CN1250943C - 自然坡面九孔分流水土流失监测系统 - Google Patents

自然坡面九孔分流水土流失监测系统 Download PDF

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Abstract

一种自然坡面九孔分流水土流失监测系统，采用在自然坡面沿分水岭等修筑引水沟，将坡面产生的径流全部汇集到引水沟，再由引水沟通过两级跌水消能引入沉沙凼；沉沙凼采用九孔分流的方法，将径流的十分之一引入另一沉沙凼，十分之九引入排水沟，一次降雨产生的径流量可由几个沉沙凼中的径流量来计算，从沉沙凼取一定水样测其泥沙并换算，即可得到一次降水产生的土壤侵蚀量。用本监测系统进行水土流失监测，易学易懂，操作方便，成本低。

Description

自然坡面九孔分流水土流失监测系统
技术领域：本发明涉及水土保持监测技术领域，特别是涉及一种自然坡面九孔分流水土流失监测系统。
背景技术：水土保持、林业生态环境建设中，首要的工作是水土流失监测，为区域生态系统提供水土流失定量监测数据，对区域水土流失趋势进行预测预报，并为政府制定水土保持和生态建设中的相关政策提供依据。
目前在水土流失监测中应用最广的是标准径流小区监测技术，标准径流小区水平投影面积为100平方米，即宽5米(与等高线平行)，长20米(顺坡面水平投影)，径流小区由挡水墙、集水槽、导水管和量水池四部分组成，在量水池中安装水位自计设施，可以观测降雨过程中径流小区内径流泥沙的动态变化。该技术应用中最大的缺陷是不能真实反映自然坡面的水土流失，其数据不是偏大就是偏小；另一方面，该技术造价较高，对观测技术和数据分析的要求较高，适合于科研机构采用，但不适合基层单位推广应用。
发明内容：本发明的目的在于提供一种自然坡面九孔分流水土流失监测系统，为自然状态下不同植被、不同土地利用的水土流失提供一种造价低廉的、易于掌握的监测技术，填补目前自然坡面水土流失监测技术方面的技术空白，使水土流失监测成为一种易学易懂、普通技术人员也能掌握的常规技术。
本发明的设计原理是采用在自然坡面沿分水岭等修筑引水沟，将坡面产生的径流全部汇集到引水沟，再由引水沟通过两级跌水消能引入沉沙凼；沉沙凼采用九孔分流的方法，将径流的十分之一引入另一沉沙凼，十分之九引入排水沟。根据所设计的坡面的天然降雨量及坡面面积大小，可设计多个沉沙凼，下一级沉沙凼汇入的地表径流均为其上一级沉沙凼的十分之一。一次降雨产生的径流量可由几个沉沙凼中的径流量来计算，泥沙量则由澄清后的上层水及沉淀的泥沙两部分组成。
本发明的监测系统由引水沟1、消力区2、沉沙凼3和排水沟4组成，引水沟1环绕整个自然坡面，使自然坡面的径流能流入引水沟1，引水沟1通过消力区2与沉沙凼3相连，沉沙凼3的一侧有位于其中部并排的九个孔径、高度相同的分流孔5，另一侧开一个孔径、高度相同的孔，通过塑料管道与下一沉沙凼3相连接，九个分流孔5连接到排水沟4，沉沙凼3为3个，相互之间呈梯级排列，每个沉沙凼3位置低于前一个，最后一个沉沙凼是全封闭的，不再设分流孔，经过几次九孔分流后的地表径流由排水沟(4)排出。
图1为该自然坡面九孔分流水土流失监测系统俯视图，图上部的曲线为等高线。
在自然坡面面积较大、径流量大的情况下，可以适当增加沉沙凼的数量到4～5个，以保证最后一级沉沙凼能将一次最大降雨过程中的径流全部蓄留。
径流泥沙计算方法：
由于每一个沉沙凼中都只有十分之一的径流进入下一级沉沙凼，在设立3个沉沙凼的情况下，自然坡面产生的径流只有百分之一进入了第3个沉沙凼，因此，将第3个沉沙凼蓄留的径流量乘以100倍就可以计算出整个自然坡面产生的径流量，如果在沉沙凼壁设立水尺，还可以知道径流的动态变化过程。
径流中泥沙的测定，是在取样之前，先将第一级沉沙凼中水样搅拌均匀，在池中分层取出柱状水样2-3个(总量在1000-3000立方厘米)，混合后从中取出500-1000立方厘米水样盛于塑料壶中，作为一次降水地表径流冲刷标准样；将标准样带回，测定其体积，然后放入烘箱中，在110度下烘干至恒重，称干泥沙样重量，并作记录，通过换算折成单位面积上的产沙量，即为一次降水产生的土壤侵蚀量。
如果沉沙凼中沉积有推移质泥沙，则应在将径流去除后予以单独称重。
每次降雨产流产沙过程结束后，应对沉沙凼进行清洗，以保证观测数据的准确性。
该系统的优点是，本监测系统的设计可以方便对野外自然坡面的水土流失监测，监测项目包括对一场降雨所产生的径流总量测定，以及通过在沉沙凼中设计标尺来测定降雨过程中产生的径流量的变化动态(反映径流产生过程与降雨历时之间的关系)；通过采样，本系统可以对径流的泥沙进行较准确测定，同时还可以对汇集的地表径流进行矿质营养成分等的测定。同时，用该系统进行水土流失监测，易学易懂，操作方便，成本低。
具体实施方式：
实施例1：选一自然坡面沿分水岭修筑引水沟，引水沟环绕整个自然坡面，使自然坡面的径流能流入引水沟，在引水沟与沉沙凼之间修筑消力区，再修筑3个沉沙凼，其一侧有位于其中部并排的九个孔径、高度相同的分流孔，另一侧开一个孔径、高度相同的孔，通过塑料管道与下一沉沙凼相连接，九个分流孔连接到排水沟，3个沉沙凼之间呈梯级排列，每个沉沙凼位置低于前一个，最后一个沉沙凼是全封闭的，不再设分流孔，经过几次九孔分流后的地表径流由排水沟排出。
实施例2：选一自然坡面沿分水岭修筑引水沟，引水沟环绕整个自然坡面，使自然坡面的径流能流入引水沟，在引水沟与沉沙凼之间修筑消力区，再修筑5个沉沙凼，其一侧有位于其中部并排的九个孔径、高度相同的分流孔，另一侧开一个孔径、高度相同的孔，通过塑料管道与下一沉沙凼相连接，九个分流孔连接到排水沟，5个沉沙凼之间呈梯级排列，每个沉沙凼位置低于前一个，最后一个沉沙凼是全封闭的，不再设分流孔，经过几次九孔分流后的地表径流由排水沟排出。
实施例3：选一自然坡面沿分水岭修筑引水沟，引水沟环绕整个自然坡面，使自然坡面的径流能流入引水沟，在引水沟与沉沙凼之间修筑消力区，再修筑4个沉沙凼，其一侧有位于其中部并排的九个孔径、高度相同的分流孔，另一侧开一个孔径、高度相同的孔，通过塑料管道与下一沉沙凼相连接，九个分流孔连接到排水沟，4个沉沙凼之间呈梯级排列，每个沉沙凼位置低于前一个，最后一个沉沙凼是全封闭的，不再设分流孔，经过几次九孔分流后的地表径流由排水沟排出。

Claims (1)

1、一种自然坡面九孔分流水土流失监测系统，其特征在于，该系统由引水沟(1)、消力区(2)、沉沙凼(3)和排水沟(4)组成，引水沟(1)环绕整个自然坡面，使自然坡面的径流能流入引水沟(1)，引水沟(1)通过消力区(2)与沉沙凼(3)相连，沉沙凼(3)的一侧有位于其中部并排的九个孔径、高度相同的分流孔(5)，另一侧开一个孔径、高度相同的孔，通过塑料管道与下一沉沙凼(3)相连接，九个分流孔(5)连接到排水沟(4)，沉沙凼(3)为3个或4个或5个，相互之间呈梯级排列，每个沉沙凼(3)位置低于前一个，最后一个沉沙凼是全封闭的，不再设分流孔，经过几次九孔分流后的地表径流由排水沟(4)排出。
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