一種便捷式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水土流失模擬試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水土流失模擬降雨試驗(yàn)方法，尤其涉及一種便捷式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水土流失模擬試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水土流失是我國嚴(yán)重的生態(tài)問題?！?010年中國環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，我國水土流失面積已經(jīng)占到國土總面積的37.2%，達(dá)356.92萬km2。隨著國家對(duì)水土流失治理的重視，我國在水土流失的主要地區(qū)設(shè)置了典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)水土流失狀況，積累了大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，這對(duì)開展水土流失綜合防治提供了很大的支持。在20世紀(jì)中期之前，對(duì)土壤侵蝕的研究多依賴于天然降雨，由于天然降雨觀測(cè)所需的時(shí)間很長(zhǎng)，且各種因素難以人為控制，給數(shù)據(jù)的采集和分析帶來了一定的難度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。
[0003]為此，國內(nèi)外先后建立了土壤侵蝕、徑流匯集、滑坡侵蝕等各種人工模擬降雨實(shí)驗(yàn)室，以彌補(bǔ)野外實(shí)驗(yàn)之不足。其優(yōu)點(diǎn):(1)可以模擬不同強(qiáng)度的天然降雨，甚至幾百年一遇的特大暴雨也可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)，大大縮短了試驗(yàn)周期。(2)可以使用現(xiàn)代化測(cè)試儀表，用水也不存在問題，因而試驗(yàn)水平較高，可以取得高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)資料。(3)可以嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)于觀測(cè)研究土壤侵蝕的發(fā)生演變過程以及與各個(gè)影響因素之間的內(nèi)在機(jī)理，有很大的優(yōu)越性。
[0004]現(xiàn)有的水土流失模擬試驗(yàn)裝置有很多種，但是還有諸多缺點(diǎn)，如:(1)模擬降雨裝置各部分體積大、笨重且采用固定連接，給使用及搬運(yùn)帶來不便；(2)模擬降雨過程中，降雨的均勻性以及穩(wěn)定性得不到滿足；(3)水土流失試驗(yàn)中往往得到的徑流量只是最終結(jié)果，不能實(shí)時(shí)地反映徑流量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種便捷式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水土流失模擬試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)坡面水土流失室內(nèi)模擬與測(cè)量，試驗(yàn)雨強(qiáng)、土槽坡度易于調(diào)節(jié)，方法簡(jiǎn)單可靠，數(shù)據(jù)精確、實(shí)時(shí)測(cè)定儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種便捷式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水土流失模擬試驗(yàn)方法，在該方法中采用一種試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括降雨系統(tǒng)、土槽裝置和徑流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)；
所述降雨系統(tǒng)包括儲(chǔ)水箱、供水管、水栗、流量計(jì)、水箱支架、降雨水箱、水滴發(fā)生器和液面指示管；所述降雨水箱設(shè)置在水箱支架的頂部，所述降雨水箱為密封箱體，降雨水箱上設(shè)置進(jìn)水孔，降雨水箱的頂部設(shè)置排氣孔，排氣孔上設(shè)置密封螺帽，所述降雨水箱的底部均布設(shè)置若干個(gè)水滴發(fā)生器；儲(chǔ)水箱的出水口通過供水管與水栗的進(jìn)水口連接，所述水栗的出水口通過供水管與流量計(jì)的進(jìn)水口連接，所述流量計(jì)的出水口通過供水管與降雨水箱的進(jìn)水孔連接；所述液面指示管豎直設(shè)置在降雨水箱外，液面指示管的底部與降雨水箱的底部通過管路連通； 所述土槽裝置包括滾輪、支座、土槽、坡度指示表和起升裝置；所述滾輪設(shè)在支座的底部，所述土槽的一端與支座的一端鉸接，所述起升裝置包括升降螺桿和螺母，所述升降螺桿的底端與支座的另一端可轉(zhuǎn)動(dòng)配合，所述螺母旋套在升降螺桿上，所述螺母與土槽的另一端外壁可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述坡度指示表設(shè)置在土槽的外壁上并靠近土槽的另一端；
徑流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)包括收集管、徑流桶、電子秤和具有內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄軟件的筆記本電腦；所述收集管設(shè)置在土槽上，收集管的最低端位于徑流桶的上方，所述徑流桶放置在電子秤上，所述電子秤通過數(shù)據(jù)線與筆記本電腦連接；
該方法包括如下步驟:
1)首先打開水栗，擰開降雨水箱上的密封螺帽，向降雨水箱中注水，通過液面指示管觀察降雨水箱中的液面高度，降雨水箱下部雨強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)液面高度與雨強(qiáng)之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定；
2)根據(jù)試驗(yàn)要求，在土槽內(nèi)填裝土壤，控制填裝土壤的含水率、粒徑分布和密度，分層壓實(shí)、每次填裝壓實(shí)5cm，每層填裝完成后，將土層表面拉毛，再進(jìn)行下一層的填裝；
3)根據(jù)試驗(yàn)要求的土槽坡度，旋轉(zhuǎn)升降螺桿，通過坡度指示表觀察土槽所處的坡度，緩慢調(diào)節(jié)土槽的坡度，坡度調(diào)節(jié)好后，用塑料膜覆蓋在土樣表面等試驗(yàn)開始再將塑料膜掀開；
4)將土槽裝置移至水滴發(fā)生器的正下方，試驗(yàn)降雨區(qū)域，將徑流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)放在土槽的旁邊，對(duì)電子秤進(jìn)行清零，設(shè)置好電子秤的采樣參數(shù)；
5)再次打開水栗，擰開密封螺帽，調(diào)節(jié)流量計(jì)使液面高度達(dá)到試驗(yàn)要求雨強(qiáng)對(duì)應(yīng)的液面高度，雨強(qiáng)穩(wěn)定后掀開塑料膜開始試驗(yàn)，并且開始計(jì)時(shí)記錄產(chǎn)流時(shí)間；
6)試驗(yàn)過程中，密切注視液面指示管，發(fā)現(xiàn)液面不在指定位置時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)流量計(jì)使液面回到指定位置，還應(yīng)注意儲(chǔ)水箱中水量是否足夠；
7)試驗(yàn)完成后，重新蓋上塑料膜，關(guān)閉水栗和流量計(jì)，并擰上密封螺帽，保存筆記本電腦中實(shí)時(shí)產(chǎn)流數(shù)據(jù)；
8 )將徑流桶中濁液靜置4小時(shí)，濁液分層后，用吸管將上層的清液吸出，將剩下的濁液放入烘箱中，設(shè)置烘箱的溫度105°C，烘干8h后取出稱量得到總產(chǎn)沙量。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，并且成本不高。
[0008]2、通過液面指示管和流量計(jì)控制降雨強(qiáng)度穩(wěn)定，均勻布置的雨滴發(fā)生器使得降雨均勻。
[0009]3、土槽升降設(shè)置簡(jiǎn)單有效，可以手動(dòng)調(diào)節(jié)坡度大小并且坡度指示表可實(shí)時(shí)顯示土槽坡度。
[0010]4、可以實(shí)時(shí)顯示徑流產(chǎn)生量并且可以按照試驗(yàn)要求設(shè)置采集頻率進(jìn)而將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在筆記本電腦中。
【附圖說明】
[0011]圖1為一種便捷式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水土流失模擬試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖中:1 一儲(chǔ)水箱；2—供水管；3—水栗；4一流量計(jì)；5—進(jìn)水孔；6—排氣孔；7—密封螺帽；8—降雨水箱；9 一水滴發(fā)生器；10—升降螺桿；11 一支座；12—土槽；13—收集管；14 一徑流桶；15—電子秤；16—筆記本電腦；17—水箱支架；18—液面指不管；19一滾輪；20—坡度指不表；21—螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0014]—種便捷式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水土流失模擬試驗(yàn)方法，在該方法中采用一種試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括降雨系統(tǒng)、土槽裝置和徑流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，如圖1所示。
[0015]降雨系統(tǒng)包括儲(chǔ)水箱1、供水管2、水栗3、流量計(jì)4、水箱支架17、降雨水箱8、水滴發(fā)生器9和液面指示管18。降雨水箱8設(shè)置在水箱支架17的頂部，降雨水箱8為密封箱體，降雨水箱8的長(zhǎng)寬尺寸按照試驗(yàn)降雨面積要求設(shè)計(jì)，高度一般可控制在15-20cm，降雨水箱8上設(shè)置進(jìn)水孔5，降雨水箱8的頂部設(shè)置排氣孔6，排氣孔6上設(shè)置密封螺帽7，降雨水箱8的底部均布設(shè)置若干個(gè)水滴發(fā)生器9 (在本實(shí)施中，降雨水箱8的底面設(shè)有降水孔，呈矩陣形式布置，孔間間距為3cm，孔外接雨滴發(fā)生器9)。液面指示管18上標(biāo)有刻度，可實(shí)時(shí)顯示降雨水箱8內(nèi)的水位，試驗(yàn)過程中降雨水箱8上的排氣孔6敞開，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)關(guān)閉水栗3，并且擰上密封螺帽7使得降雨停止。儲(chǔ)水箱1的出水口通過供水管2與水栗3的進(jìn)水口連接，水栗3的出水口通過供水管2與流量計(jì)4的進(jìn)水口連接，流量計(jì)4的出水口通過供水管2與降雨水箱8的進(jìn)水孔5連接；液面指示管18豎直設(shè)置在降雨水箱8外，液面指示管18的底部與降雨水箱8的底部通過管路連通。通過水栗3把儲(chǔ)水箱1中的水輸送到降雨水箱8中，液面指示管18實(shí)時(shí)反映降雨水箱8內(nèi)的水位，由流量計(jì)4控制流量的大小。
[0016]土槽裝置包括滾輪19、支座11、土槽12、坡度指示表20和起升裝置。滾輪19設(shè)在支座11的底部，在本實(shí)施例中，支座11四周支腳安裝滾輪19，可以移動(dòng)。土槽12的一端與支座11的一端鉸接，起升裝置包括升降螺桿10和螺母21，升降螺桿10的底端與支座11的另一端可轉(zhuǎn)動(dòng)配合，螺母21旋套在升降螺桿10上，螺母21與土槽12的另一端外壁可轉(zhuǎn)動(dòng)連接(在本實(shí)施例中，可在螺母21的兩側(cè)一體設(shè)置銷軸，在土槽12的另一端外壁上設(shè)置兩個(gè)支撐座，支撐座上設(shè)置通孔，螺母