专利名称：坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置及其试验方法
技术领域：
本发明涉及一种研究坡面沟道系统水蚀过程的试验设备及其试验方法，尤其是涉及一种能按照试验要求制作不同尺寸的试验小区、人为的填压土壤、移栽植被、自动调节试验小区的坡度、自由移动设备整体、缩短试验周期，从而能实现不同立地条件下土壤水蚀过程精确模拟，研究不同下垫面条件下各因素对土壤水蚀过程的影响与响应机理的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置及其试验方法。
背景技术：
长期以来，水土流失是我国面临的重要的生态环境问题。水土保持的基础研究工作和水土流失区动态监测需要进行大量的室内和野外观测实验。坡面沟道系统是流域的基本组成部分，同时也是侵蚀发生的基本单元，因而坡面沟道系统土壤侵蚀的实验和观测是水土保持研究的基础内容。目前，常用的土壤水蚀坡面沟道系统模拟试验方法是在野外建立试验小区，通常是设在所研究课题的指定地区，寻找一处土质较为均一、坡度较为一致的坡面，根据试验需要构建不同坡长和宽度的矩形小区，其中小区由两部分组成一部分是坡度较为平坦的坡面小区(坡度通常选择15°至25° )，另一部分是坡度较为陡峭的沟道小区(坡度通常选择 30°至45° )，再使用砖块、石棉瓦等材料将所选区域同周围坡面隔开作为试验小区，在小区内种植所选植被或保持自然被覆，同时在坡面小区末端布设集流口、坡面径流量测装置。 当试验小区所在区域发生降雨时，雨滴在重力作用下以一定速度撞击裸露于地表的土粒， 使之松散分离并发生跃迁；随着降雨量的增加，试验小区的地表形成薄层漫流，后由于微地形在坡面局部形成间断的跌坎，经径流的持续冲刷作用，逐渐形成为贯通试验小区的细沟， 并最终发展为浅沟。降雨过程中通过对试验小区集水口处的流量与含沙量过程量测，研究沟道水蚀的侵蚀动力过程。传统的模拟试验方法为我们了解、认识坡面沟道系统水蚀的侵蚀动力过程提供了一定的帮助，但是它仍存在着以下几点不足，制约着我们深入探究坡面沟道系统水蚀的侵蚀动力过程。I)野外下垫面条件较为复杂，土质、坡度、微地形、蚁穴、地表结皮等因素均能够对坡面水蚀结果产生较大影响，单个因素对土壤侵蚀动力过程的定量作用难以剥离；
2)试验条件难以精确控制，比如坡面、沟道度坡度的控制以及雨量、雨强的控制等，致使较为精确的对比试验难以开展，极大制约了土壤侵蚀过程与机理的深入研究；
3)试验过程中仅对试验小区出口处的径流过程和输沙过程进行了观测，缺乏对集水区水动力过程的量测，很难揭示坡面水力侵蚀的动力过程；
4)试验需在室外天然降雨条件下进行，受到天气因素的极大制约，难以全面研究不同降雨量和降雨强度条件对坡面水蚀过程的影响，同时野外条件不利于试验参数的精确量测与采集，且在试验最佳季节、大雨频发的夏季野外天然降雨往往伴随雷电，直接威胁着试验人员生命安全；5)现有试验条件和试验设备较为落后，很难实现对坡面沟道系统水蚀过程侵蚀形态和侵蚀量的定量观测。综上所述，目前需要对传统的土壤坡面沟道系统水蚀模拟试验设备和方法进行改进，以求更快，更好地进行观测实验。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述传统实验观测技术的不足，提供一种能按照试验要求制作不同尺寸的试验小区、人为的填压土壤、移栽植被、自动调节试验小区的坡度、自由移动设备整体、缩短试验周期，从而能减少随机因素对试验过程的影响，实现不同立地条件下土壤水蚀过程精确模拟，更精确的研究不同下垫面条件下各因素对土壤水蚀过程的影响与响应机理的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置及其试验方法。本发明的目的是这样实现的一种坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，包括底架、与底架相连的坡面径流小区和沟道径流小区，所述的底架的一端设置有行走轮组、另一端设置有转向轮组和与转向轮组相连的行走牵引杆，所述的坡面径流小区和沟道径流小区均设置在底架的上方，所述的坡面径流小区的端部与所述的沟道径流小区的端部铰接，所述的沟道径流小区的另一端与所述的底架的行走轮组端铰接，所述的底架和所述的沟道径流小区之间设置有控制沟道径流小区升降的沟道升降机构，所述的底架和所述的坡面径流小区之间设置有控制坡面径流小区升降的坡面升降机构。所述的坡面径流小区和沟道径流小区的正前方设置有三维激光扫描仪、正上方设置有降雨器，所述的沟道径流小区与底架铰接的端部设置有与沟道径流小区连接的集流□。所述的坡面径流小区是由坡面槽、走台和护栏组成，其中所述的走台和所述的护栏由内向外依次设置在所述的坡面槽的两侧；所述的沟道径流小区是由沟道槽、走台和护栏组成，其中所述的走台和所述的护栏由内向外依次设置在所述的沟道槽的两侧。所述的沟道升降机构和所述的坡面升降机构均由液压升降杆组成，其中所述的沟道升降机构的液压升降杆的固定端铰接在底架上、自由端铰接在所述的沟道槽与所述的坡面槽铰接端的下部，所述的坡面升降机构的液压升降杆的固定端铰接在底架上、自由端铰接在所述的坡面槽自由端的下部。所述的坡面槽和所述的沟道槽均是由钢板焊接成的长方体状结构，所述的坡面槽和所述的沟道槽的中间均设置有分隔板。所述的坡面槽和所述的沟道槽的大小相同，所述的分隔板为PVC板
所述的三维激光扫描仪与所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区之间设置有检测距离，所述的三维激光扫描仪的扫描范围能够覆盖所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区。所述的降雨器与所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区之间设置有降雨距离，所述的降雨器降落的雨滴的终速能够达到匀速状态。所述的底架上还设置有控制所述的沟道升降机构和所述的坡面升降机构运转的电控柜。一种利用所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置进行人工模拟降雨水蚀试验的方法，其步骤如下
步骤I :首先根据试验要求从野外取土，然后把取来的土过筛后，置于沟道径流小区和坡面径流小区内分层充填、压实并控制土壤容重；
步骤2 :根据步骤I装填在沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤容重，确定沟道径流小区和坡面径流小区的坡度以及降雨器模拟降雨的时长与强度，启动升降机构分别将沟道径流小区和坡面径流小区的坡度调整至试验所需的坡度，调节降雨器的降雨强度并对降雨强度进行率定；
步骤3 :在步骤I中装填有土壤的沟道径流小区和坡面径流小区上根据试验需求各设置若干个等距的观测面，然后向沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤洒水使表层土壤趋于饱和；
步骤4 :打开降雨器使降雨器按照步骤2设定的率定雨强进行连续降雨，从沟道径流小区内土壤坡面产流开始计时，以2分钟为时间间隔，在步骤3设置的等距观测面处使用微波反射流速仪或染色剂法测量断面流速，使用激光测针或钢尺测量沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面径流的流宽、流深和沟道发育情况；同时在集流口处使用水蚀测量系统或水桶量测沟道径流小区和坡面径流小区的径流量，通过烘干法计算对应时段的含沙量； 步骤5 :在整个试验过程中使用三维激光扫描仪对沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面的形态进行扫描，结合步骤4测得的试验数据，精确测算沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面沟道系统水蚀的侵蚀形态和水力侵蚀量。本发明具有以下积极的效果本发明坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置的底架上设置有行走轮组、转向轮组以及牵引杆，这样便于本发明坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置的移动，使该装置更灵活，需要进行天然降雨观测时，可将本发明移至室外，并且也可以在人工降雨器下进行试验；所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区铰接在一起，彼此之间可以相对转动，其中所述的沟道径流小区铰接在底架上，这样所述的沟道径流小区和所述的底架能相对转动，而且所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区与所述的底架之间还分别设置有坡面升降机构和沟道升降机构，这样通过坡面升降机构和沟道升降机构可以自动调节坡面径流小区和沟道径流小区的坡度，使坡面径流小区坡度可在 0° ^30°之间任意调节，使沟道径流小区坡度可在20° 45°之间任意调节，操作简单，适用范围广，调节迅速，满足了实验多样性的需求，可用于多尺度土壤侵蚀研究，另外，当坡面径流小区的坡度调至0°时，该系统可以将沟道部分转换做坡面，进行20° 45°的坡面径流小区观测实验，方便快捷，一举两得；所述的坡面径流小区由坡面槽以及设置在坡面槽两侧的走台和护栏组成，所述的沟道径流小区由沟道槽以及设置在沟道槽两侧的走台和护栏组成，这样研究人员在使用本发明做实验时，即使在夜间、雷雨等恶劣环境下，仍可以继续作业进行观测，缩短实验周期，节省时间并且安全系数更高；另外，本发明能人为的填压土壤、移栽植被，根据实验要求做出不同的改变，进而能有效的缩短实验周期，更快的得出实验结论。
图I为本发明的坡面径流小区和沟道径流小区在最高位置状态的结构图。图2为本发明的坡面径流小区和沟道径流小区在最低位置状态的结构图。
图中1、行走轮组2、底架3、沟道槽4、护栏5、沟道升降机构6、电控柜 7、走台8、坡面槽9、坡面升降机构10、转向轮组11、行走牵引杆12、降雨器13、 三维激光扫描仪。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明
实施例I
如图I、图2所示，一种坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，包括底架2、与底架2相连的坡面径流小区和沟道径流小区，所述的底架2的一端设置有行走轮组I、另一端设置有转向轮组10和与转向轮组10相连的行走牵引杆11，所述的坡面径流小区和沟道径流小区均设置在底架2的上方，所述的坡面径流小区的端部与所述的沟道径流小区的端部铰接， 所述的沟道径流小区的另一端与所述的底架的行走轮组端铰接，所述的底架2和所述的沟道径流小区之间设置有控制沟道沟径流小区升降的沟道升降机构5，所述的底架2和所述的坡面径流小区之间设置有控制坡面径流小区升降的坡面升降机构9。所述的坡面径流小区和沟道径流小区的正前方设置有三维激光扫描仪13、正上方设置有降雨器12，所述的沟道径流小区与底架2铰接的端部设置有与沟道径流小区连接的集流口。利用实施例I所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置进行人工模拟降雨水蚀试验的方法，其步骤如下
步骤I :首先根据试验要求从野外取土，然后把取来的土过筛后，置于沟道径流小区和坡面径流小区内分层充填、压实并控制土壤容重；
步骤2 :根据步骤I装填在沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤容重，确定沟道径流小区和坡面径流小区的坡度以及降雨器12模拟降雨的时长与强度，启动升降机构分别将沟道径流小区和坡面径流小区的坡度调整至试验所需的坡度，调节降雨器12的降雨强度并对降雨强度进行率定；
步骤3 :在步骤I中装填有土壤的沟道径流小区和坡面径流小区上根据试验需求各设置若干个等距的观测面，然后向径流小区内的土壤洒水使表层土壤趋于饱和；
步骤4 :打开降雨器12使降雨器12按照步骤2设定的率定雨强进行连续降雨，从沟道径流小区内土壤坡面产流开始计时，以2分钟为时间间隔，在步骤3设置的等距观测面处使用微波反射流速仪或染色剂法测量断面流速，使用激光测针或钢尺测量沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面径流的流宽、流深和沟道发育情况；同时在集流口处使用水蚀测量系统或水桶量测沟道径流小区和坡面径流小区的径流量，通过烘干法计算对应时段的含沙
步骤5 :在整个试验过程中使用三维激光扫描仪13对沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面的形态进行扫描，结合步骤4测得的试验数据，精确测算沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面沟道系统水蚀的侵蚀形态和水力侵蚀量。实验表明坡面径流小区的坡度可在0° ^30°之间任意调节，沟道径流小区的坡度可在20° 45°之间任意调节。这样本发明可以按研究对象要求调节坡面径流小区、沟道径流小区的坡度，进行实验，极大的缩短了实验周期，提高了效率，节省了时间，为水土流失尺度问题的研究提供了一种新的技术手段。在试验结束后，借助外力行走轮组I、转向轮组10与行走牵引杆11相配合移动本发明装置，便于本发明装置的存放和转场。实施例2
如图I、图2所示，一种坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，包括底架2、与底架2相连的坡面径流小区和沟道径流小区，所述的底架2的一端设置有行走轮组I、另一端设置有转向轮组10和与转向轮组10相连的行走牵引杆11，所述的坡面径流小区和沟道径流小区均设置在底架2的上方，所述的坡面径流小区的端部与所述的沟道径流小区的端部铰接， 所述的沟道径流小区的另一端与所述的底架的行走轮组端铰接，所述的底架2和所述的沟道径流小区之间设置有控制沟道沟径流小区升降的沟道升降机构5，所述的底架2和所述的坡面径流小区之间设置有控制坡面径流小区升降的坡面升降机构9。所述的坡面径流小区和的正前方设置有三维激光扫描仪13、正上方设置有降雨器 12，所述的沟道径流小区与底架2铰接的端部设置有与沟道径流小区连接的集流口。所述的坡面径流小区是由坡面槽8、走台7和护栏4组成，其中所述的走台7和所述的护栏4由内向外依次设置在所述的坡面槽8的两侧；所述的沟道径流小区是由沟道槽 3、走台7和护栏4组成，其中所述的走台7和所述的护栏4由内向外依次设置在所述的沟道槽3的两侧。所述的沟道升降机构5和所述的坡面升降机构9均由液压升降杆组成，其中所述的沟道升降机构5的液压升降杆的固定端铰接在底架2上、自由端铰接在所述的沟道槽3 与所述的坡面槽8铰接端的下部，所述的坡面升降机构9的液压升降杆的固定端铰接在底架2上、自由端铰接在所述的坡面槽8自由端的下部。利用实施例2所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置进行人工模拟降雨水蚀试验的方法，其步骤如下
步骤I :首先根据试验要求从野外取土，然后把取来的土过筛后，置于沟道径流小区和坡面径流小区内分层充填、压实并控制土壤容重；
步骤2 :根据步骤I装填在沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤容重，确定沟道径流小区和坡面径流小区的坡度以及降雨器12模拟降雨的时长与强度，启动升降机构分别将沟道径流小区和坡面径流小区的坡度调整至试验所需的坡度，调节降雨器12的降雨强度并对降雨强度进行率定；
步骤3 :在步骤I中装填有土壤的沟道径流小区和坡面径流小区上根据试验需求各设置若干个等距的观测面，然后向沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤洒水使表层土壤趋于饱和；
步骤4 :打开降雨器12使降雨器12按照步骤2设定的率定雨强进行连续降雨，从沟道径流小区内土壤坡面产流开始计时，以2分钟为时间间隔，在步骤3设置的等距观测面处使用微波反射流速仪或染色剂法测量断面流速，使用激光测针或钢尺测量沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面径流的流宽、流深和沟道发育情况；同时在集流口处使用水蚀测量系统或水桶量测沟道径流小区和坡面径流小区的径流量，通过烘干法计算对应时段的含沙
步骤5 :在整个试验过程中使用三维激光扫描仪13对沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面的形态进行扫描，结合步骤4测得的试验数据，精确测算沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面沟道系统水蚀的侵蚀形态和水力侵蚀量。实验表明坡面径流小区的坡度可在0° ^30°之间任意调节，沟道径流小区的坡度可在20° 45°之间任意调节。这样本发明可以按研究对象要求调节坡面径流小区、沟道径流小区的坡度，进行实验，极大的缩短了实验周期，提高了效率，节省了时间，为水土流失尺度问题的研究提供了一种新的技术手段。在试验结束后，借助外力行走轮组I、转向轮组10与行走牵引杆11相配合移动本发明装置，便于本发明装置的存放和转场。实施例3
如图I、图2所示，一种坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，包括底架2、与底架2相连的坡面径流小区和沟道径流小区，所述的底架2的一端设置有行走轮组I、另一端设置有转向轮组10和与转向轮组10相连的行走牵引杆11，所述的坡面径流小区和沟道径流小区均设置在底架2的上方，所述的坡面径流小区的端部与所述的沟道径流小区的端部铰接， 所述的沟道径流小区的另一端与所述的底架的行走轮组端铰接，所述的底架2和所述的沟道径流小区之间设置有控制沟道沟径流小区升降的沟道升降机构5，所述的底架2和所述的坡面径流小区之间设置有控制坡面径流小区升降的坡面升降机构9。所述的坡面径流小区和的正前方设置有三维激光扫描仪13、正上方设置有降雨器 12，所述的沟道径流小区与底架2铰接的端部设置有与沟道径流小区连接的集流口。所述的坡面径流小区是由坡面槽8、走台7和护栏4组成，其中所述的走台7和所述的护栏4由内向外依次设置在所述的坡面槽8的两侧；所述的沟道径流小区是由沟道槽 3、走台7和护栏4组成，其中所述的走台7和所述的护栏4由内向外依次设置在所述的沟道槽3的两侧。所述的沟道升降机构5和所述的坡面升降机构9均由液压升降杆组成，其中所述的沟道升降机构5的液压升降杆的固定端铰接在底架2上、自由端铰接在所述的沟道槽3 与所述的坡面槽8铰接端的下部，所述的坡面升降机构9的液压升降杆的固定端铰接在底架2上、自由端铰接在所述的坡面槽8自由端的下部。所述的坡面槽8和所述的沟道槽3均是由钢板焊接成的长方体状结构，所述的坡面槽8和所述的沟道槽3的中间均设置有分隔板。所述的坡面槽8和所述的沟道槽3的大小相同，所述的分隔板为PVC板
所述的三维激光扫描仪13与所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区之间设置有检测距离，所述的三维激光扫描仪13的扫描范围能够覆盖所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区。所述的降雨器12与所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区之间设置有降雨距离，所述的降雨器12降落的雨滴的终速能够达到匀速状态。所述的底架2上还设置有控制所述的沟道升降机构5和所述的坡面升降机构9运转的电控柜6。利用实施例3所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置进行人工模拟降雨水蚀试验的方法，其步骤如下
步骤I :首先根据试验要求从野外取土，然后把取来的土过筛后，置于沟道径流小区和坡面径流小区内分层充填、压实并控制土壤容重；
步骤2 :根据步骤I装填在沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤容重，确定沟道径流小区和坡面径流小区的坡度以及降雨器12模拟降雨的时长与强度，启动升降机构分别将沟道径流小区和坡面径流小区的坡度调整至试验所需的坡度，调节降雨器12的降雨强度并对降雨强度进行率定；
步骤3 :在步骤I中装填有土壤的沟道径流小区和坡面径流小区上根据试验需求各设置若干个等距的观测面，然后向沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤洒水使表层土壤趋于饱和；
步骤4 :打开降雨器12使降雨器12按照步骤2设定的率定雨强进行连续降雨，从沟道径流小区内土壤坡面产流开始计时，以2分钟为时间间隔，在步骤3设置的等距观测面处使用微波反射流速仪或染色剂法测量断面流速，使用激光测针或钢尺测量沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面径流的流宽、流深和沟道发育情况；同时在集流口处使用水蚀测量系统或水桶量测沟道径流小区和坡面径流小区的径流量，通过烘干法计算对应时段的含沙
步骤5 :在整个试验过程中使用三维激光扫描仪13对沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面的形态进行扫描，结合步骤4测得的试验数据，精确测算沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面沟道系统水蚀的侵蚀形态和水力侵蚀量。实验表明坡面径流小区的坡度可在0° ^30°之间任意调节，沟道径流小区的坡度可在20° 45°之间任意调节。这样本发明可以按研究对象要求调节坡面径流小区、沟道径流小区的坡度，进行实验，极大的缩短了实验周期，提高了效率，节省了时间，为水土流失尺度问题的研究提供了一种新的技术手段。在试验结束后，借助外力行走轮组I、转向轮组10与行走牵引杆11相配合移动本发明装置，便于本发明装置的存放和转场。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包括这些改动和变型。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1.一种坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，包括底架、与底架相连的坡面径流小区和沟道径流小区，其特征在于所述的底架的一端设置有行走轮组、另一端设置有转向轮组和与转向轮组相连的行走牵引杆，所述的坡面径流小区和沟道径流小区均设置在底架的上方，所述的坡面径流小区的端部与所述的沟道径流小区的端部铰接，所述的沟道径流小区的另一端与所述的底架的行走轮组端铰接，所述的底架和所述的沟道径流小区之间设置有控制沟道径流小区升降的沟道升降机构，所述的底架和所述的坡面径流小区之间设置有控制坡面径流小区升降的坡面升降机构。
2.根据权利要求I所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于所述的坡面径流小区和沟道径流小区的正前方设置有三维激光扫描仪、正上方设置有降雨器，所述的沟道径流小区与底架铰接的端部设置有与沟道径流小区连接的集流口。
3.根据权利要求I所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于所述的坡面径流小区是由坡面槽、走台和护栏组成，其中所述的走台和所述的护栏由内向外依次设置在所述的坡面槽的两侧；所述的沟道径流小区是由沟道槽、走台和护栏组成，其中所述的走台和所述的护栏由内向外依次设置在所述的沟道槽的两侧。
4.根据权利要求1、2或3所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于 所述的沟道升降机构和所述的坡面升降机构均由液压升降杆组成，其中所述的沟道升降机构的液压升降杆的固定端铰接在底架上、自由端铰接在所述的沟道槽与所述的坡面槽铰接端的下部，所述的坡面升降机构的液压升降杆的固定端铰接在底架上、自由端铰接在所述的坡面槽自由端的下部。
5.根据权利要求3所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于所述的坡面槽和所述的沟道槽均是由钢板焊接成的长方体状结构，所述的坡面槽和所述的沟道槽的中间均设置有分隔板。
6.根据权利要求5所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于所述的坡面槽和所述的沟道槽的大小相同，所述的分隔板为PVC板。
7.根据权利要求2所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于所述的三维激光扫描仪与所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区之间设置有检测距离，所述的三维激光扫描仪的扫描范围能够覆盖所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区。
8.根据权利要求2所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于所述的降雨器与所述的坡面径流小区和所述的沟道径流小区之间设置有降雨距离，所述的降雨器降落的雨滴的终速能够达到匀速状态。
9.根据权利要求I所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置，其特征在于所述的底架上还设置有控制所述的沟道升降机构和所述的坡面升降机构运转的电控柜。
10.一种利用如权利要求1-9所述的坡面沟道系统水蚀精细模拟试验装置进行人工模拟降雨水蚀试验的方法，其特征在于其步骤如下步骤I:首先根据试验要求从野外取土，然后把取来的土过筛后，置于沟道径流小区和坡面径流小区内分层充填、压实并控制土壤容重；步骤2 :根据步骤I装填在沟道径流小区和坡面径流小区内的土壤容重，确定沟道径流小区和坡面径流小区的坡度以及降雨器模拟降雨的时长与强度，启动升降机构分别将沟道径流小区和坡面径流小区的坡度调整至试验所需的坡度，调节降雨器的降雨强度并对降雨强度进行率定；步骤3 :在步骤I中装填有土壤的沟道径流小区和坡面径流小区上根据试验需求各设置若干个等距的观测面，然后向径流小区内的土壤洒水使表层土壤趋于饱和；步骤4 :打开降雨器使降雨器按照步骤2设定的率定雨强进行连续降雨，从沟道径流小区内土壤坡面产流开始计时，以2分钟为时间间隔，在步骤3设置的等距观测面处使用微波反射流速仪或染色剂法测量断面流速，使用激光测针或钢尺测量沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面径流的流宽、流深和沟道发育情况；同时在集流口处使用水蚀测量系统或水桶量测沟道径流小区和坡面径流小区的径流量，通过烘干法计算对应时段的含沙量； 步骤5 :在整个试验过程中使用三维激光扫描仪对沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面的形态进行扫描，结合步骤4测得的试验数据，精确测算沟道径流小区和坡面径流小区内土壤坡面沟道系统水蚀的侵蚀形态和水力侵蚀量。
全文摘要
本发明涉及一种研究坡面沟道系统水蚀过程的试验设备及其试验方法，它包括底架、与底架相连的坡面径流小区和沟道径流小区，底架的一端设置有行走轮组、另一端设置有转向轮组和与转向轮组相连的行走牵引杆，坡面径流小区和沟道径流小区均设置在底架的上方，坡面径流小区的端部与沟道径流小区的端部铰接，沟道径流小区的另一端与底架的行走轮组端铰接，底架和沟道径流小区之间设置有控制沟道径流小区升降的沟道升降机构，底架和坡面径流小区之间设置有控制坡面径流小区升降的坡面升降机构，本发明具有能人为的填压土壤、移栽植被、自动调节沟道角度、自由移动设备整体、缩短试验周期，并且能实现不同立地条件下土壤水蚀过程精确模拟的优点。
文档编号G01N33/24GK102590474SQ20121002738
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者冉大川, 史学建, 姚文艺, 李勉, 杨吉山, 杨帆, 杨春霞, 焦鹏, 王玲玲, 申震洲, 肖培青 申请人:黄河水利委员会黄河水利科学研究院