自然坡面九孔分流水土流失監測系統的製作方法

2023-04-25 02:18:31 5

專利名稱：自然坡面九孔分流水土流失監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及水土保持監測技術領域，特別是涉及一種自然坡面九孔分流水土流失監測系統。
背景技術：
水土保持、林業生態環境建設中，首要的工作是水土流失監測，為區域生態系統提供水土流失定量監測數據，對區域水土流失趨勢進行預測預報，並為政府制定水土保持和生態建設中的相關政策提供依據。
目前在水土流失監測中應用最廣的是標準徑流小區監測技術，標準徑流小區水平投影面積為100平方米，即寬5米(與等高線平行)，長20米(順坡面水平投影)，徑流小區由擋水牆、集水槽、導水管和量水池四部分組成，在量水池中安裝水位自計設施，可以觀測降雨過程中徑流小區內徑流泥沙的動態變化。該技術應用中最大的缺陷是不能真實反映自然坡面的水土流失，其數據不是偏大就是偏小；另一方面，該技術造價較高，對觀測技術和數據分析的要求較高，適合於科研機構採用，但不適合基層單位推廣應用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種自然坡面九孔分流水土流失監測系統，為自然狀態下不同植被、不同土地利用的水土流失提供一種造價低廉的、易於掌握的監測技術，填補目前自然坡面水土流失監測技術方面的技術空白，使水土流失監測成為一種易學易懂、普通技術人員也能掌握的常規技術。
本發明的設計原理是採用在自然坡面沿分水嶺等修築引水溝，將坡面產生的徑流全部匯集到引水溝，再由引水溝通過兩級跌水消能引入沉沙凼；沉沙凼採用九孔分流的方法，將徑流的十分之一引入另一沉沙凼，十分之九引入排水溝。根據所設計的坡面的天然降雨量及坡面面積大小，可設計多個沉沙凼，下一級沉沙凼匯入的地表徑流均為其上一級沉沙凼的十分之一。一次降雨產生的徑流量可由幾個沉沙凼中的徑流量來計算，泥沙量則由澄清後的上層水及沉澱的泥沙兩部分組成。
本發明的監測系統由引水溝(1)、消力區(2)、沉沙凼(3)和排水溝(4)組成，引水溝(1)環繞整個自然坡面，其內側與自然坡面保持同一水平位置，並向溝內傾斜60°，使自然坡面的徑流能流入引水溝(1)，引水溝(1)通過消力區(2)與沉沙凼(3)相連，沉沙凼(3)的一側有位於其中部並排的九個孔徑、高度相同的分流孔(5)，另一側開一個孔徑、高度相同的孔，通過塑料管道與下一沉沙凼(3)相連接，九個分流孔(5)連接到排水溝(4)，沉沙凼(3)為3個，相互之間呈梯級排列，每個沉沙凼(3)位置低於前一個，最後一個沉沙凼是全封閉的，不再設分流孔，經過幾次九孔分流後的地表徑流由排水溝(4)排出。


圖1為該自然坡面九孔分流水土流失監測系統俯視圖，圖上部的曲線為等高線。
在自然坡面面積較大、徑流量大的情況下，可以適當增加沉沙凼的數量到4～5個，以保證最後一級沉沙凼能將一次最大降雨過程中的徑流全部蓄留。
徑流泥沙計算方法由於每一個沉沙凼中都只有十分之一的徑流進入下一級沉沙凼，在設立3個沉沙凼的情況下，自然坡面產生的徑流只有百分之一進入了第3個沉沙凼，因此，將第3個沉沙凼蓄留的徑流量乘以100倍就可以計算出整個自然坡面產生的徑流量，如果在沉沙凼壁設立水尺，還可以知道徑流的動態變化過程。
徑流中泥沙的測定，是在取樣之前，先將第一級沉沙凼中水樣攪拌均勻，在池中分層取出柱狀水樣2-3個(總量在1000-3000立方釐米)，混合後從中取出500-1000立方釐米水樣盛於塑料壺中，作為一次降水地表徑流衝刷標準樣；將標準樣帶回，測定其體積，然後放入烘箱中，在110度下烘乾至恆重，稱幹泥沙樣重量，並作記錄，通過換算折成單位面積上的產沙量，即為一次降水產生的土壤侵蝕量。
如果沉沙凼中沉積有推移質泥沙，則應在將徑流去除後予以單獨稱重。
每次降雨產流產沙過程結束後，應對沉沙凼進行清洗，以保證觀測數據的準確性。
該系統的優點是，本監測系統的設計可以方便對野外自然坡面的水土流失監測，監測項目包括對一場降雨所產生的徑流總量測定，以及通過在沉沙凼中設計標尺來測定降雨過程中產生的徑流量的變化動態(反映徑流產生過程與降雨歷時之間的關係)；通過採樣，本系統可以對徑流的泥沙進行較準確測定，同時還可以對匯集的地表徑流進行礦質營養成分等的測定。同時，用該系統進行水土流失監測，易學易懂，操作方便，成本低。
具體實施例方式實施例1選一自然坡面沿分水嶺修築引水溝(1)，引水溝(1)環繞整個自然坡面，其內側與自然坡面保持同一水平位置，並向溝內傾斜60°，使自然坡面的徑流能流入引水溝(1)，在引水溝(1)與沉沙凼(3)之間修築消力區(2)，再修築3個沉沙凼(3)，其一側有位於其中部並排的九個孔徑、高度相同的分流孔(5)，另一側開一個孔徑、高度相同的孔，通過塑料管道與下一沉沙凼(3)相連接，九個分流孔(5)連接到排水溝(4)，3個沉沙凼(3)之間呈梯級排列，每個沉沙凼(3)位置低於前一個，最後一個沉沙凼是全封閉的，不再設分流孔，經過幾次九孔分流後的地表徑流由排水溝(4)排出。
實施例2選一自然坡面沿分水嶺修築引水溝(1)，引水溝(1)環繞整個自然坡面，其內側與自然坡面保持同一水平位置，並向溝內傾斜60°，使自然坡面的徑流能流入引水溝(1)，在引水溝(1)與沉沙凼(3)之間修築消力區(2)，再修築5個沉沙凼(3)，其一側有位於其中部並排的九個孔徑、高度相同的分流孔(5)，另一側開一個孔徑、高度相同的孔，通過塑料管道與下一沉沙凼(3)相連接，九個分流孔(5)連接到排水溝(4)，5個沉沙凼(3)之間呈梯級排列，每個沉沙凼(3)位置低於前一個，最後一個沉沙凼是全封閉的，不再設分流孔，經過幾次九孔分流後的地表徑流由排水溝(4)排出。
實施例3選一自然坡面沿分水嶺修築引水溝(1)，引水溝(1)環繞整個自然坡面，其內側與自然坡面保持同一水平位置，並向溝內傾斜60°，使自然坡面的徑流能流入引水溝(1)，在引水溝(1)與沉沙凼(3)之間修築消力區(2)，再修築4個沉沙凼(3)，其一側有位於其中部並排的九個孔徑、高度相同的分流孔(5)，另一側開一個孔徑、高度相同的孔，通過塑料管道與下一沉沙凼(3)相連接，九個分流孔(5)連接到排水溝(4)，4個沉沙凼(3)之間呈梯級排列，每個沉沙凼(3)位置低於前一個，最後一個沉沙凼是全封閉的，不再設分流孔，經過幾次九孔分流後的地表徑流由排水溝(4)排出。
權利要求
1.一種自然坡面九孔分流水土流失監測系統，其特徵在於，該系統由引水溝(1)、消力區(2)、沉沙凼(3)和排水溝(4)組成，引水溝(1)環繞整個自然坡面，其內側與自然坡面保持同一水平位置，並向溝內傾斜60°，使自然坡面的徑流能流入引水溝(1)，引水溝(1)通過消力區(2)與沉沙凼(3)相連，沉沙凼(3)的一側有位於其中部並排的九個孔徑、高度相同的分流孔(5)，另一側開一個孔徑、高度相同的孔，通過塑料管道與下一沉沙凼(3)相連接，九個分流孔(5)連接到排水溝(4)，沉沙凼(3)為3個，相互之間呈梯級排列，每個沉沙凼(3)位置低於前一個，最後一個沉沙凼是全封閉的，不再設分流孔，經過幾次九孔分流後的地表徑流由排水溝(4)排出。
2.根據權利要求1所述的水土流失監測系統，其特徵在於，沉沙凼(3)為4個或5個。
全文摘要
一種自然坡面九孔分流水土流失監測系統，採用在自然坡面沿分水嶺等修築引水溝，將坡面產生的徑流全部匯集到引水溝，再由引水溝通過兩級跌水消能引入沉沙凼；沉沙凼採用九孔分流的方法，將徑流的十分之一引入另一沉沙凼，十分之九引入排水溝，一次降雨產生的徑流量可由幾個沉沙凼中的徑流量來計算，從沉沙凼取一定水樣測其泥沙並換算，即可得到一次降水產生的土壤侵蝕量。用本監測系統進行水土流失監測，易學易懂，操作方便，成本低。
文檔編號E02B1/00GK1542230SQ200310110900
公開日2004年11月3日 申請日期2003年11月5日 優先權日2003年11月5日
發明者何丙輝 申請人:西南農業大學