野外坡地土壤入渗性能实地监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及土壤渗透能力监测领域，特别涉及一种野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其包括：集水槽，其槽口朝上并沿坡地倾斜方向设于所述坡地内；坑槽，竖直挖设在坡地上，并使所述集水槽的下端露出；以及储水器，其上设有进水口，所述储水器的进水口位于所述集水槽的下端的槽口的下方。本发明在野外坡地上挖设坑槽，通过设置在坡地中的集水槽以及位于所述集水槽下端的储水器，监测坡地降水的入渗时间、及入渗量，并计算入渗速率，从而反映坡地土壤的入渗性能，本监测系统结构简单，实施方便，成本低廉。
【专利说明】野外坡地土壤入渗性能实地监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及土壤渗透能力监测领域，特别涉及一种野外坡地土壤入渗性能实地监测系统。
【背景技术】
[0002]土壤的入渗性能是生态系统水文研究中重要的组成部分，是研究生态系统水源涵养功能和水资源利用的重要途径。自然降雨穿过植被冠层落地后，一部分转化为地表径流，一部分则入渗到土壤中，Sklash和Farvolden在1979年利用同位素示踪技术研究发现，河流中大部分水体来源于土壤入渗水，降雨形成的径流会通过土壤入渗，即使没有地表径流的产生，降雨也会通过土壤入渗最终汇集到河流中。因此，利用有效手段观测土壤入渗(同时联合地表径流观测)意义重大。
[0003]土壤入渗性能的监测主要是监测降水入渗到土壤中的入渗时间、入渗速率以及入渗量，目前野外测定土壤入渗的方法有:双环实验法、环刀法、渗透仪法等。然而，这些方法在一定程度上存在一些不足和弊端。这些野外土壤入渗观测方法都只适用于地势平坦的土壤入渗特征测定，不适用于野外山地，如果将被测的土壤整理平整则不能保持土壤及植被原状性质，测定出来的入渗数值就不能说明和代表实地情况。现有研究《土壤水分入渗测定方法及影响因素》(蒙宽宏.黑龙江:东北林业大学，2006)指出:用环刀法、双环法及Hood入渗仪三种方法测定坡面土壤入渗测，结果表明坡面倾斜角度> 20°时，仪器的放置方式对双环法和Hood入渗仪法测定结果影响较大，而在< 10°的坡面倾斜角度条件下仪器的放置方式对测定结果的影响较小，< 5°坡面倾斜角条件下仪器放置方式对测定结果的影响可以忽略。
[0004]在实际环境中，如山地、林区等地段，土壤普遍以坡地的形式存在，但目前还没有很好的监测坡地土壤入渗性能的方法。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是现有土壤入渗监测装置不能准确监测野外坡地土壤的入渗性能。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其包括:集水槽，其槽口朝上并沿坡地倾斜方向设于所述坡地内；坑槽，竖直挖设在坡地上，并使所述集水槽的下端露出；以及储水器，其上设有进水口，所述储水器的进水口位于所述集水槽的下端的槽口的下方。
[0009]优选的，所述集水槽的外围坡地上设有阻隔板，所述阻隔板的底端低于所述集水槽的下端的槽口。
[0010]优选的，所述阻隔板的顶端与坡地的坡面重合。[0011 ] 优选的，所述集水槽的下端的槽口设有滤网。
[0012]优选的，所述滤网为纱布。
[0013]优选的，在所述坑槽的侧壁上并位于所述储水器的上方插设有挡板。
[0014]优选的，所述坑槽为L型槽，其底面为水平或向下倾斜。
[0015]优选的，所述集水槽为多个，设置在不同深度的土壤层中。
[0016]优选的，所述储水器上设有刻度。
[0017]优选的，在坡地上并位于所述坑槽的侧方设有径流小区，用于监测该坡地上的地
表径流。
[0018](三)有益效果
[0019]本发明在实地坡地上挖设坑槽，通过设置在坡地中的集水槽以及位于所述集水槽下端的储水器，监测野外坡地降水入渗时间、及入渗量，并计算入渗速率，从而反映坡地土壤的入渗性能，本监测系统结构简单，实施方便，成本低廉。进一步的，在不同深度的土壤层中设置集水槽，使其能够观测在自然降雨条件下降雨入渗到土壤不同深度的起止时间，以及不同土壤层的入渗速率和入渗量，从而更全面的了解不同土壤层对降雨入渗起到的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例一种野外坡地土壤入渗性能实地监测系统的结构示意图。
[0021]其中:1、坡地；2、坑槽；3、集水槽；4、储水器；41、进水口 ；5、阻隔板。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0023]如图1，本发明实施例提出的一种野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其包括坑槽2，竖直挖设在坡地I上，较佳的，坑槽2为L型槽，其底面为水平或向下倾斜，使流入坑槽2中的水沿其槽底流出，不至于积留在坑槽2中，给监测带来不便；集水槽3，其槽口朝上沿坡地倾斜方向设于坡地I中，集水槽3的下端从坑槽的侧壁中露出，水渗入到集水槽3中时，由于集水槽是沿坡面倾斜放置的，水受到重力的作用，沿集水槽3的槽底流下，最终由集水槽下端的槽口流出，较佳的，所述集水槽3为钢槽，在土体中不易被腐蚀氧化，且其结构坚固，不易折断；储水器4，其上设有进水口 41，所述储水器的进水口 41设置在所述集水槽3下端的槽口的下方，将上述沿集水槽3流下的水收集进储水器4中，较佳的，储水器4上设有能够体现其内部水量的刻度，可实现渗水量的量化测量。
[0024]较佳的，所述集水槽3为多个，设置在不同深度的土壤层中，相应的在多个集水槽3下端的槽口下方设置多个储水器，观测在自然降雨条件下降雨入渗到土壤不同深度的起止时间，以及不同土壤层的入渗速率和入渗量，从而更全面的了解不同土壤层对降雨入渗起到的作用。
[0025]较佳的，所述集水槽3的外围坡地上插设有阻隔板5，阻隔板5插设在集水槽3所处坡地的上方以及左右两侧，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能够防止壤中流流入集水槽中，对监测的准确性造成影响。较佳的，阻隔板5的顶端低于所述坡地的坡面，对地表径流不产生阻挡，保证坡面的原状，使测得的结果更贴合实际情况。
[0026]较佳的，所述集水槽3下端的槽口设有过滤网，以防土壤颗粒随渗透水流入储水器4中。较佳的，所述滤网为常用的薄纱布，薄纱布使用方便，成本低廉。较佳的，集水槽3包设纱布的一段保留在坑槽侧壁的外侧，在纱布上砌上水泥，并用乳胶密封水泥与集水槽连接处以防渗透水外漏，在集水槽3下端的槽口处的水泥上开设出水孔，集水槽中的水经过纱布的过滤后从该出水孔中流出。较佳的，所述储水器4为常用的瓶子，通过绳子将其悬吊在所述集水槽3的低端的槽口的下方，使其瓶口置于上述出水孔的下方，水从出水孔中流出后落入瓶子中。较佳的，上述储水器或瓶子上带有刻度，能表示注入到其内部的水的体积，使记录的结果量化，使监测结果更加准确。
[0027]较佳的，在所述坑槽2的侧壁上并位于所述储水器4的上部设有挡板，避免了地表径流和降雨直接进入到储水器4中，影响监测的准确性。
[0028]较佳的，在坡地上并位于所述坑槽2的侧方设有径流小区，用于监测该段坡地上的地表径流流量，径流小区是现有的非常成熟的监测坡地地表径流的系统，一般由边埂、边埂围成的小区、集流槽、径流和泥沙集蓄设备、保护带及排水系统组成。径流小区设置在坑槽及集水槽所在坡段的侧方，径流小区所测坡面与集水槽上方的坡面属于同一坡段，径流小区所测得的地表径流近似相当于集水槽上方坡面的地表径流，通过与径流小区的联合观测，进一步了解降雨的迁移转化过程。
[0029]操作过程:
[0030]在被测坡地上竖直挖设一 L型坑槽，坑槽的底面为水平或向下倾斜，将钢质的集水槽的一端包设上纱布，在纱布上砌上水泥，在砌水泥的过程中将一根木棍抵在集水槽侧端的纱布上，待水泥凝固后，将木棍拔出，在集水槽侧端的纱布外侧的水泥上产生一出水孔，再利用乳胶将水泥与集水槽进一步粘合。将集水槽的槽口朝上，并使其平行于坡面，插入到坑槽较高一侧的侧壁中，集水槽砌上水泥的一段留在侧壁的外侧，在插设的过程中，可使用千斤顶，将千斤顶倾斜固定在坑槽的底端，使其顶杆抵在集水槽的侧端，通过操作千斤顶，利用其顶杆将集水槽顶入坑槽的侧壁中，依此方法，将多条集水槽插设在坑槽侧壁上不同深度的土壤层中。在每个集水槽的下端悬挂带刻度的收集瓶，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侧方及集水槽左右两侧分别从坡面向下插设阻隔板，各个阻隔板的底端应低于集水槽的底端，各个阻隔板的顶面与坡面平行为宜。在坑槽及集水槽的侧方坡地上搭建径流小区。
[0031 ] 从降雨的开始时刻计时，记录各个不同深度土壤层中的集水槽下端的槽口的出水时间，各个出水时间即分别为该段坡地各个土壤层的降水入渗到该土壤深度的时间；观测在单位时间内流入储水器中的量，根据集水槽槽底的面积，计算出单位时间单位面积坡地不同深度土壤层的入渗量及入渗速率，再通过径流小区计算该段坡地单位面积的地表径流量，将联合观测的结果进行对比，进一步了解降雨的迁移转化过程。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，其包括:集水槽，其槽口朝上并沿坡地倾斜方向设于所述坡地内；坑槽，竖直挖设在坡地上，并使所述集水槽的下端露出；以及储水器，其上设有进水口，所述储水器的进水口位于所述集水槽的下端的槽口的下方。
2.根据权利要求1所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，所述集水槽为多个，设置在不同深度的坡地土壤层中。
3.根据权利要求1所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，所述集水槽的外围坡地上设有阻隔板，所述阻隔板的底端低于所述集水槽的下端的槽口。
4.根据权利要求3所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，所述阻隔板的顶端与坡地的坡面齐平。
5.根据权利要求1所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，所述集水槽的下端的槽口设有滤网。
6.根据权利要求5所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，所述滤网为纱布。
7.根据权利要求1所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，在所述坑槽的侧壁上并位于所述储水器的上方插设有挡板。
8.根据权利要求1所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，所述坑槽为L型槽，其底面水平设置或向下倾斜。
9.根据权利要求1所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，所述储水器上设有刻度。
10.根据权利要求1所述的野外坡地土壤入渗性能实地监测系统，其特征在于，在坡地上并位于所述坑槽的侧方设有径流小区，用于监测该坡地上的地表径流。
【文档编号】G01N15/08GK103884632SQ201410058472
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】高吉喜, 郑好, 王燕, 冯朝阳, 田美荣, 邹长新 申请人:环境保护部南京环境科学研究所