CN214473323U - 测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，包括降雨模拟室、降雨模拟设备和喀斯特土壤模拟槽，土壤模拟槽槽口朝上的设置在降雨模拟室内，降雨模拟设备包括蓄水池、输水管、水泵、喷淋管和降雨喷头，降雨喷头设置在土壤模拟槽的上方且喷射方向朝向土壤模拟槽的槽口，输水管连通蓄水池与水泵的进水口，喷淋管连通水泵的出水口与降雨喷头，土壤模拟槽中设置有喀斯特土壤层。通过本实用新型，可以分析不同降雨强度、降雨时间对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀特征的影响，分析不同坡度及不同植被下降雨对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀的差异性，降雨强度对作物生长的影响等方面，为喀斯特土壤水分研究和水土流失治理提供科学依据。

Description

测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置

技术领域

本实用新型属于喀斯特生态气象研究的技术领域，具体涉及一种测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置。

背景技术

目前，喀斯特地区水土流失问题突出，造成土地生产力衰减，影响农业、林业和牧业经济的可持续发展，成为中国西南地区严重的生态地质环境问题。贵州的喀斯特山地面积约为12.95万平方米，占全省总面积的73.6％，是中国西南地区喀斯特区域的中心，且多山地，地形复杂，水土流失问题更为严重，喀斯特石漠化制约着当地的生态建设和农业产业。而造成喀斯特石漠化和水土流失的主要动力因子之一是降雨，喀斯特土壤水分变化和产流产沙侵蚀与降雨量、雨强、历时和瞬时雨强以及雨型等降雨特征密切相关。

现有的降雨模拟设备多数是根据干旱或半干旱地区气象条件设计的，喀斯特区域虽然降雨量充沛，但是其具有独特的地质结构、土壤浅薄、地形破碎、植被易被破坏等特征，导致土壤干旱和水土流失易发，因此，根据喀斯特土壤的特性提供一种模拟降雨对喀斯特土壤影响的试验设施，用于开展相关试验研究成为业内亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本实用新型提出一种测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，包括降雨模拟室、降雨模拟设备和土壤模拟槽，所述土壤模拟槽槽口朝上的设置在降雨模拟室内，所述降雨模拟设备包括蓄水池、输水管、水泵、喷淋管和降雨喷头，所述降雨喷头设置在土壤模拟槽的上方且喷射方向朝向土壤模拟槽的槽口，所述输水管连通蓄水池与水泵的进水口，所述喷淋管连通水泵的出水口与降雨喷头，所述土壤模拟槽中设置有喀斯特土壤层。

作为进一步的改进，所述土壤模拟槽倾斜地设置在降雨模拟室内。

作为进一步的改进，所述土壤模拟槽较低的一端设有位于喀斯特土壤层上面的径流出口和位于喀斯特土壤层底面的渗漏出口，所述径流出口连接有径流雨量筒，所述渗漏出口连接有渗漏雨量筒。

作为进一步的改进，所述降雨模拟设备还包括控制器和与水泵电机连接的变频器，所述变频器与控制器连接。

作为进一步的改进，所述降雨模拟设备还包括控制器和设置在输水管或喷淋管上的流量控制阀，所述流量控制阀与控制器连接。

作为进一步的改进，所述降雨模拟室中设有位于降雨喷头下方的雨量计，所述雨量计与控制器连接。

作为进一步的改进，所述土壤模拟槽底部的一端设有固定支腿，另一端设有伸缩支腿。

作为进一步的改进，所述土壤模拟槽底部与伸缩支腿连接处设有角度传感器。

作为进一步的改进，所述降雨喷头为多个，多个降雨喷头横向和/或纵向排列。

作为进一步的改进，所述多个降雨喷头中至少设有两种不同孔径的喷孔。

本实用新型提供的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，包括降雨模拟室、降雨模拟设备和土壤模拟槽，土壤模拟槽槽口朝上的设置在降雨模拟室内，降雨模拟设备包括蓄水池、输水管、水泵、喷淋管和降雨喷头，降雨喷头设置在土壤模拟槽的上方且喷射方向朝向土壤模拟槽的槽口，输水管连通蓄水池与水泵的进水口，喷淋管连通水泵的出水口与降雨喷头，土壤模拟槽中设置有喀斯特土壤层。通过本实用新型，可以分析降雨强度对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀特征的影响，不同坡度下降雨对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀的差异性，不同植被下降雨对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀的差异性，降雨强度对作物生长的影响等方面，为喀斯特土壤水土流失治理提供科学依据。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型土壤模拟槽的示意图。

图3为本实用新型土壤模拟槽内喀斯特土壤层的结构示意图。

图4为本实用新型多个降雨喷头的排列示意图。

图中：1，降雨模拟室；2，降雨模拟设备；3，土壤模拟槽；4，径流雨量筒；5，渗漏雨量筒；6，雨量计；21，蓄水池；22，输水管；23，水泵；24，喷淋管；25，降雨喷头；31，喀斯特土壤层；32，径流出口；33，渗漏出口； 34，固定支腿；35，伸缩支腿。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1所示，本实用新型实施例提供一种测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，包括降雨模拟室1、降雨模拟设备2和土壤模拟槽3，土壤模拟槽3槽口朝上的设置在降雨模拟室1内。降雨模拟设备2包括蓄水池21、输水管22、水泵23、喷淋管24和降雨喷头25。降雨喷头25设置在土壤模拟槽3的上方且喷射方向朝向土壤模拟槽3的槽口，输水管22连通蓄水池21与水泵23的进水口，喷淋管24连通水泵23的出水口与降雨喷头25。土壤模拟槽3中设置有喀斯特土壤层31。

本实施例中，蓄水池21内设有水位传感器，以保障蓄水池21内的水量充足，满足在模拟降雨过程中长时间降雨时的需求，为了更好的还原真实降雨的场景，降雨喷头25可为多个，如图4所示，多个降雨喷头25横向和纵向排列，在实际使用过程中，根据需求多个降雨喷头25也可以是横向或纵向排列。在模拟降雨的不同雨强和雨滴大小时，多个降雨喷头25除了排列上的改变外，还可以至少设有两种不同孔径的喷孔来达到理想的降雨效果。降雨喷头25与喀斯特土壤层31的距离应考虑不同降雨强度下雨滴的落地速度。

如图3所示，本实施例中，土壤模拟槽3内的喀斯特土壤层31是模拟贵州喀斯特土壤的特性，下层主要为不规则石灰土，上层主要为黄壤或与当地有关的水稻土和旱作土，在填充喀斯特土壤层31时注意保持土壤的分层和透气性接近野外。

作为进一步的改进，土壤模拟槽3倾斜地设置在降雨模拟室1内，以便模拟不同坡度的喀斯特山地特性，以土壤模拟槽3的倾斜度可调整为优，可以在土壤模拟槽3底部的一端设固定支腿34，另一端设伸缩支腿35，调整伸缩支腿35 的高度来改变土壤模拟槽3的倾斜度，为方便倾斜度的调整，土壤模拟槽3底部与伸缩支腿35连接处可设有角度传感器。

作为进一步的改进，如图2所示，土壤模拟槽3较低的一端设有位于喀斯特土壤层31上面的径流出口32和位于喀斯特土壤层31底面的渗漏出口33，径流出口32连接有径流雨量筒4，渗漏出口33连接有渗漏雨量筒5，以便数据的收集和统计，用于分析降雨强度对土壤水分和土壤侵蚀特征的影响。

作为进一步的改进，为更好的控制降雨喷头25的降雨量，可以是降雨模拟设备2包括控制器和与水泵23电机连接的变频器，水泵23的动力源为变频电机，变频器与变频电机连接，控制器为单片机或者微处理器，控制器与变频器连接，由控制器控制变频电机的转速从而控制水泵23的泵水量，进而控制降雨喷头25的降雨量；还可以是降雨模拟设备2包括控制器和设置在输水管22或喷淋管24上的流量控制阀，流量控制阀与控制器连接，控制器通过控制流量控制阀的开度来控制水泵23的进水量或出水量，达到控制降雨喷头25的降雨量。

作为进一步的改进，控制降雨喷头25的降雨量时，采用闭环控制法，即在上述方法通过控制器控制降雨喷头25的降雨量同时，降雨模拟室1中设有位于降雨喷头25下方的雨量计6，雨量计6与控制器连接。本实施例中为方便数据显示和操作，控制器还可根据需要连接显示器，通过雨量计6实时监测降雨模拟室1内降雨强度的大小，并将监测数据传输给控制器，通过显示器显示并与预期的雨强值进行逼近式对比分析，控制器根据雨强值大小调节变频器及流量控制阀等，改变水泵23的泵水量及水流量。

当然，根据需要，控制器还可与蓄水池21内的水位传感器连接，水位传感器将实时监测的水位数据传输给控制器，控制器根据接收的水位数据进行水位过低示警，同时控制器还可与角度传感器连接，角度传感器将实时监测的角度信息传输给控制器，控制器通过显示器显示出来，方便进行土壤模拟槽3倾斜度的调整。

使用本实用新型，可以做如下试验比对设计：

(1)设置相同坡度，种植同一植被，设置不同降雨强度，研究降雨强度对土壤水分和土壤侵蚀特征的影响。

(2)设置相同坡度，种植不同植被，设置相同降雨强度，研究不同植被下降雨对土壤水分和土壤侵蚀的差异性。

(3)设置不同坡度，种植同一植被，设置相同降雨强度，研究不同坡度下降雨对土壤水分和土壤侵蚀的差异性。

(4)设置相同坡度，种植同一作物，设置不同降雨强度，研究降雨强度对作物生长的影响。

(5)装填不同类型土壤，种植相同植被，设置相同坡度和雨强，分析土壤质地对侵蚀的影响。

根据不同的试验设计进行试验观测，观测记录土壤含水量、径流量、作物生理生化等指标。通过本实用新型，可以分析降雨强度对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀特征的影响，不同植被下降雨对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀的差异性，不同坡度下降雨对喀斯特土壤水分和土壤侵蚀的差异性，降雨强度对作物生长的影响等方面，为研究喀斯特土壤水分变化过程，喀斯特土壤水土流失治理提供科学依据。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

总之，本实用新型虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本实用新型范围，否则都应该包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，包括降雨模拟室(1)、降雨模拟设备(2)和土壤模拟槽(3)，所述土壤模拟槽(3)槽口朝上的设置在降雨模拟室(1)内，所述降雨模拟设备(2)包括蓄水池(21)、输水管(22)、水泵(23)、喷淋管(24)和降雨喷头(25)，所述降雨喷头(25)设置在土壤模拟槽(3)的上方且喷射方向朝向土壤模拟槽(3)的槽口，所述输水管(22)连通蓄水池(21)与水泵(23)的进水口，所述喷淋管(24)连通水泵(23)的出水口与降雨喷头(25)，所述土壤模拟槽(3)中设置有喀斯特土壤层(31)。

2.如权利要求1所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述土壤模拟槽(3)倾斜地设置在降雨模拟室(1)内。

3.如权利要求2所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述土壤模拟槽(3)较低的一端设有位于喀斯特土壤层(31)上面的径流出口(32)和位于喀斯特土壤层(31)底面的渗漏出口(33)，所述径流出口(32)连接有径流雨量筒(4)，所述渗漏出口(33)连接有渗漏雨量筒(5)。

4.如权利要求3所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述降雨模拟设备(2)还包括控制器和与水泵(23)连接的变频器，所述变频器与控制器连接。

5.如权利要求3所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述降雨模拟设备(2)还包括控制器和设置在输水管(22)或喷淋管(24)上的流量控制阀，所述流量控制阀与控制器连接。

6.如权利要求4或5所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述降雨模拟室(1)中设有位于降雨喷头(25)下方的雨量计(6)，所述雨量计(6)与控制器连接。

7.如权利要求6所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述土壤模拟槽(3)底部的一端设有固定支腿(34)，另一端设有伸缩支腿(35)。

8.如权利要求7所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述土壤模拟槽(3)底部与伸缩支腿(35)连接处设有角度传感器。

9.如权利要求8所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述降雨喷头(25)为多个，多个降雨喷头(25)横向和/或纵向排列。

10.如权利要求9所述的测试降雨量对喀斯特土壤影响的装置，其特征在于，所述多个降雨喷头(25)中至少设有两种不同孔径的喷孔。

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