培养槽2中，将植被培养槽2置于装载盒1中，植被培养槽2中种植植物种子，具体的，通过播种器3上的插管302和推塞303在培养基质内打出若干播种孔，拔出推塞303向利用插管302向播种孔内植入20~30粒香根草种子后覆土填充。
步骤二、按15~20 g/m2标准向培养基质表面喷洒纳米水性黏合剂并保持1~2周时间，待香根草种子发芽。
步骤三、待种子发芽至1~2星期后，将本装置移至水池中，通过调节支柱9高度，改变植被培养槽2内培养基质及水面的相对高度，以模拟水库波浪冲刷的消落带的现场生长环境，气缸14安装在水池内壁。
步骤五、启动气缸14，调整振幅和频率，使得装载盒1在水中做8~9星期的往复运动，以模拟消落带现场的波浪冲刷环境，同步定期观测植物生长指标，研究茎叶抗弯折性以及植物群对消浪减蚀的作用。

Claims (7)

1.一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，其特征在于，包括装载盒（1），装载盒（1）两侧设有若干转动折臂（6），转动折臂（6）上端与装载盒（1）铰接，装载盒（1）内设有若干植被培养槽（2），装载盒（1）两侧设有传动连接杆（5），转动折臂（6）中部与传动连接杆（5）铰接，转动折臂（6）下端与滑块（7）铰接，滑块（7）安装在滑动槽（8）内，传动连接杆（5）滑动安装在安装架（4）上，安装架（4）和滑动槽（8）通过支柱（9）与基座（10）连接，装载盒（1）通过连接绳索（12）与安装架（4）连接，传动连接杆（5）通过驱动机构进行往复驱动。
2.根据权利要求1所述一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，其特征在于，所述驱动机构为振动电机（13），振动电机（13）设置在传动连接杆（5）上。
3.根据权利要求1所述一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，其特征在于，所述驱动机构包括气缸（14），气缸（14）的伸缩端通过连接架（15）与传动连接杆（5）连接。
4.根据权利要求1所述一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，其特征在于，所述装载盒（1）内设有挂架（11），植被培养槽（2）通过外壁上的若干挂钩（201）悬挂在挂架（11）上。
5.根据权利要求1所述一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，其特征在于，所述植被培养槽（2）内的植被种子由播种器（3）种植，所述播种器（3）包括多孔面板（301）和推塞（303），多孔面板（301）上穿设有若干个上下贯通的插管（302），推塞（303）设置在插管（302）内。
6.根据权利要求1所述一种模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验装置，其特征在于，所述支柱（9）包括相互套设的外管（901）和内管（902），外管（901）和内管（902）上设有若干安装孔（903），螺栓同时插入外管（901）和内管（902）的安装孔（903）中进行锁定，内管（902）上端与安装架（4）或滑动槽（8）铰接。
7.利用权利要求1~6任一所述实验装置模拟水库波浪冲刷的消落带植被种植实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将消落带采集的土壤样品进行风干、过筛处理，再与水混合制成培养基质后填入植被培养槽（2）中，将植被培养槽（2）置于装载盒（1）中，植被培养槽（2）中种植植物种子；
步骤二、向培养基质表面喷洒固土保水溶液并保持1~2星期时间，待种子发芽；
步骤三、待种子发芽至1~2星期后，将本装置移至水池中，通过调节支柱（9）高度，改变植被培养槽（2）内培养基质及水面的相对高度，以模拟水库波浪冲刷的消落带的现场生长环境；
步骤四、启动驱动机构，使得装载盒（1）在水中做8~9星期的往复运动，以模拟消落带现场的波浪冲刷环境，同步定期观测植物生长指标，研究茎叶抗弯折性以及植物群对消浪减蚀的作用。
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