一种地表径流收集小区的建设改进方法
【专利摘要】本发明公开一种地表径流收集小区的建设改进方法，属水土保持【技术领域】。该方法是在需要进行地表径流水文研究的山坡上用石棉瓦为围栏材料、废旧铁油桶为径流收集桶材料，并同时设分流桶，以保证暴雨情况下收集的径流量依然准确。径流收集桶上覆盖石棉瓦，简化了径流量的计算过程。本发明用廉价的石棉瓦和废旧铁油桶代替了红砖和水泥砂浆，因而建造简便、成本低廉、不破坏原有的土壤结构、易拆除、不产生昂贵的后期维护的拆除费用、收集的径流量数据能够准确地反映实际的水土流失量。
【专利说明】一种地表径流收集小区的建设改进方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水土保持【技术领域】，具体涉及生态水文观测中的径流小区的建设改进方法。
【背景技术】
[0002]水土流失已经成为世界上主要的生态环境问题，我国当前水土流失面积约有150万平方公里，水土流失所损失的土壤大致为50亿吨。为了研究不同植被类型及用地类型下的地表径流量及土壤侵蚀状况，就需要建设径流小区，用于进行精确的生态水文观测。
[0003]大气降水落到地面后，一部分蒸发变成水蒸汽返回大气，一部分下渗到土壤成为地下水，其余的水沿着斜坡形成漫流，这种水流称为地表径流。地表径流是水土流失的直接原因，也是生态水文观测的重要方面。
[0004]现有技术中主要是通过建设径流小区来收集地表径流及侵蚀泥沙，然而大多数地表径流小区都存在花费大、形成的建筑垃圾不好清除且红砖水泥抹出的径流收集池容易裂缝、下渗的缺陷。针对径流小区建筑材料难以拆卸、对原有环境的影响大、且材料笨重昂贵难以在山区搬运等特点，我们对传统的红砖混凝土结构的径流小区进行了改进。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是常用的地表径流收集小区对原来的土壤破坏大，花费大，且容易裂缝下渗的技术缺陷，其目的是提供一种破坏小、成本低、、易拆除、利用废旧材料的地表径流小区的建设改进方法，该方法对生态水文的观测提供了更加完善的研究设施。
[0006]本发明的技术方案如下：
[0007]—种地表径流收集小区的建设改进方法，包括以下步骤：
[0008](I)在予测定地表径流的山坡上确定长方形径流小区，长边延坡向分布；
[0009](2)把市售长2m、宽Im规格的石棉瓦从宽的中间锯开，形成长2m、宽0. 5m的石棉瓦;
[0010](3)沿长方形径流小区两长边的边缘和上方向的宽边的边缘挖深0. 2m的细沟，将步骤（2)锯开的石棉瓦埋入细沟中，使其形成地下0. 2m，地上0. 3m的围栏，在各石棉瓦的接缝处抹上水泥砂浆密封；在长方形径流小区下方向的宽边缘的内侧设置集水收集槽，集水收集槽的左右两端分别与对应的长边的石棉瓦围栏固定并抹上水泥砂浆密封连接，所述的集水收集槽为彩钢瓦水槽；
[0011](4)在集水收集槽中间位置设置有一个孔，该孔与径流收集管的一端连接，径流收集管的另一端搭在主径流收集桶的桶口上，主径流收集桶的桶口低于集水收集槽的底面，在主径流收集桶的桶壁上部沿等高线均布七个孔径相等的分流孔，其中一个分流孔焊接一根钢质分流管，该分流管的另一端伸到分径流收集桶的桶口上，分径流收集桶的桶口低于分流孔，主径流收集桶的桶壁下部和分径流收集桶的桶壁下部均设置有一个出水孔，出水孔连接有出水管，出水管的出水口内设置有橡胶塞；主径流收集桶和分径流收集桶均采用废旧的铁油桶；
[0012](5)主径流收集桶和分径流收集桶均用石棉瓦盖顶。
[0013]与现有技术相比，本发明方法有以下有益效果：
[0014]采用本发明方法建设的地表径流收集小区在水文监测方面简单易行，径流量收集计算简化，设有分径流收集桶(现有地表径流收集小区不具备分流池)，以保证暴雨情况下收集的径流量依然准确，收集的径流量数据能够准确地反映实际的水土流失量。当遇到暴雨分径流收集桶中收集到径流时，只需计算一个分径流收集桶的径流量乘以7，即得到分流总量。主径流收集桶和分径流收集桶均用石棉瓦覆盖，还可省去计算径流量时对降雨量与蒸发量的处理。简化了径流量的计算过程。
[0015]采用本发明方法建造简便、成本低廉、不破坏原有的土壤结构、易拆除、不产生昂贵的后期维护的拆除费用、主径流收集桶和分径流收集桶不易裂缝，建设成本大幅度降低，与现有的地表径流收集小区降低了 60%的费用。
[0016]现有用于研究的地表径流收集小区一般用红砖的水泥砂浆砌围栏和径流收集池，其费用昂贵，建一个地表径流收集小区需建筑费用1500元、容易裂缝且不易拆除，后期维护和拆除费用高。采用本发明方法用廉价的石棉瓦和废旧铁油桶代替了红砖和水泥砂浆，因而建造简便、成本低廉、不破坏原有的土壤结构、易拆除、不产生昂贵的后期维护的拆除费用（改进前小区的后期维护费和拆除费也是一笔可观的数目）、其主径流收集桶和分径流收集桶不易裂缝且易于拆除，本发明方法建一个地表径流收集小区需建筑费用600元，本发明降低了 60%的费用。
[0017]因此，与现有技术相比，本发明方法产生了预料不到的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图I是本发明长方形径流小区的结构示意图，图中各标记依次表示：1_长方形径流小区，2-集水收集槽，3-径流收集管，4-主径流收集桶，5-分流孔，6-分流管，7-分径流收集桶，8-出水管，L表示长方形径流小区的长，W表示长方形径流小区的宽。
【具体实施方式】
[0019]以下结合实施例对本发明作进一步的说明，各实施例的地点均在云南省昆明市盘龙区大板桥镇，该区域为宝象河水库上游汇水区，有部分山地区域是石质山地和侵蚀陡坡，形成植物的“秃斑”区域，尤其在雨季形成大量的水土流失，对水源区造成面源污染。对该区域的植物修复就需要水文监测来判定其可行性及有效性。
[0020]实施例I
[0021]地表径流收集小区的建设改进方法，其具体步骤如下：
[0022]I 、本试验予测定的地表径流收集小区的地点的选择
[0023]所选择的地表径流收集小区的植被类型及监测地点：地表径流收集小区的监测地点在云南省昆明市盘龙区大板桥镇山地，该地表径流收集小区上的植被修复类型为剑麻和象草搭配的石质山地的修复类型，其中砾石与土壤的比为1:1，山地的坡度是15°，坡长25米；[0024]2、径流收集小区的建设
[0025]参见图1，（I)在上述予测定地表径流的山坡上确定长方形径流小区1，长边延坡向分布即在顺着坡向延伸的方向测量20m作为径流收集小区的长，在垂直于长边的方向设置该小区的短边即长方形径流小区的宽，形成20mX5m的长方形径流收集小区，长方形径流小区的长L=20m,长方形径流小区的宽W=5m。
[0026](2)把市售长2m、宽Im规格的石棉瓦从宽的中间锯开，形成长2m、宽0. 5m的石棉瓦；
[0027](3)沿长方形径流小区I两长边的边缘和上方向的宽边的边缘挖深0. 2m的细沟，将步骤（2)锯开的石棉瓦埋入细沟中，使其形成地下0. 2m，地上0. 3m的围栏，在各石棉瓦的接缝处抹上水泥砂浆密封；在长方形径流小区下方向的宽边缘内侧设置集水收集槽2，集水收集槽2为彩钢瓦水槽，集水收集槽2的左右两端分别与对应的长边的石棉瓦围栏固定并抹上水泥砂浆密封连接；
[0028](4)在集水收集槽2中间位置设置有一个孔，该孔与径流收集管3的一端连接，径流收集管3的另一端搭在主径流收集桶4的桶口上，主径流收集桶4的桶口低于集水收集槽2的底面，在主径流收集桶4的桶壁上部沿等高线均布七个孔径相等的分流孔5，其中一个分流孔5焊接一根钢质分流管6，该分流管6的另一端伸到分径流收集桶7的桶口上，分径流收集桶7的桶口低于分流孔5，主径流收集桶4的桶壁下部和分径流收集桶7的桶壁下部均各设置有一个出水孔，各出水孔连接有出水管8，出水管8的出水口内设置有橡胶塞；主径流收集桶4和分径流收集桶7均采用废旧的铁油桶，
[0029](5)主径流收集桶4和分径流收集桶7均用石棉瓦盖顶。
[0030]3、数据的采集，按常规方法在雨季来临前清空主径流收集桶4和分径流收集桶7中的杂物，盖好石棉瓦，疏通好水流的通道。一场有效降雨结束后，用木棍搅匀桶中收集的雨水和泥浆，把混匀的泥水收集到事先准备好的洗净的矿泉水瓶中，带回实验室测地表径流的含沙量，可溶态N、P含量，以及颗粒态的N、P含量。地表径流量的计算即为：径流量小时为主径流桶中的水量(未形成分流)，若降雨量足够大形成分流，则地表净流量为主径流桶中的水量加七倍的分径流桶的水量。
[0031]实施例2
[0032]实施例2除以下措施不同外，其余措施与实施例I相同，不再赘述。
[0033]I、本试验予测定的地表径流收集小区的地点的选择
[0034]所选择的地表径流收集小区的植被类型及监测地点：地表径流收集小区的监测地点在云南省昆明市盘龙区大板桥镇山地，该地表径流收集小区上的植被修复类型为豆科灌草紫花苜蓿、灌木坡柳及乔木黄花槐的乔灌草符合修复模式，该模式建立在对侵蚀陡坡的生态修复中山地的坡度是45°，坡长为30m ；
[0035]其径流收集小区的建设和数据采集与实施例I 一致。
[0036]本发明方法在主径流收集桶的桶壁上部沿等高线均布七个孔径相等的分流孔，其中只有一个分流孔连接有分流管及对应的分径流收集桶，其它6个分流孔不接分流管及对应的分径流收集桶，直接露在外面，当遇到暴雨分径流收集桶中收集到径流时，只需计算一个分径流收集桶的径流量乘以7，即得到分流总量。其计算方法简便，又节约成本。
[0037]采用本发明方法改进后的地表径流收集小区比现有的径流收集小区大幅度地节约了成本，比改进前降低了 60%的费用，且改进前小区的后期维护费和拆除费也是一笔可观的数目。具体计算如下：
[0038]I、现有的用于研究的地表径流小区一般用红砖的水泥砂浆砌围栏和径流收集池，其费用昂贵、容易裂缝且不易拆除，也不具备分流池。用现有方法建的同一规格的地表径流收集小区预算如下：
[0039]红砖规格为：240mmX 115mm X 53mm
[0040]普通砂衆厚度为：10mm
[0041]红砖单价为：0. 5元
[0042]建单层红砖砂浆砌成的地下20cm、地上30cm的围栏在厚度上需要的砖数为：50cm/(5. 3cm+1cm)=8。
[0043]建20mX5m的矩形径流小区围栏，单层一周需要的砖数为：50m/0. 24m=209
[0044]整个围栏需要的砖数为：209X8=1667块
[0045]所需红砖的价格为：1667 X0. 5=834元
[0046]建总容积为900L的径流收集池的规格为：长100cm,宽100cm，高90cm。
[0047]其所需的红砖数为 ：（1000X4/240)X (900/63)=239 块
[0048]建径流池所需红砖价格为：239X0. 5=120元。
[0049]再加上人工费、材料运输费等，现有同规格的地表径流小区大约需要建筑费用1500 元。
[0050]2、采用本发明改进后的地表径流收集小区的预算如下：
[0051]石棉瓦规格为：20CtamX IOCtamX 6臟；
[0052]石棉瓦单价为：15元
[0053]200L废油桶的单价为：50元
[0054]100L的废油桶（即半个200L的油桶）的单价为：25元
[0055]建半块石棉瓦围成的地下20cm、地上30cm的围栏需要的石棉瓦数为：((20+20+5+5) m/2m)/2=13块；盖径流池需I块石棉瓦
[0056]所需石棉瓦价格为：（13+1) X 15=210元
[0057]油桶价格为：50+25=75元
[0058]再加上人工费、材料运输费等，改进后同规格的地表径流小区大约需要建筑费用600 元。
[0059]可见，本发明方法节约成本60%。
【权利要求】
1.一种地表径流收集小区的建设改进方法，其特征在于： (1)在予测定地表径流的山坡上确定长方形径流小区，长边延坡向分布； (2)把市售长2m、宽Im规格的石棉瓦从宽的中间锯开，形成长2m、宽0.5m的石棉瓦； (3)沿长方形径流小区两长边的边缘和上方向的宽边的边缘挖深0.2m的细沟，将步骤(2)锯开的石棉瓦埋入细沟中，使其形成地下0. 2m，地上0. 3m的围栏，在各石棉瓦的接缝处抹上水泥砂浆密封；在长方形径流小区下方向的宽边的边缘内侧设置集水收集槽，集水收集槽的左右两端分别与对应的长边的石棉瓦围栏固定并抹上水泥砂浆密封连接，所述的集水收集槽为彩钢瓦水槽； (4)在集水收集槽中间位置设置一个孔，该孔与径流收集管的一端连接，径流收集管的另一端搭在主径流收集桶的桶口上，主径流收集桶的桶口低于集水收集槽的底面，在主径流收集桶的桶壁上部沿等高线均布七个孔径相等的分流孔，其中一个分流孔焊接一根钢质分流管，该分流管的另一端伸到分径流收集桶的桶口上，分径流收集桶的桶口低于分流孔，主径流收集桶的桶壁下部和分径流收集桶的桶壁下部均设置有一个出水孔，出水孔连接有出水管，出水管的出水口内设置有橡胶塞；主径流收集桶和分径流收集桶均采用废旧的铁油桶； (5)主径流收集桶和分径流收集桶均用石棉瓦盖顶。
【文档编号】G01N33/24GK103487568SQ201310460082
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】王春雪, 纪中华, 方海东, 潘志贤, 闫帮国, 岳学文, 李纪潮 申请人:云南省农业科学院热区生态农业研究所