CN207244598U - 一种原位测定土壤侵蚀的简易装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种原位测定土壤侵蚀的简易装置，该装置包括土壤侵蚀盘、竖向标尺、标签板、“♀”形地锚、螺栓、土壤沉积盘、渗透小孔、连接孔、地锚孔、环形钢圈、螺帽和锚杆；所述土壤侵蚀盘中心连接竖向标尺，所述竖向标尺上下两端均设有螺栓，其中，底端连接土壤侵蚀盘，所述竖向标尺顶端连接标签板，土壤侵蚀盘的边缘设有“♀”形地锚，所述土壤沉积盘按“米”字型分别安置在待测土壤侵蚀盘的周围。本实用新型结构简单，携带和测试方便，测量参数准确。
Description
技术领域
本实用新型属于野外水土流失及土地退化等相关测试技术领域，涉及一种原位测定土壤侵蚀的简易装置。
背景技术
水土流失是高寒地区生态环境恶化的主要原因之一，尤其是青藏高原三江源气候条件恶劣的鼠害区域，高原鼠兔活动造成大规模鼠丘(鼠堆)，在风蚀和水蚀作用下退化草地和鼠丘表层土壤颗粒不断流失，导致大面积原生高寒草甸遭到严重破坏，不断加剧三江源生态环境的恶化。近年来，诸多专家学者开展了高寒草甸鼠害对草地退化的响应机理等方面的研究，而针对高寒鼠害区土壤流失规律及其对草地生态环境的破坏方面，需要定量测试特定鼠害区单位时间、单位面积的土壤在风水侵蚀作用下的流失速度、规模和规律等，目前在其研究方法和测试装置等方面遇到诸多问题和困难。研究野外特殊气候和复杂地形地貌条件下的土壤侵蚀作用及其水土流失机理，采用适宜的试验装置，深入监测土壤颗粒在时间和空间上的运移规律等是开展野外鼠害区土壤流失试验的关键技术问题，是研究风力和水力侵蚀作用的重要指标，也是有待进一步解决的问题之一。
经查阅大量文献资料及市场调查表明，目前国内外已有土壤流失测试方面的装置，但大部分试验均为室内模拟试验，且不能定量测试高寒草地鼠害区或裸地土壤随时间和空间的侵蚀作用和颗粒流失规律，也无法评价流失的土壤颗粒的原位沉积规律。如果系统解决天然鼠丘土壤颗粒在特定气候和地形条件下的侵蚀机理，必须要考虑到单位时间、单位面积内以及不同鼠丘表面土壤颗粒的流失量和流失速度，也需评价被运移的土壤颗粒在时间和空间上的运移特征，有何种沉积规律等，而在野外对这些指标的掌控和测试，现有的试验装置和研究方法相对单薄。
根据目前掌握的资料，水土流失多发生在生态环境脆弱的高寒干旱地区，其地形复杂多变，气候条件恶劣，风水侵蚀作用强等。为进一步掌控天然状态下鼠害区和裸地的水土流失灾害，在确定区域地形、气候等基本条件的基础上，需在野外原位测定单位时间、单位面积内和不同鼠丘地表土壤颗粒的时空运移规律，探讨原位外力作用下高寒地区土壤侵蚀特征和土地退化机理，需要采用适宜野外复杂地形和气候的便携式原位测试装置，而现有的测试装置和测试方法因野外种种原因不能满足试验要求，这也是设计该测试装置和试验方法的主要目的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种原位测定土壤侵蚀的简易装置。根据高寒鼠害区鼠丘表面土壤颗粒在风力、水力等外力作用下的侵蚀试验需求，综合考虑其影响试验结果的各项因素，为达到既方便携带和试验，又能确保试验结果真实性与准确性的目的，结合野外实地调查和对现有试验装置的了解，需要开展野外原位测试试验，掌握不同侵蚀区土壤颗粒的时空运移规律，随时随地观测和评价鼠害侵蚀区土壤的风力、水力复合侵蚀与草地土壤退化的关系。如果借助野外原位土壤侵蚀测定试验装置和测试方法，既可以有效掌握单位时间、单位面积内土壤颗粒的流失量和流失速度及其在时间和空间上的变化特征，也可以评价土壤颗粒运移和沉积的时空规律等，同时也避免了室内模拟试验等带来的误差，从而使试验结果更加符合实际，测试结果对于有效评价高寒草地鼠害区水土流失特征和草地退化机理等均具有重要意义。
其具体技术方案为：
一种原位测定土壤侵蚀的简易装置，包括土壤侵蚀盘1、竖向标尺2、标签板3、“♀”形地锚4、螺栓5、土壤沉积盘6、渗透小孔7、连接孔8、地锚孔9、环形钢圈10、螺帽11和锚杆12；
所述土壤侵蚀盘1中心连接竖向标尺2，所述竖向标尺2上下两端均设有螺栓5，其中，底端连接土壤侵蚀盘1，所述竖向标尺2顶端连接标签板3，土壤侵蚀盘1的边缘设有“♀”形地锚4，所述土壤沉积盘6按“米”字型分别安置在待测土壤侵蚀盘1的周围。
进一步，所述土壤侵蚀盘1为直径60cm的圆形不锈钢板，厚度为2mm，底部均匀密布直径2mm的渗透小孔7，渗透小孔7间距为1cm，所述土壤侵蚀盘1的底部的中间位置设有连接孔8，所述土壤侵蚀盘1的底部的边缘设有地锚孔9；所述土壤侵蚀盘1的表面刻有“十”字型标尺。
进一步，所述竖向标尺2为带有刻度的不锈钢实心杆，直径为1cm，高度为40cm，所述竖向标尺2竖向连接固定在土壤侵蚀盘1的中心。
进一步，所述标签板3为规格2cm×4cm的不锈钢板，厚度2mm，钢板上刻制标签，所述标签板3的下端焊接螺纹，可固定在竖向标尺2的顶端。
进一步，所述“♀”形地锚4总长为40cm，上部为直径3cm的环形钢圈10，下部为直径1cm的锚杆12，环形钢圈10底部设有螺栓5，用于将土壤侵蚀盘1夹持在环形钢圈10和螺帽11中间。
进一步，所述土壤沉积盘6为直径20cm的圆形不锈钢盘，厚度2mm，底部均匀密布直径2mm的渗透小孔7，渗透小孔7的间距为1cm，土壤沉积盘6边缘延伸2cm高的外壁，并在外壁内侧竖向刻制标尺。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型可将试验装置布设在野外任何复杂地形，可定期(或长期)测试特殊气候条件下鼠害土壤堆积物(鼠丘)在天然风力、水力等外力侵蚀作用下的土壤侵蚀规律，评价鼠害对高寒地区草地生态的破坏及其水土流失机理。
(2)本试验装置可将土壤侵蚀试验的高度法和称重法相结合，可随时观测裸地或鼠害区土壤在单位时间、单位面积内的侵蚀强度，可预测鼠害和气候条件对草地退化的响应。
(3)本试验装置及测试方法可将裸地或鼠丘作为观测对象，通过土壤侵蚀盘和沉积盘，可评价某一条件下的土壤颗粒的分级侵蚀、运移和堆积规律，如土壤侵蚀量、土壤按粒径的分级沉积厚度、沉积颗粒的分布特征等。
(4)此装置可以测定天然土壤侵蚀试验，也可以测试某一风速和降雨条件下土壤颗粒的时空运移规律；在任何地区可以开展临近地面或坡面的土壤侵蚀作用，也可根据测试范围要求调整侵蚀盘、标尺高度、沉积盘布设等，满足相应的土壤侵蚀试验。
(5)本实用新型也可将侵蚀盘轻轻切入鼠堆底部(尽量减少对天然鼠丘的形态结构)，每次测试时轻轻抬起侵蚀盘，定期测定鼠丘的面积变化及其土壤流失量。
(6)本实用新型也可依托人工风蚀和水蚀装置开展室内人工土壤侵蚀模拟试验。
(7)本实用新型的试验装置易拆卸，搬运方便，固定稳定，可适用于各种复杂地形和气候条件。
附图说明
图1为原位测定土壤侵蚀的简易装置的结构示意图；
图2为原位测定土壤侵蚀的简易装置的俯视示意图；
图3为本实用新型土壤侵蚀盘俯视示意图；
图4为本实用新型“♀”形地锚侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。
参照图1-图4，一种原位测定土壤侵蚀的简易装置，包括土壤侵蚀盘1、竖向标尺2、标签板3、“♀”形地锚4、螺栓5、土壤沉积盘6、渗透小孔7、连接孔8、地锚孔9、环形钢圈10、螺帽11和锚杆12；
所述土壤侵蚀盘1中心连接竖向标尺2，所述竖向标尺2上下两端均设有螺栓5，其中，底端连接土壤侵蚀盘1，所述竖向标尺2顶端连接标签板3，土壤侵蚀盘1的边缘设有“♀”形地锚4，所述“♀”形地锚4能够插入地面里，用于固定装置；测试时可将鼠害区土壤运移至土壤侵蚀盘1中央，模拟堆积鼠丘，定期按称重法和高度法测定天然状态下某一时间段鼠丘侵蚀量和侵蚀强度。所述土壤沉积盘6按“米”字型分别安置在待测土壤侵蚀盘1的周围，安置时可将土壤沉积盘6嵌入地面，使土壤沉积盘6边缘高度与地面一致，其作用在于将吹拂起的地表物质吹进土壤沉积盘6内沉积，可根据每个盘中沉积的土壤层高度、重量和颗粒大小，评价土壤颗粒在侵蚀过程中的运移规律。
所述土壤侵蚀盘1为直径60cm的圆形不锈钢板，直径可视需求而定，厚度为2mm，底部均匀密布直径2mm的渗透小孔7，渗透小孔7间距为1cm，便于天然雨水的入渗，所述土壤侵蚀盘1的底部的中间位置设有连接孔8，所述土壤侵蚀盘1的底部的边缘设有地锚孔9；所述土壤侵蚀盘1的表面刻有“十”字型标尺，可观测盘内土丘的直径变化。
所述竖向标尺2为带有刻度的不锈钢实心杆，直径为1cm，高度为40cm，所述竖向标尺2竖向连接固定在土壤侵蚀盘1的中心，测试时通过竖向标尺2的高度变化评价土壤侵蚀盘1上鼠丘的被侵蚀的速度和规律。
所述标签板3为规格2cm×4cm的不锈钢板，厚度2mm，钢板上刻制标签，所述标签板3的下端焊接螺纹。将标签板3固定在竖向标尺2上，此设计也便于更换标签。
所述“♀”形地锚4总长为40cm，上部为直径3cm的环形钢圈10，下部为直径1cm的锚杆12，环形钢圈10底部设有螺栓5，用于将土壤侵蚀盘1夹持在环形钢圈10和螺帽11中间，并可将其插入地面里，便于固定土壤侵蚀盘1和长期观测，也可以通过地锚的环形钢圈将整个侵蚀盘装置提起来，便于定期称取土壤侵蚀盘1内流失的土壤重量土壤侵蚀测量中的称重法。
所述土壤沉积盘6为直径20cm的圆形不锈钢盘，厚度2mm，底部均匀密布直径2mm的渗透小孔7，渗透小孔7的间距为1cm，便于天然雨水的入渗，土壤沉积盘6边缘延伸2cm高的外壁，并在外壁内侧竖向刻制标尺，作用在于将吹拂起的地表物质吹进土壤沉积盘6内沉积，可根据每个土壤沉积盘6中沉积的土壤层高度、重量和颗粒大小，评价土壤颗粒在侵蚀过程中的运移规律。测试时将按“米”字型分别安置在待测土壤侵蚀盘1的周围，每个方向的土壤沉积盘6可线性排列，即第一个土壤沉积盘6距离土壤侵蚀盘1为1m，第二个土壤沉积盘6距离第一个土壤沉积盘6为2m，每个方向依次排列，线性排列的土壤沉积盘6数量视测试需求而定。
本实用新型也可将土壤侵蚀盘1轻轻切入鼠堆底部，尽量减少对天然鼠丘的形态结构，每次测试时轻轻抬起土壤侵蚀盘1，定期测定鼠丘的面积变化及其土壤流失量。
本实用新型在具体应用过程中，包括以下步骤：
步骤1、将竖向标尺2的底端安装在土壤侵蚀盘1上；
步骤2、将标签板3固定在竖向标尺2的顶端；
步骤3、将“♀”形地锚4根据试验要求，通过地锚孔9固定在土壤侵蚀盘1边缘；
步骤4、将鼠害区土壤运移至土壤侵蚀盘1中央，模拟堆积鼠丘，并称取重量；
步骤5、通过地锚将整个侵蚀装置固定在待测地面上，侵蚀盘底面须与地面完全接触，同时记录鼠丘高度和观测时间；
步骤6、将铺设过滤膜的土壤沉积盘6逐一称重记录，并按“米”字型分别安置在待测土壤侵蚀盘1的周围，土壤侵蚀盘1边缘高度与地面一致；
步骤7、按试验要求定时观测鼠丘的高度、直径、流失土壤重量及沉积盘内的土壤高度和重量，称重时需轻轻将侵蚀盘抬到电子称上称重，待记录数据后又轻轻恢复到原地,；
步骤8、根据试验数据分析单位时间、单位面积内土壤颗粒的流失量、土壤侵蚀强度速度及土壤颗粒运移和沉积的时空变化规律等，结合试验设计，总结不同侵蚀区土壤颗粒的时空运移规律，随时随地观测和评价鼠害侵蚀区土壤的风力、水力复合侵蚀与草地土壤退化的关系。
本实用新型在具体应用过程中，包括以下步骤：
步骤1、称取土壤侵蚀盘1的重量；
步骤2、将土壤侵蚀盘1轻轻插入到天然鼠丘底部，尽量减少对鼠丘的扰动；
步骤3、将土壤侵蚀盘1抬到电子称上称重，待记录数据后又轻轻恢复到原地；
步骤4、采用相对高度法测定天然鼠丘的高度，并测试鼠丘的直径，同时记录观测时间；
步骤5、按试验要求定时观测鼠丘高度、直径、流失土壤重量等，每次称重后轻轻恢复到原地；
步骤6、计算单位时间、单位面积内的土壤流失量和侵蚀强度，分析天然鼠丘表面土壤颗粒的流失量、土壤侵蚀强度速度等的时空变化规律，结合高寒地区鼠害与水土流失、草地退化之间的关系。
本实用新型通过如下公式进行测试与分析应用：
(1)高度法测试某一时间段土壤侵蚀量计算公式如下：
H---单位面积的土壤侵蚀平均厚度(mm)；
h1---侵蚀作用前土丘平均高度(mm)；
h2---侵蚀作用后土丘平均高度(mm)；
A---侵蚀作用面积(侵蚀盘覆土总面积，m2)；
t---侵蚀作用时间(min)。
(2)称重法测试某一时间段土壤侵蚀量计算公式如下：
M---单位面积的土壤侵蚀量(g)；
m1---侵蚀作用前土丘质量(g)；
m2---侵蚀作用后土丘质量(g)；
A---侵蚀作用面积(侵蚀盘覆土总面积，m2)；
t---侵蚀作用时间(min)。
(3)某一时间段单位面积土壤侵蚀强度计算公式如下(称重法)：
Q---土壤侵蚀强度(g/(m2·s))；
m---单位面积的土壤侵蚀量(g)；
A---侵蚀作用面积(m2)；
t---侵蚀作用时间(min)。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种原位测定土壤侵蚀的简易装置，其特征在于，包括土壤侵蚀盘(1)、竖向标尺(2)、标签板(3)、“♀”形地锚(4)、螺栓(5)、土壤沉积盘(6)、渗透小孔(7)、连接孔(8)、地锚孔(9)、环形钢圈(10)、螺帽(11)和锚杆(12)；
所述土壤侵蚀盘(1)中心连接竖向标尺(2)，所述竖向标尺(2)上下两端均设有螺栓(5)，其中，底端连接土壤侵蚀盘(1)，所述竖向标尺(2)顶端连接标签板(3)，土壤侵蚀盘(1)的边缘设有“♀”形地锚(4)，所述土壤沉积盘(6)按“米”字型分别安置在待测土壤侵蚀盘(1)的周围。
2.根据权利要求1所述的原位测定土壤侵蚀的简易装置，其特征在于，所述土壤侵蚀盘(1)为直径60cm的圆形不锈钢板，厚度为2mm，底部均匀密布直径2mm的渗透小孔(7)，渗透小孔(7)间距为1cm，所述土壤侵蚀盘(1)的底部的中间位置设有连接孔(8)，所述土壤侵蚀盘(1)的底部的边缘设有地锚孔(9)；所述土壤侵蚀盘(1)的表面刻有“十”字型标尺。
3.根据权利要求1所述的原位测定土壤侵蚀的简易装置，其特征在于，所述竖向标尺(2)为带有刻度的不锈钢实心杆，直径为1cm，高度为40cm，所述竖向标尺(2)竖向连接固定在土壤侵蚀盘(1)的中心。
4.根据权利要求1所述的原位测定土壤侵蚀的简易装置，其特征在于，所述标签板(3)为规格2cm×4cm的不锈钢板，厚度2mm，钢板上刻制标签，所述标签板(3)的下端焊接螺纹。
5.根据权利要求1所述的原位测定土壤侵蚀的简易装置，其特征在于，所述“♀”形地锚(4)总长为40cm，上部为直径3cm的环形钢圈(10)，下部为直径1cm的锚杆(12)，环形钢圈(10)底部设有螺栓(5)，用于将土壤侵蚀盘(1)夹持在环形钢圈(10)和螺帽(11)中间。
6.根据权利要求1所述的原位测定土壤侵蚀的简易装置，其特征在于，所述土壤沉积盘(6)为直径20cm的圆形不锈钢盘，厚度2mm，底部均匀密布直径2mm的渗透小孔(7)，渗透小孔(7)的间距为1cm土壤沉积盘(6)边缘延伸2cm高的外壁，并在外壁内侧竖向刻制标尺。
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| CN201721222015.8U CN207244598U (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种原位测定土壤侵蚀的简易装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107796726A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-13 | 青海大学 | 便携式野外原位土壤侵蚀测定试验装置及方法 |
| CN109974964A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-05 | 北京林业大学 | 电子式风沙蚀积测量仪及测量方法 |
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2017
- 2017-09-22 CN CN201721222015.8U patent/CN207244598U/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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Granted publication date: 20180417 Termination date: 20200922 |
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