CN211926965U - 一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种野外坡面地表径流和壤中流分开监测的试验小区，其结构特征是：围埂和挡土墙和地下的底板将试验小区土壤围挡起来，试验小区的左右二端、顶端设置围埂，下端设置挡土墙，底板位于试验小区土壤最底层，试验小区下端和挡土墙之间设置有地表径流集流槽，地下分层壤中流汇集装置设置在试验小区的土壤以下，在底板以上。本实用新型的有益效果是：补充一种完整的地表径流与壤中流汇集装置，将地表径流、不同层次壤中流分开导出，不仅仅能够无误差的汇集和导出地表径流，同时能够解决原来无法准确导出壤中流的困难，且准确汇集各层的壤中流。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监测试验装置，属于水土保持领域，具体为野外大型地表径流与壤中流汇集监测试验装置。
背景技术
径流是大气降水形成的，并通过流域内不同路径进入河流、湖泊或海洋的水流。径流按形成及流经路径可分为壤中流、壤中流和地下水流。其中传统水土保持工作中，注重地表径流的收集，用于监测地表水土流失状况。但缺乏对壤中流的收集，尤其是分层壤中流的收集。降雨形成的下渗水流在土壤层次不连续界面上受阻积蓄，形成暂时饱和带，形成壤中流。在土壤有分层结构，且下层土壤的下渗能力小于上层土壤时，下渗水流在界面上受阻积蓄，形成饱和带和侧向水力坡度，容易产生分层壤中流。壤中流不仅是水土流失中径流损失重要组成部分，而且污染物输移的重要载体。因此，集地表径流和分层壤中流监测分开监测的试验小区为相关试验研究提供重要手段。
目前市面上没有一种很完整的地表径流与壤中流分开监测的装置，过去的地表径流监测装置存在以下缺陷，1.传统围埂为砖砌体平顶结构，宽度为15cm，与降雨接触面积较大，易产生雨滴溅入试验小区中使地表径流增加；砖砌体式的围埂，不防渗，壤中流易穿透，试验区内外壤中流互通，产生误差。2.传统试验小区坡下挡土墙采用砖砌式或浆砌石挡土墙，不防渗，且没有建立底板以及链接到地板深度的围埂壤中流易流出，小区内外壤中流混合，无法监测。3.传统试验小区只能采集地表径流，壤中流继续下渗流入地下无法收集到壤中流，忽视了径流损失的重要部分—壤中流，特别是分层监测壤中流。
专利号CN209656692U中阐述了类似地表径流与壤中流汇集装置，但该装置并没有对壤中流分层过滤收集装置，不能快速导出壤中流；壤中流分割装置不能将不同层次壤中流有效分割，只能收集到单一的不同层次混合壤中流；该装置没有与外界土体分开，没有形成密闭的内部环境，导致装置内外壤中流会交换，壤中流监测误差大，本能有效反映本试验区内的壤中流。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，该试验小区不仅仅能够准确的监测地表径流也能够分层监测壤中流，监测到了土体中总径流，减少了径流监测误差；该装置将地表径流和壤中流区分开，将不同深度壤中流分开，保证了不同径流不混合。
本实用新型采用的技术方案如下：一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，主要包括围埂、挡土墙、底板、地表径流集流槽和地下分层壤中流汇集装置，其特征在于：围埂和挡土墙和地下的底板将试验小区土壤围挡起来，试验小区的左右二端、上端设置围埂，下端设置挡土墙，底板位于试验小区土壤最底层，试验小区下端在挡土墙上设置有地表径流集流槽，地下分层壤中流汇集装置设置在试验小区的土壤以下，在底板以上。
进一步的，其中试验小区和试验小区及与外围其它区域之间设置隔离带，隔离带低于试验小区的围埂30cm，隔离带内部种植低矮匍匐茎的草，试验小区地表为斜坡。
进一步的，所述围埂采用混凝土制成，围埂内壁涂上一层防水材料，围埂最顶部倾斜结构。围埂顶部10cm作成坡比为1:1的倾斜结构，内高外低，使降落到围埂上的雨水流向小区外，减少了径流监测的误差。
进一步的，所述挡土墙采用混凝土制成的，现浇一次成型的，内层做防水处理，形成收集断面。
进一步的，所述地表径流集流槽内底部贴光面瓷砖或涂刷光滑涂料，确保底部光滑，地表径流集流槽底部中设置两边高中间凹的结构，坡比为百分之三，在地表径流集流槽内底部中间的最低点设置了汇流口，确保地表径流集流槽内带泥沙的地表径流全部从汇流口流出；汇流口连接导流管，导流管连接地表径流集流池。
进一步的，所述地下分层壤中流汇集装置设置在试验小区土壤和挡土墙之间，其中根据土壤发育层的差异将试验小区壤中流分为0-30cm深，30-60cm深，60-150cm深，以及150-300cm深的土层；地下分层壤中流汇集装置分为0-30cm深的汇集装置，30-60cm深的汇集装置，60-150cm深的汇集装置，150-300cm深的导流层；其中0-30cm深的汇集装置为不锈钢长方体，高度为10cm，底边宽度20cm，长与挡土墙一样长，底部位于土体地面下30cm深处；在汇集装置的顶面和对着土壤面设置了大小均匀的若干2mm口径的导孔，在汇集装置空心内部设置了粗砂，用于汇集0-30cm壤中流；其中30-60cm深的汇集装置高度为30cm，底边宽度20cm的不锈钢长方体,60-150cm深的汇集装置，高度为90cm，底边宽度20cm，长与小区宽度一样长；在汇集装置的对着土壤面设置了大小均一的若干2mm口径的导孔，在汇集装置空心内部设置了竖直的2层过滤层，在空心内部设置了竖直的2层过滤层，靠土壤的一层填充粗砂，靠挡土墙的一层填充砾石，两层之间有带有2mm导孔的不锈钢隔板；其中150-300cm深的导流层为一层厚度5cm的反滤层，反滤层由一层过滤网和一层粗砂层组成，粗砂层4.7cm粗砂铺设在地板上，坡度与地板坡度一致，上面再铺设0.3cm的不腐烂的无纺布过滤网。
进一步的，不同深度的汇集装置与混凝土隔板无逢链接，即0-30cm深的汇集装置、30-60cm深的汇集装置、60-150cm深的汇集装置分别设置在
型的一次成型的混凝土隔板上，混凝土隔板水平部分与汇集装置等宽，长度与试验小区宽度相等，倾斜部分与地表土体坡度一致，倾斜部分宽30cm，倾斜部分是插入土体的，即倾斜部分向上全部为土体层；150-300cm深的导流层底部就是试验小区底板，该地板为混凝土浇筑，上面设置一层反滤层，其有混凝土隔板将底部壤中流与小区下部土体隔开来分割上下壤中流。
本实用新型的有益效果是：补充一种完整的地表径流与壤中流汇集装置，将地表径流、不同层次壤中流分开导出，不仅仅能够无误差的汇集和导出地表径流，同时能够解决原来无法准确导出壤中流的困难，且准确汇集各层的壤中流；围埂顶部采用的1：1坡比的倾斜结构，减少围埂上降雨带来的监测误差；小区四周设置有1.5m宽低于小区围埂30cm的隔离带，隔离带种植低矮匍匐茎草，减少小区外围环境降雨径流对小区内的影响。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图一。
图2为本实用新型的结构示意图二。
图3为本实用新型围埂的结构示意图一。
图4为本实用新型围埂结构示意图二。
图5为本实用新型地表径流集流槽的结构示意图。
图6为本实用新型地下分层壤中流汇集装置的结构示意图。
图7为本实用新型汇集装置的顶面或土壤面带有导孔的结构示意图。
图8为本实用新型集流槽的截面图。
在图中，围埂为1、挡土墙为2、底板为3、集流槽为4，地下分层壤中流汇集装置为5，试验小区土壤为6，隔离带为7，汇流口为8，导流管为9，0-30cm深的汇集装置为10，30-60cm深的汇集装置为11，60-150cm深的汇集装置为12，150-300cm深的导流层为13，汇集装置的顶面为14，汇集装置的土壤面为15，导孔为16，粗砂层为17，不锈钢隔板为18，反滤层为19，混凝土隔板为20，砾石层21。
具体实施方式
本实用新型是这样来工作和实施的，一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，主要包括围埂1、挡土墙2、底板3、集流槽4和地下分层壤中流汇集装置5，其特征在于：围埂1和挡土墙2和地下的底板3将试验小区土壤6围挡起来，试验小区的左右二端、顶端设置围埂1，下端设置挡土墙2，底板3位于试验小区土壤最底层，下部挡土墙上设有地表径流集流槽4，地下分层壤中流汇集装置5设置在试验小区的土壤6以下，在底板4以上。
进一步的，其中试验小区和试验小区之间、试验小区与外部之间设置隔离带7，试验小区为斜坡；在不同的试验小区之间设置了1.5m宽的假俭草组成的隔离带7。假俭草匍匐生长，较低矮不影响试验小区内降雨径流，又耐旱耐淹耐贫瘠。低矮的草坪增加了间隙的地表覆盖度，使之地表径流减少，溅蚀的水滴减少，草丛又远低于不锈钢钢板，大大减少了溅蚀水滴对试验小区的影响，此外还能作为日常的观测通道。
进一步的，所述围埂1采用混凝土制成，围埂内壁涂上一层防水材料，围埂最顶部倾斜结构。围埂顶部10cm作成坡比为1:1的倾斜结构，内高外低，使降落到围埂上的雨水流向小区外，减少了径流监测的误差。
进一步的，所述挡土墙2采用混凝土制成的，现浇一次成型的，内层做防水处理，保证无缝防渗，稳定性好，不容易开裂。挡土墙2平衡了整个试验小区，形成了收集断面。
进一步的，所述地表径流集流槽4内底部贴光面瓷砖或涂刷光滑涂料，确保底部光滑，地表径流集流槽底部中设置两边高中间凹的结构，坡比为百分之三，在地表径流集流槽内底部中间的最低点设置了汇流口8，确保地表径流集流槽内带泥沙的地表径流全部从汇流口流出；汇流口8连接导流管9，导流管9连接地表径流集流池。
进一步的，所述地下分层壤中流汇集装置5设置在试验小区土壤6和挡土墙2之间，其中根据土壤发育层的差异将试验小区壤中流分为0-30cm深，30-60cm深，60-150cm深，以及150-300cm深的土层；地下分层壤中流汇集装置分为0-30cm深的汇集装置10，30-60cm深的汇集装置11，60-150cm深的汇集装置12，150-300cm深的导流层13；其中0-30cm深的汇集装置10为不锈钢长方体，高度为10cm，底边宽度20cm，长与小区宽度一样长；在汇集装置的顶面11和对着土壤面15设置了大小均匀的若干2mm口径的导孔16，在汇集装置空心内部设置了粗砂层17；起过滤泥沙的作用。其中30-60cm深的汇集装置高度为30cm，底边宽度20cm的不锈钢长方体,60-150cm深的汇集装置，高度为90cm，底边宽度20cm，长与小区宽度一样长；在汇集装置的对着土壤面15设置了大小均一的若干2mm口径的导孔16，在汇集装置空心内部设置了竖直的2层过滤层，在空心内部设置了竖直的2层过滤层，靠土壤的一层填充粗砂层17，靠挡土墙的一层填充砾石层21，两层之间有带有2mm导孔的不锈钢隔板18；粗砂层17过滤泥沙和碎石，砾石层21使水流能更快的汇聚和流出；其中150-300cm深的导流层为一层厚度5cm的反滤层19，反滤层由一层过滤网和一层粗砂层组成，粗砂层4.7cm粗砂铺设在地板上，坡度与地板坡度一致，上面再铺设0.3cm的不腐烂的无纺布过滤网。
进一步的，不同深度的汇集装置与分层装置无逢链接；所述0-30cm、30-60cm、60-150cm的三个汇集装置分别设置在
型的一次成型的混凝土隔板20上，该隔板水平部分与汇集装置等宽(20cm)，长度与小区宽度相等，倾斜部分与地表土体坡度一致，倾斜部分宽30cm，倾斜部分是插入土体的，即倾斜部分向上全部为土体层；0-30cm深的分层壤中流、30-60cm深、60-150cm深的分层壤中流最终通过反滤层竖直面下端出流口进入导流管中。150-300cm深的导流层13底部就是试验小区底板3，该地板为混凝土浇筑，上面设置一层反滤层19，其有混凝土隔板将底部壤中流与小区下部土体隔开来分割上下壤中流。
Claims (7)
1.一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，主要包括围埂、挡土墙、底板、地表径流集流槽和地下分层壤中流汇集装置，其特征在于：围埂和挡土墙和地下的底板将试验小区土壤围挡起来，试验小区的左右二端、上端设置围埂，下端设置挡土墙，底板位于试验小区土壤最底层，试验小区下端在挡土墙上设置有地表径流集流槽，地下分层壤中流汇集装置设置在试验小区的土壤以下，在底板以上。
2.根据权利要求1所述的一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，其特征在于：其中试验小区和试验小区及与外围其它区域之间设置隔离带，隔离带低于试验小区的围埂30cm，隔离带内部种植低矮匍匐茎的草，试验小区地表为斜坡。
3.根据权利要求1所述的一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，其特征在于：围埂采用混凝土制成，围埂内壁涂上一层防水材料，围埂最顶部倾斜结构。
4.根据权利要求1所述的一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，其特征在于：所述挡土墙采用混凝土制成的，现浇一次成型的，内层做防水处理，形成收集断面。
5.根据权利要求1所述的一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，其特征在于：所述地表径流集流槽内底部贴光面瓷砖或涂刷光滑涂料，确保底部光滑，地表径流集流槽底部中设置两边高中间凹的结构，坡比为百分之三，在地表径流集流槽内底部中间的最低点设置了汇流口，确保地表径流集流槽内带泥沙的地表径流全部从汇流口流出；汇流口连接导流管，导流管连接地表径流集流池。
6.根据权利要求1所述的一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，其特征在于：所述地下分层壤中流汇集装置设置在试验小区土壤和挡土墙之间，其中根据土壤发育层的差异将试验小区壤中流分为0-30cm深，30-60cm深，60-150cm深，以及150-300cm深的土层；地下分层壤中流汇集装置分为0-30cm深的汇集装置，30-60cm深的汇集装置，60-150cm深的汇集装置，150-300cm深的汇集层；其中0-30cm深的汇集装置为不锈钢长方体，高度为10cm，底边宽度20cm，长与小区宽度一样长，底部位于土体地面下30cm深处；在汇集装置的顶面和对着土壤面设置了大小均匀的若干2mm口径的导孔，在汇集装置空心内部设置了粗砂，用于汇集0-30cm壤中流；其中30-60cm深的汇集装置高度为30cm，底边宽度20cm的不锈钢长方体,60-150cm深的汇集装置，高度为90cm，底边宽度20cm，长与小区宽度一样长；在汇集装置的对着土壤面设置了大小均一的若干2mm口径的导孔，在汇集装置空心内部设置了竖直的2层过滤层，在空心内部设置了竖直的2层过滤层，靠土壤的一层填充粗砂，靠挡土墙的一层填充砾石，两层之间有带有2mm导孔的不锈钢隔板；其中150-300cm深的导流层为一层厚度5cm的反滤层，反滤层由一层过滤网和一层粗砂层组成，粗砂层4.7cm粗砂铺设在地板上，坡度与地板坡度一致，上面再铺设0.3cm的不腐烂的无纺布过滤网。
7.根据权利要求6所述的一种野外坡面地表径流和分层壤中流分开监测的试验小区，其特征在于：不同深度的汇集装置与混凝土隔板无逢链接，即0-30cm深的汇集装置、30-60cm深的汇集装置、60-150cm深的汇集装置分别设置在
型的一次成型的混凝土隔板上，混凝土隔板水平部分与汇集装置等宽，长度与试验小区宽度相等，倾斜部分与地表土体坡度一致，倾斜部分宽30cm，倾斜部分是插入土体的，即倾斜部分向上全部为土体层；150-300cm深的汇流层底部就是试验小区底板，该地板为混凝土浇筑，上面设置一层反滤层，其有混凝土隔板将底部壤中流与小区下部土体隔开来分割上下壤中流。
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