野外坡地土壤入滲性能實地監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及土壤滲透能力監測領域，特別涉及一種野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其包括：集水槽，其槽口朝上并沿坡地傾斜方向設于所述坡地內；坑槽，豎直挖設在坡地上，并使所述集水槽的下端露出；以及儲水器，其上設有進水口，所述儲水器的進水口位于所述集水槽的下端的槽口的下方。本發明在野外坡地上挖設坑槽，通過設置在坡地中的集水槽以及位于所述集水槽下端的儲水器，監測坡地降水的入滲時間、及入滲量，并計算入滲速率，從而反映坡地土壤的入滲性能，本監測系統結構簡單，實施方便，成本低廉。
【專利說明】野外坡地土壤入滲性能實地監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及土壤滲透能力監測領域，特別涉及一種野外坡地土壤入滲性能實地監測系統。
【背景技術】
[0002]土壤的入滲性能是生態系統水文研究中重要的組成部分，是研究生態系統水源涵養功能和水資源利用的重要途徑。自然降雨穿過植被冠層落地后，一部分轉化為地表徑流，一部分則入滲到土壤中，Sklash和Farvolden在1979年利用同位素示蹤技術研究發現，河流中大部分水體來源于土壤入滲水，降雨形成的徑流會通過土壤入滲，即使沒有地表徑流的產生，降雨也會通過土壤入滲最終匯集到河流中。因此，利用有效手段觀測土壤入滲(同時聯合地表徑流觀測)意義重大。
[0003]土壤入滲性能的監測主要是監測降水入滲到土壤中的入滲時間、入滲速率以及入滲量，目前野外測定土壤入滲的方法有:雙環實驗法、環刀法、滲透儀法等。然而，這些方法在一定程度上存在一些不足和弊端。這些野外土壤入滲觀測方法都只適用于地勢平坦的土壤入滲特征測定，不適用于野外山地，如果將被測的土壤整理平整則不能保持土壤及植被原狀性質，測定出來的入滲數值就不能說明和代表實地情況。現有研究《土壤水分入滲測定方法及影響因素》(蒙寬宏.黑龍江:東北林業大學，2006)指出:用環刀法、雙環法及Hood入滲儀三種方法測定坡面土壤入滲測，結果表明坡面傾斜角度> 20°時，儀器的放置方式對雙環法和Hood入滲儀法測定結果影響較大，而在< 10°的坡面傾斜角度條件下儀器的放置方式對測定結果的影響較小，< 5°坡面傾斜角條件下儀器放置方式對測定結果的影響可以忽略。
[0004]在實際環境中，如山地、林區等地段，土壤普遍以坡地的形式存在，但目前還沒有很好的監測坡地土壤入滲性能的方法。
【發明內容】
[0005](一)要解決的技術問題
[0006]本發明要解決的技術問題是現有土壤入滲監測裝置不能準確監測野外坡地土壤的入滲性能。
[0007](二)技術方案
[0008]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其包括:集水槽，其槽口朝上并沿坡地傾斜方向設于所述坡地內；坑槽，豎直挖設在坡地上，并使所述集水槽的下端露出；以及儲水器，其上設有進水口，所述儲水器的進水口位于所述集水槽的下端的槽口的下方。
[0009]優選的，所述集水槽的外圍坡地上設有阻隔板，所述阻隔板的底端低于所述集水槽的下端的槽口。
[0010]優選的，所述阻隔板的頂端與坡地的坡面重合。[0011 ] 優選的，所述集水槽的下端的槽口設有濾網。
[0012]優選的，所述濾網為紗布。
[0013]優選的，在所述坑槽的側壁上并位于所述儲水器的上方插設有擋板。
[0014]優選的，所述坑槽為L型槽，其底面為水平或向下傾斜。
[0015]優選的，所述集水槽為多個，設置在不同深度的土壤層中。
[0016]優選的，所述儲水器上設有刻度。
[0017]優選的，在坡地上并位于所述坑槽的側方設有徑流小區，用于監測該坡地上的地
表徑流。
[0018](三)有益效果
[0019]本發明在實地坡地上挖設坑槽，通過設置在坡地中的集水槽以及位于所述集水槽下端的儲水器，監測野外坡地降水入滲時間、及入滲量，并計算入滲速率，從而反映坡地土壤的入滲性能，本監測系統結構簡單，實施方便，成本低廉。進一步的，在不同深度的土壤層中設置集水槽，使其能夠觀測在自然降雨條件下降雨入滲到土壤不同深度的起止時間，以及不同土壤層的入滲速率和入滲量，從而更全面的了解不同土壤層對降雨入滲起到的作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明實施例一種野外坡地土壤入滲性能實地監測系統的結構示意圖。
[0021]其中:1、坡地；2、坑槽；3、集水槽；4、儲水器；41、進水口 ；5、阻隔板。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0023]如圖1，本發明實施例提出的一種野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其包括坑槽2，豎直挖設在坡地I上，較佳的，坑槽2為L型槽，其底面為水平或向下傾斜，使流入坑槽2中的水沿其槽底流出，不至于積留在坑槽2中，給監測帶來不便；集水槽3，其槽口朝上沿坡地傾斜方向設于坡地I中，集水槽3的下端從坑槽的側壁中露出，水滲入到集水槽3中時，由于集水槽是沿坡面傾斜放置的，水受到重力的作用，沿集水槽3的槽底流下，最終由集水槽下端的槽口流出，較佳的，所述集水槽3為鋼槽，在土體中不易被腐蝕氧化，且其結構堅固，不易折斷；儲水器4，其上設有進水口 41，所述儲水器的進水口 41設置在所述集水槽3下端的槽口的下方，將上述沿集水槽3流下的水收集進儲水器4中，較佳的，儲水器4上設有能夠體現其內部水量的刻度，可實現滲水量的量化測量。
[0024]較佳的，所述集水槽3為多個，設置在不同深度的土壤層中，相應的在多個集水槽3下端的槽口下方設置多個儲水器，觀測在自然降雨條件下降雨入滲到土壤不同深度的起止時間，以及不同土壤層的入滲速率和入滲量，從而更全面的了解不同土壤層對降雨入滲起到的作用。
[0025]較佳的，所述集水槽3的外圍坡地上插設有阻隔板5，阻隔板5插設在集水槽3所處坡地的上方以及左右兩側，所述阻隔板5的底端低于所述集水槽下端的槽口。阻隔板5能夠防止壤中流流入集水槽中，對監測的準確性造成影響。較佳的，阻隔板5的頂端低于所述坡地的坡面，對地表徑流不產生阻擋，保證坡面的原狀，使測得的結果更貼合實際情況。
[0026]較佳的，所述集水槽3下端的槽口設有過濾網，以防土壤顆粒隨滲透水流入儲水器4中。較佳的，所述濾網為常用的薄紗布，薄紗布使用方便，成本低廉。較佳的，集水槽3包設紗布的一段保留在坑槽側壁的外側，在紗布上砌上水泥，并用乳膠密封水泥與集水槽連接處以防滲透水外漏，在集水槽3下端的槽口處的水泥上開設出水孔，集水槽中的水經過紗布的過濾后從該出水孔中流出。較佳的，所述儲水器4為常用的瓶子，通過繩子將其懸吊在所述集水槽3的低端的槽口的下方，使其瓶口置于上述出水孔的下方，水從出水孔中流出后落入瓶子中。較佳的，上述儲水器或瓶子上帶有刻度，能表示注入到其內部的水的體積，使記錄的結果量化，使監測結果更加準確。
[0027]較佳的，在所述坑槽2的側壁上并位于所述儲水器4的上部設有擋板，避免了地表徑流和降雨直接進入到儲水器4中，影響監測的準確性。
[0028]較佳的，在坡地上并位于所述坑槽2的側方設有徑流小區，用于監測該段坡地上的地表徑流流量，徑流小區是現有的非常成熟的監測坡地地表徑流的系統，一般由邊埂、邊埂圍成的小區、集流槽、徑流和泥沙集蓄設備、保護帶及排水系統組成。徑流小區設置在坑槽及集水槽所在坡段的側方，徑流小區所測坡面與集水槽上方的坡面屬于同一坡段，徑流小區所測得的地表徑流近似相當于集水槽上方坡面的地表徑流，通過與徑流小區的聯合觀測，進一步了解降雨的遷移轉化過程。
[0029]操作過程:
[0030]在被測坡地上豎直挖設一 L型坑槽，坑槽的底面為水平或向下傾斜，將鋼質的集水槽的一端包設上紗布，在紗布上砌上水泥，在砌水泥的過程中將一根木棍抵在集水槽側端的紗布上，待水泥凝固后，將木棍拔出，在集水槽側端的紗布外側的水泥上產生一出水孔，再利用乳膠將水泥與集水槽進一步粘合。將集水槽的槽口朝上，并使其平行于坡面，插入到坑槽較高一側的側壁中，集水槽砌上水泥的一段留在側壁的外側，在插設的過程中，可使用千斤頂，將千斤頂傾斜固定在坑槽的底端，使其頂桿抵在集水槽的側端，通過操作千斤頂，利用其頂桿將集水槽頂入坑槽的側壁中，依此方法，將多條集水槽插設在坑槽側壁上不同深度的土壤層中。在每個集水槽的下端懸掛帶刻度的收集瓶，瓶口位于集水槽下端所砌的水泥上的出水口下方。在集水槽插入坡地的一端側方及集水槽左右兩側分別從坡面向下插設阻隔板，各個阻隔板的底端應低于集水槽的底端，各個阻隔板的頂面與坡面平行為宜。在坑槽及集水槽的側方坡地上搭建徑流小區。
[0031 ] 從降雨的開始時刻計時，記錄各個不同深度土壤層中的集水槽下端的槽口的出水時間，各個出水時間即分別為該段坡地各個土壤層的降水入滲到該土壤深度的時間；觀測在單位時間內流入儲水器中的量，根據集水槽槽底的面積，計算出單位時間單位面積坡地不同深度土壤層的入滲量及入滲速率，再通過徑流小區計算該段坡地單位面積的地表徑流量，將聯合觀測的結果進行對比，進一步了解降雨的遷移轉化過程。
[0032]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，其包括:集水槽，其槽口朝上并沿坡地傾斜方向設于所述坡地內；坑槽，豎直挖設在坡地上，并使所述集水槽的下端露出；以及儲水器，其上設有進水口，所述儲水器的進水口位于所述集水槽的下端的槽口的下方。
2.根據權利要求1所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，所述集水槽為多個，設置在不同深度的坡地土壤層中。
3.根據權利要求1所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，所述集水槽的外圍坡地上設有阻隔板，所述阻隔板的底端低于所述集水槽的下端的槽口。
4.根據權利要求3所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，所述阻隔板的頂端與坡地的坡面齊平。
5.根據權利要求1所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，所述集水槽的下端的槽口設有濾網。
6.根據權利要求5所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，所述濾網為紗布。
7.根據權利要求1所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，在所述坑槽的側壁上并位于所述儲水器的上方插設有擋板。
8.根據權利要求1所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，所述坑槽為L型槽，其底面水平設置或向下傾斜。
9.根據權利要求1所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，所述儲水器上設有刻度。
10.根據權利要求1所述的野外坡地土壤入滲性能實地監測系統，其特征在于，在坡地上并位于所述坑槽的側方設有徑流小區，用于監測該坡地上的地表徑流。
【文檔編號】G01N15/08GK103884632SQ201410058472
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】高吉喜, 鄭好, 王燕, 馮朝陽, 田美榮, 鄒長新 申請人:環境保護部南京環境科學研究所