CN208872619U - 一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，包括降水系统和吹风系统；降水系统包括支架、降水管和供水管路，支架的顶部固定有降水管，降水管与供水管连接，供水管与水箱中的水泵连接，降水管上固定有喷头；吹风系统包括整流箱和风机箱，风机箱和整流箱通过波纹软管连接，整流箱的右面板上开有出风口，箱体内部从左至右依次固定有蜂窝器和阻尼网，风机箱的左侧开口，风机箱中固定有电动机，电动机上固定有扇叶，整流箱和风机箱的底部固定有伸缩杆，伸缩杆的另一端固定于底板上。该装置结构简单，可自行组装加工制作而成。采用本实用新型可研究不同坡度下玉米马铃薯间作群体的土壤侵蚀对不同降雨强度和不同风力同时耦合作用下的响应。

Description

一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置

技术领域

本实用新型涉及土壤侵蚀试验领域，具体涉及一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置。

背景技术

土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。因此，根据外营力的种类，可将土壤侵蚀划分为水力侵蚀、风力侵蚀和冻融侵蚀等。而风雨复合侵蚀是指风力和水力对同一对象(区域)的共同或交替作用，从而产生有别于单一营力的侵蚀、搬运及沉积过程。依据风力与水力作用的耦合方式，可分为风力与水力(雨滴)直接耦合的风雨共同侵蚀和通过时间上交替耦合的风雨交替侵蚀两种类型。

目前，风雨复合侵蚀引起了众多学者的关注，成为热点研究领域和前沿科学问题，并取得了一系列的研究成果。但研究结果主要集中于干旱、半干旱地区发生的风雨交替侵蚀，而针对风雨共同侵蚀的研究则相对较少，其中尤以作物多样性种植的土壤侵蚀对风雨共同作用的响应缺乏基础数据和深入的探讨。因此，若能利用新型装置测量间作群体的土壤侵蚀对风雨复合作用的响应，则有助于揭示间作群体控制和减少土壤侵蚀的机制，深化对作物多样性种植体系提高坡耕地可持续性利用机理的认识。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，设计了一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，该装置系统结构简单，可自行组装加工制作而成。更重要的是，采用本实用新型可研究不同坡度下玉米马铃薯间作群体的土壤侵蚀对不同降雨强度和不同风力同时耦合作用下的响应，填补目前风雨共同侵蚀在作物多样性种植体系研究中所欠缺的基础数据，解析间作具有良好水土保持效果的机制。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，其特征在于，包括降水系统和吹风系统；所述的降水系统包括支架、降水管和供水管路，支架高度为9m，支架的顶部固定有若干横杆，横杆上固定有若干平行的降水管，降水管均与固定于支架端部横杆上的供水管连接，每根降水管上固定有若干喷头，降水管与供水管的连接处设有电磁流量调节阀，电磁流量调节阀与降雨流量控制箱连接，供水管与水箱中的水泵连接，供水管、水箱和水泵组成供水管路；

所述的降雨流量调节控制箱包括箱体，箱体的箱壳上嵌入有触控调节面板，箱体内固定有蓄电池、单片机和A/D转换器，电磁流量调节阀与D/A转换器连接,D/A转换器与单片机连接，单片机与蓄电池连接；

所述的吹风系统包括整流箱和风机箱，风机箱和整流箱通过波纹软管连接，整流箱的左面板上设有第一接头管，箱体的右面板上开有出风口，箱体内部从左至右依次固定有蜂窝器和阻尼网，风机箱的右面板上设有第二接头管，波纹软管的两端分别与第一接头管和第二接头管连接，风机箱的左侧开口处安设有细铁丝网，细铁丝网的网孔大小为3cm×3cm，风机箱中固定有支座，支座上固定有电动机，电动机引出连接导线，连接导线设有电风扇调速器，电动机的转子上固定有扇叶，扇叶的转动中心和第二接头管的圆心位于同一轴线上，整流箱和风机箱的底部均固定有4个伸缩杆，伸缩杆的另一端固定于底板上，分别调节整流箱和风机箱底部的伸缩杆的高度可改变整流箱的右面板出风口的风向，底板的底部固定有万向滑轮。

进一步的，所述的降水管上开有等间距的螺纹连接孔，喷头呈莲蓬状并与降水管的螺纹连接孔螺纹连接，降水管和供水管为PVC管。

进一步的，所述的蜂窝器为箱式结构且两端开口，蜂窝器的内部设有截面呈蜂窝状结构的多孔通道。

进一步的，所述的波纹软管为PVC波纹管。

本实用新型的有益效果：该装置系统结构简单，可自行组装加工制作而成。同时，采用本实用新型可研究不同坡度下玉米马铃薯间作群体的土壤侵蚀对不同降雨强度和不同风力同时耦合作用下的响应，填补目前风雨共同侵蚀在作物多样性种植体系研究中所欠缺的基础数据，解析间作具有良好水土保持效果的机制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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是一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置的系统结构组成示意图；

图2是所述的整流箱的结构示意图；

图3是所述的风机箱的结构示意图；

图4是所述的降水管的结构示意图；

图5是所述的喷头的结构示意图；

图6是现有的土壤侵蚀装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-支架，2-降水管，3-水箱，4-整流箱，5-风机箱，6-波纹软管，7-伸缩杆，8-底板，9-土壤侵蚀模拟装置,10-降雨流量控制箱，11-横杆，21-喷头，22-电磁流量调节阀，23-螺纹连接孔，31-水泵，32-供水管，41-第一接头管，42-蜂窝器，43-阻尼网，44-出风口，51-第二接头管，52-扇叶，53-电动机，54-支座，55-连接导线，56-电风扇调速器，91-底箱，92-侵蚀箱，93-径流拦截板，94-径流管，101-触控调节面板，102-D/A转换器，103-单片机，104-蓄电池。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-5所示，一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，包括降水系统和吹风系统；所述的降水系统包括支架1、降水管2和供水管路，支架1的顶部固定有若干横杆11，横杆11上固定有若干平行的降水管2，降水管2均与固定于支架端部横杆11上的供水管32连接，每根降水管2上固定有若干喷头21，降水管2与供水管32的连接处设有电磁流量调节阀22，电磁流量调节阀22与降雨流量控制箱10连接，供水管32与水箱中的水泵31连接，供水管32、水箱3和水泵31组成供水管路；

所述的降雨流量调节控制箱10包括箱体，箱体的箱壳上嵌入有触控调节面板101，箱体内固定有蓄电池104、单片机103和D/A转换器102，电磁流量调节阀22与D/A转换器102连接，D/A转换器102与单片机103连接，单片机103与蓄电池104连接；

所述的吹风系统包括整流箱4和风机箱5，风机箱5和整流箱4通过波纹软管6连接，整流箱4的左面板上设有第一接头管，箱体的右面板上开有出风口44，箱体内部从左至右依次固定有蜂窝器42和阻尼网43，风机箱5的右面板上设有第二接头管51，波纹软管6的两端分别与第一接头管41和第二接头管51连接，风机箱5的左侧开口安设有细铁丝网，细铁丝网的网孔大小为3cm×3cm，风机箱5中固定有支座54，支座54上固定有电动机53，电动机53引出连接导线55，连接导线55设有电风扇调速器56，电动机53的转子上固定有扇叶52，扇叶52的转动中心和第二接头管51的圆心位于同一轴线上，整流箱4和风机箱5的底部固定有伸缩杆7，伸缩杆7的另一端固定于底板8上，底板8的底部固定有万向滑轮。

其中的，所述的降水管2上开有等间距的螺纹连接孔23，喷头21呈莲蓬状并与降水管2螺纹连接，降水管2和供水管32为PVC管。

其中的，所述的蜂窝器42为箱式结构且两端开口，蜂窝器42的内部设有截面呈蜂窝状结构的多孔通道。

其中的，所述的波纹软管6为PVC波纹管。

如图6所示，现有的土壤侵蚀模拟装置9底箱91、侧箱和行走轮，底箱91中固定有电动千斤顶，行走轮固定于底箱的底部，侧箱中放有若干收集桶，底箱91上方铰接有侵蚀箱92，电动千斤顶固定于侵蚀箱92底部的一侧，侵蚀箱92的顶部固定有若干径流拦截板(夹角为175°)，径流拦截板93将侵蚀箱92顶部的侵蚀面分隔为若干坡段(1-6个坡段)，径流拦截板93的中部固定有径流管94，径流管94与收集桶连接，侵蚀箱92的底部连接有渗流管，渗流管与收集桶连接。该装置的侵蚀箱92的坡度可通过电动千斤顶进行调节，配合本装置可进行风雨复合作用下的土壤侵蚀模拟试验。

本装置的一个具体应用为：在土壤侵蚀模拟装置9中按2:2间作行比模式种植玉米马铃薯，其种间行和种内行的行距均为40cm，待作物生长至马铃薯开花期和玉米抽雄期，根据每次试验的需求，选择是否将径流拦截板的插板插入插槽中从而固定于侵蚀槽顶部并将侵蚀槽分隔为1-6个坡段(不同坡段即为不同的种内行和种间行)，然后将土壤侵蚀模拟装置9移动至支架1的降水管的下方并调整土壤侵蚀模拟装置9的试验坡度；将吹风系统移动至土壤侵蚀模拟装置9的正前方，分别调节整流箱4和风机箱5底部固定的伸缩杆7的高度，使整流箱4的右面板出风口的风向可沿土壤侵蚀模拟装置9下方向上吹或者从上向下吹风；打开水泵31，水泵将水箱3中的水从供水管32泵入至降水管2中，水在水压作用下从与降水管2螺纹连接的喷头21中喷出，形成的雨滴在与风力复合作用后到达作物冠层，然后以穿透雨和茎秆流等形式落在土壤侵蚀模拟装置9中所种植的玉米马铃薯间作群体的种内行和种间行，由此可观测风雨复合作用下间作群体总的土壤侵蚀情况以及不同行间(种内行和种间行)的降水再分配规律和土壤侵蚀情况；测量土壤侵蚀时，径流量可直接通过测量径流拦截板所收集在径流桶中的径流而得出，泥沙量的测定则需充分搅拌桶内的径流，分上、中、下三层共取水样200mL用于带回实验室过滤，再将滤纸置于105℃烘箱中烘干至恒重后冷却称重，然后用于计算所产生的泥沙量。从而实现风雨复合作用对玉米马铃薯间作群体土壤侵蚀影响的研究。

由于支架的高度为9m，降雨流量的强度可通过固定于之间下方的降雨流量调节控制箱10进行控制，通过触控调节面板101统一设定固定于每个降水管2上的电磁流量调节阀22的流通量，单片机102将控制信息通过D/A转换器102转换为模拟电信号传递至电磁流量调节阀22以驱动电磁流量调节阀22的阀芯，从而调节过流量以达到调节降雨强度的调节，蓄电池104可对单片机103以及D/A转换器102进行供电；将电动机53的连接导线55接入市电，通过电风扇调速器56调节电动机53的转速以调节风力的大小，而电动机53带动扇叶52转动并产生风流，风流从第二接头管51进入波纹软管6中，并经波纹软管6进入整流箱4中，风流经过蜂窝器42的蜂窝状多孔通道和阻尼网43的调向和整流后以平行于出风口44的方向吹向土壤侵蚀模拟装置9，模拟出风雨复合作用对土壤侵蚀的影响。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，其特征在于，包括降水系统和吹风系统；所述的降水系统包括支架、降水管和供水管路，支架的下方固定有降雨流量调节控制箱，支架的顶部固定有若干横杆，横杆上固定有若干平行的降水管，降水管均与固定于支架端部横杆上的供水管连接，每根降水管上固定有若干喷头，降水管与供水管的连接处设有电磁流量调节阀，电磁流量调节阀与降雨流量控制箱连接，供水管与水箱中的水泵连接，供水管、水箱和水泵组成供水管路；

所述的降雨流量调节控制箱包括箱体，箱体的箱壳上嵌入有触控调节面板，箱体内固定有蓄电池、单片机和D/A转换器，电磁流量调节阀与D/A转换器连接，D/A转换器与单片机连接，单片机与蓄电池连接；

所述的吹风系统包括整流箱和风机箱，风机箱和整流箱通过波纹软管连接，整流箱的左面板上设有第一接头管，箱体的右面板上开有出风口，箱体内部从左至右依次固定有蜂窝器和阻尼网，风机箱的右面板上设有第二接头管，波纹软管的两端分别与第一接头管和第二接头管连接，风机箱的左侧开口处安设有细铁丝网，风机箱中固定有支座，支座上固定有电动机，电动机引出连接导线，连接导线设有电风扇调速器，电动机的转子上固定有扇叶，扇叶的转动中心和第二接头管的圆心位于同一轴线上，整流箱和风机箱的底部固定有伸缩杆，伸缩杆的另一端固定于底板上，分别调节整流箱和风机箱底部的伸缩杆的高度可改变整流箱的右面板出风口的风向，底板的底部固定有万向滑轮。

2.根据权利要求1所述的一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，其特征在于，所述的降水管上开有等间距的螺纹连接孔，喷头呈莲蓬状并与降水管的螺纹连接孔螺纹连接，降水管和供水管为PVC管。

3.根据权利要求1所述的一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，其特征在于，所述的蜂窝器为箱式结构且两端开口，蜂窝器的内部设有截面呈蜂窝状结构的多孔通道。

4.根据权利要求1所述的一种研究风雨复合作用下间作群体土壤侵蚀的模拟装置，其特征在于，所述的波纹软管为PVC波纹管。