CN204202928U - 坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置 - Google Patents

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CN204202928U CN201420254381.1U CN201420254381U CN204202928U CN 204202928 U CN204202928 U CN 204202928U CN 201420254381 U CN201420254381 U CN 201420254381U CN 204202928 U CN204202928 U CN 204202928U
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刘宏斌
刘申
习斌
胡万里
范先鹏
雷宝坤
张富林
翟丽梅
王洪媛
任天志
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Abstract

本实用新型涉及农业科技技术领域,具体公开了一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其包括至少一个径流池和至少一个径流收集管,以及沿径流池池壁方向设置的集水沟,所述径流收集管为直角型弯管,设有进水口和出水口,所述进水口的进水高度最低与垄沟底部持平,并可根据需要向上调节,所述集水沟的深度与垄沟底部持平,每个径流池与至少一个所述径流收集管的出水口连通,所述径流收集管的进水口设置在所述集水沟中。本实用新型能够用于对我国坡耕地顺坡或横坡垄作方式的农田氮、磷等面源污染物流失量进行估算,提高了监测准确度,且采样过程简单快捷。

Description

坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及农业科技技术领域,特别是涉及一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置。
背景技术
[0002] 坡耕地是我国基本农田的重要组成部分,在农业生产过程中,坡耕地耕作一般分为顺坡和横坡两种方式。顺坡垄作模式较简单,是农民乐意接受的传统耕作方法,该耕作方式,降雨时极易引起农田养分流失,给水环境质量安全造成影响,坡耕地的氮、磷养分流失已成为我国农业面源污染的主要构成之一;横坡垄作是防治坡耕地土壤侵蚀的有效措施,可有效控制农业面源污染物流失。为了保护水资源和水生生态系统,世界各国都在寻求新的途径和方法,以监测、治理和解决环境问题。因此,人们十分重视对径流的研宄和监测,仅我国自1990年到目前为止,在各类自然科学期刊上发表的与径流有关的学术论文达到了两万余篇(通过对《中国期刊全文数据库(CJFD)》的检索得到),其中坡耕地径流流失方面研宄千余篇,这些论文来自全国近500个科研机构(含大学),广泛涉及到农业、林业、环境、生态、水土保持、水文等学科领域。可见,对农田径流流失方面的研宄是十分重要的。然而,目前专门用于坡耕地径流监测的方法或装置较少,我国关于农田径流监测方法存在以下主要缺点(中国专利申请号200820079571.9,公开号CN 101246093B对此有所述及):
[0003] I)在测量过程中,容易受到外界环境的影响如风速、水位、自记水位计的本身误差等影响,所得数据可靠度不足;
[0004] 2)部分方法对检测装置要求条件太高,一般难以满足。
实用新型内容
[0005]( 一 )要解决的技术问题
[0006] 本实用新型的目的是提供一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其能够用于对我国坡耕地顺坡垄作方式或横坡垄作方式的农田氮、磷等面源污染物流失量进行估算,提高了监测准确度,且采样过程简单快捷。
[0007] ( 二)技术方案
[0008] 为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其包括至少一个径流池和至少一个如上述技术方案所述的径流收集管,以及沿径流池池壁方向设置的集水沟,所述集水沟的深度与垄沟底部持平;所述径流收集管呈直角型弯管,所述径流收集管设有进水口和出水口,所述进水口的进水高度最低与垄沟底部持平并能够根据需要向上调节,所述出水口连通至用于收集径流液的径流池。位于所述直角型弯管上侧的管口为所述进水口,另一侧的水平管口为所述出水口,在具体使用时应当根据当地具体情况调节进水口的高度使之满足要求。每个径流池与至少一个所述径流收集管的出水口连通,所述径流收集管的进水口设置在所述集水沟中,并优选与所述集水沟的底部持平。也就是说,同一个径流池可以包含多个径流收集管用于收集较大范围内的径流,同时不同的径流池可以组合在一起使用。
[0009] 其中,所述径流池底部设有排水凹槽,所述排水凹槽连通到所述径流池的外部,便于排放径流液以清洗径流池。
[0010] 其中,所述径流池优选为立方体结构,所述排水凹槽位于所述径流池的底面中央,且沿顺坡方向设置,具体地,对于顺坡垄作的坡耕地,所述排水凹槽的设置方向与垄沟方向平行;对于横坡垄作的坡耕地,所述排水凹槽的设置方向与垄沟方向垂直。
[0011] 其中,所述径流池的位于所述排水凹槽两侧的底面呈向所述排水凹槽内倾的倾斜面,优选两侧底面呈2°左右的倾斜面。
[0012] 其中,所述径流池为多个,各个径流池中的排水凹槽互相连通。
[0013] 其中,所述排水凹槽与所述径流池连通处设有排水管,所述排水管的出水口处设有排水阀,便于管理取样,能够顺利、迅速地将径流池中液体排净。
[0014] 其中,所述径流池的其中一侧壁上可以设有水位刻度线,比如在池壁上刻划记录线,用于直接记录读取径流量,准确度根据具体需要而定。
[0015] 其中,所述径流池的顶部设有盖板,以降低因水分蒸发而产生的误差,且可以防止杂物等污染径流池内的径流液,所述盖板沿顺坡方向倾斜设置,并在所述盖板的下侧设有雨水导流槽,以将盖板上的雨水排到所述雨水导流槽。
[0016] 其中,所述坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置还包括至少一个抽排池,所述抽排池和所述排水凹槽的出水口相连接,用于收纳所述径流池排出的径流液,便于洗净径流池,所述抽排池可以位于径流池组合的最外侧,一般较径流池深20cm左右,地面以上高度与径流池高度相同,抽排池宽度可与径流池相同,长度可短于径流池,具体尺寸可根据实际情况而定。
[0017](三)有益效果
[0018] 与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
[0019] 本实用新型提供的一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,所述径流收集管设有进水口和出水口,所述进水口的进水高度与垄沟底部持平,结构简单,安装方便;所述径流收集装置沿顺坡方向设置径流收集管和径流池连通,能够对坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流进行收集和监测,可对我国坡耕地顺坡或横坡垄作耕作方式的农田氮磷等面源污染物流失量进行估算,提高了测量的准确度,且采样过程简单快捷,可满足不同坡度耕地的径流监测要求。
附图说明
[0020]图1为本实用新型一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置的俯视关系图;
[0021]图2为本实用新型一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置的径流池的剖面图;
[0022]图3为本实用新型一种径流收集管的结构示意图。
[0023] 图中:1:保护行;2:田埂;3:监测小区;4:径流收集管;5:集水沟;6:径流池;7:排水凹槽;8:排水阀;9:盖板;10:防水砂浆保护层;11:钢筋混凝土池壁;12:混凝土垫层;13:排水管;14:雨水导流槽;15:垄沟顶部;16:垄沟底部。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
[0025] 在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。
[0026] 1.径流池
[0027] 1.1径流池6的数量与排列:如图1所示,丘陵山地区坡耕地各个监测小区3应顺坡单行排列,每个监测小区3下方均对应一个径流池6。监测小区3四周设田埂2和保护行1(见图1),所述田埂2宽度一般在12cm左右,所述保护行I宽度一般不少于3米,所种作物及栽培措施与监测小区3内保持一致。
[0028] 1.2径流池6容积:以能够容纳当地单场最大暴雨所产生的径流量来确定径流池6的大小,根据监测小区3的面积、单场暴雨量及其产流量来确定径流池6的大小。如监测小区3的面积为30m2,单场最大暴雨以80mm、产流量按50mm计(根据各地的产流系数确定),径流池6容积为30X50 + 1000 = 1.5m3。径流池6的长、宽、深可根据实际情况而定,一般地表以下池深为100〜120cm,地表以上高度为20cm ;径流池6长度为监测小区3长度的一半,宽度一般为80〜120cm。
[0029] 1.3径流池6结构:径流池6的建设要满足不漏水、不渗水的基本质量要求,根据各地区的气候及地质条件差异,北方地区建议采用防水钢筋混凝土或素混凝土(不放置钢筋)修筑池壁和池底,避免冬季冻裂;南方地区采用砖混结构(池底必须为混凝土浇筑)修筑。径流池池壁可以采用混凝土浇筑成钢筋混凝土池壁11,厚度一般为20〜25cm ;如采用砖砌筑,厚度应不小于24cm。径流池6内外壁两侧、池底均需要进行防渗处理,涂抹防水砂楽,避免渗水、漏水。
[0030] 防渗处理要求:(I)池壁、池底都采用混凝土浇筑时,要求使用细石混凝土,并添加防水剂,提高混凝土的密实性和抗渗性,必要时增加池底及池壁厚度,做成防水砂浆保护层10 ;并在池底增加一层混凝土垫层12 ; (2)池壁采用砖砌时,严格控制砖及水泥质量,抗渗、强度达到设计要求,砖砌筑时,砂浆要饱满,砖墙与混凝土接触面混凝土底板要经过凿毛处理,内外面均做防渗处理。
[0031 ] 径流池6底粉砂浆时,向池底中间的排水凹槽7找2%的坡,如图2所示,图中箭头所指方向,为底面的倾斜方向,便于径流池6底部的水向排水凹槽7汇集,便于排水。
[0032] 1.4排水凹槽7:为及时排空径流池6内的径流水,在每个径流池6底部中间沿顺坡方向,设置一条排水凹槽7,所述排水凹槽7的规格优选为1cmX 1cm ;同时,在每个径流池6外侧(下坡)墙壁,对应排水凹槽7位置,埋设直径为1cm带排水阀8的排水管13,优选为PPR管,连通排水凹槽7。每次取完径流样品后,打开排水阀8,排空径流池6内径流水,边排边清洗径流池6。
[0033] 1.5标杆尺:为准确计量每个监测小区3的径流水量,每个监测地块应配备一个标杆尺(最小刻度为mm),用来测量径流池6内水的深度,再根据径流池6底面积,从而计算出径流量。也可以在每个径流池6的池壁上,从底部开始,标上刻度标记,用来计量径流水的深度。
[0034] 径流池6底部面积与径流水高度的乘积,再加上排水凹槽7部分的径流水体积,即为径流水量。根据径流水量以及监测到水样中的氮、磷浓度,即可算出每次地表径流氮、磷流失量,以氮为例,计算公式如下:
[0035] 总氮流失量=径流水样中总氮浓度X径流水量;
[0036] 1.6径流池盖:为保证人员安全,阻挡降雨,防止蛇、蛙等小动物进入径流池6,每个径流池6均应设置硬质盖板9,盖板9向下坡一侧保持5°倾斜,图3中箭头所指的方向为盖板的倾斜方向,将盖板9上的雨水排到径流池6壁上的雨水导流槽14,并最终排到保护行1(如图2所示)。
[0037] 1.7抽排池:为了收纳所述径流池排出的径流液,还包括至少一个抽排池,所述抽排池和所述排水凹槽的出水口相连接,便于洗净径流池,所述抽排池可以位于径流池组合的最外侧,一般较径流池深20cm左右,地面以上高度与径流池高度相同,抽排池宽度可与径流池相同,长度可短于径流池,具体尺寸可根据实际情况而定。
[0038] 2.径流收集管
[0039] 首先在监测小区3最下方、沿径流池6壁方向挖一条长与监测小区3宽度相同,宽10cm、深度与垄沟底部16持平的集水沟5,需要注意的是,在横坡垄作条件下,首先应确保监测小区最下方紧临径流池6壁的为垄沟,而非垄背,垄高、垄宽应采用当地平均规格。在集水沟5的中心位置(即径流池6中心),向下挖长、宽均为15cm、深6cm的方形坑,坑底部安装一个直径为5-lOcm的垂直弯管即径流收集管4,其水平管部分横穿单侧径流池6墙体,安装完成后回填土壤,将水平管埋住压紧,露出接头,用于连接垂直管,垂直管口的高度最低与垄沟底部16持平,并可根据需要向上调节,但应低于垄沟顶部15的高度。需注意的是,回填土后,集水沟5的深度与垄沟底部16持平,修建在靠近径流池6壁的一侧,主要起到对产生的径流水导流的作用。
[0040] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,包括至少一个径流池和至少一个径流收集管,以及沿径流池池壁方向设置的集水沟,所述径流收集管为直角型弯管,设有进水口和出水口,所述进水口的进水高度与垄沟底部持平并能够向上调节至低于垄沟顶部的高度,所述出水口连通至用于收集径流液的径流池;所述集水沟的深度与垄沟底部持平,每个径流池与至少一个所述径流收集管的出水口连通,所述径流收集管的进水口设置在所述集水沟中。
2.如权利要求1所述的坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,所述径流池底部设有排水凹槽,所述排水凹槽连通到所述径流池的外部。
3.如权利要求2所述的坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,所述径流池为立方体结构,所述排水凹槽位于所述径流池的底面中央,且沿顺坡方向设置。
4.如权利要求3所述的坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,所述径流池的位于所述排水凹槽两侧的底面呈向所述排水凹槽内倾的倾斜面。
5.如权利要求4所述的坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,所述径流池为多个,各个径流池中的排水凹槽互相连通。
6.如权利要求5所述的坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,所述排水凹槽与所述径流池连通处设有排水管,所述排水管的出水口处设有排水阀。
7.如权利要求6所述的坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,所述径流池的顶部设有盖板,所述盖板顺坡倾斜设置,并在所述盖板的下侧设有雨水导流槽。
8.如权利要求7所述的坡耕地顺坡或横坡垄作条件下的径流收集装置,其特征在于,还包括至少一个抽排池,所述抽排池和所述排水凹槽的出水口相连接,用于收纳所述径流池排出的径流液。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112129918A (zh) * 2020-09-09 2020-12-25 云南农业大学 一种梯田氮磷流失监测系统装置

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