一种土壤径流观测小区构造的制作方法

本发明涉及观测水土流失的环境监测装置，特别是一种土壤径流观测小区构造。

背景技术：

目前，水土流失观测小区的修建技术，通常是在一定大小的地块四周用砖或岩石砌墙后表面抹平，或者用混泥土筑墙围成长方形，小区坡下端的墙外面接观测池或桶而进行水土流失观测。不同空间尺度产流机制，地表径流与壤中流的形成条件及其汇流过程与相互转换规律，径流过程的连续性、波动性和不确定性的内在机制等原因，且由于四周隔墙不透水，特别是小区坡脚的隔墙，当土壤在降雨作用下达到饱和时，壤中流遇不透水的隔墙而成为地面径流，使地面水深增加，减弱雨滴的侵蚀作用力。这样，一方面不能准确测定土壤流失量，另一方面测得的水流失量过多。原有的观测小区结构较为复杂，加上观测小区由多个重复的观测单元组成，修建成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、可进行实时观测和观测数据准确的土壤径流观测小区构造。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种土壤径流观测小区构造，由多个并排设置于观测区域的观测单元构成，观测单元包括上隔墙、侧隔墙、下隔墙、壤中流层、地表径流层、地表径流收集槽、壤中流收集槽、壤中流收集池和地表径流收集池，在观测区域上侧宽度方向砌有上隔墙，在上隔墙的两侧分别沿观测区域的坡度砌有侧隔墙，在两面侧隔墙的下端之间砌有下隔墙，上隔墙、两面侧隔墙和下隔墙共同围合形成观测单元，壤中流层为观测单元内的自然土体，地表径流层用于观测自然坡面的地表径流，在下隔墙的内侧且与自然坡面相交的墙角处设有墙内凹腔，墙内凹腔的下部固定有地表径流收集槽，地表径流收集槽的上沿位于下隔墙的内侧与自然坡面的交接处，地表径流收集槽的中间低洼处设有穿墙的地表径流导流管，壤中流层的观测厚度因自然土层厚度以及观测需要而异，一般在80～150厘米，壤中流层正下方且在下隔墙内侧一定区域内沿下隔墙走向浇筑有带状的防渗层，防渗层的上表面与壤中流层的下表面位于同一平面，防渗层下部固定有壤中流收集槽，壤中流收集槽的上沿位于下隔墙的内侧与防渗层上表面的交接处，壤中流收集槽的中间低洼处设有穿墙的壤中流导流管。在下隔墙的外侧开有坑道，坑道内置有壤中流收集池和地表径流收集池，地表径流收集槽与地表径流导流管的一端连接，地表径流导流管的另一端与地表径流收集池连通，壤中流收集槽与壤中流导流管的一端连接，壤中流导流管的另一端与壤中流收集池连通。

进一步地，上隔墙、侧隔墙和下隔墙的顶面为具有向外侧下方倾斜的外斜面。

进一步地，地表径流收集槽和壤中流收集槽的纵截面均呈v型结构。

进一步地，地表径流收集槽的底部沿长度方向开有地表径流导流槽，地表径流导流管与地表径流导流槽连通，壤中流收集槽的底部沿长度方向开有壤中流导流槽，壤中流导流管与壤中流导流槽连通。

进一步地，地表径流导流槽和壤中流导流槽均为半圆形槽、半椭圆形槽或矩形槽。

进一步地，地表径流导流管均以25°倾角沿坡向向下倾斜布设。

进一步地，地表径流导流管与壤中流导流管的进水口前沿设有径流过滤端，地表径流过滤端为pvc材质的过滤网，壤中流过滤端由不同直径的沙石按先粗后细的顺序呈冲积扇状堆填而成。

进一步地，防渗层为混凝土层。

进一步地，多个观测单元紧邻设置，相邻两个观测单元的侧隔墙顶部的外斜面形成v型槽。

本发明具有以下优点：

1、本发明由四面隔墙顺沿坡体砌筑，在观测单元内依次布设壤中流层和地表径流层，再用不同收集池对壤中流和地表径流分别进行收集，其结构简单。

2、在下隔墙的内侧墙角处设有墙内凹腔，在雨天产生地表径流时，地表径流层的地表径流能够及时导入收集槽，并由径流导流管收集于地表径流收集池内，在壤中流层的下端正下方设置防渗层，可防止土壤层径流继续下渗，影响实际收集量，从而能够有效提高观测数据准确度。

3、径流导流管均以25°倾角沿坡向向下倾斜布设，并在径流导流管进水口前沿设有过滤端，地表径流过滤端为pvc材质的过滤网，壤中流过滤端由不同直径的沙石按先粗后细的顺序呈冲积扇状堆填而成，可有效防止泥沙堵塞径流导流管。

4、地表径流和壤中流分别由地表径流收集池和壤中流收集池进行实时收集，可快速得到观测数据，更具有参考价值。

5、上隔墙、侧隔墙和下隔墙的顶面为具有向外侧下方倾斜的外斜面，防止滴落在隔墙顶面的雨水再进一步流进观测单元内而引发观测误差。

6、收集槽的纵截面呈v型，可使得地表径流能够向下收集，直至导流槽内，尽可能减少滞留在收集槽内的地表径流所带来的测量误差。

7、多个观测单元紧邻设置，相邻两个观测单元的侧隔墙顶部的外斜面形成v型槽，在雨天下雨时，掉落在侧隔墙的外斜面上的雨水直接通过该v型槽向下流动，直接排出观测单元。

8、本发明的观测小区可通过观测不同空间尺度下和不同植被条件下关键水文要素的过程，认识生态系统水循环主要水文过程的尺度响应规律和植被特性对水文过程的影响特征，为水循环过程的尺度转换奠定基础。

附图说明

图1为本发明的侧面剖视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为地表径流收集槽的结构示意图；

图4为壤中流收集槽的结构示意图；

图中：1-上隔墙，2-侧隔墙，3-下隔墙，4-壤中流层，5-地表径流层，6-墙内凹腔，7-地表径流收集槽，8-防渗层，9-地表径流导流管，10-壤中流导流管，11-坑道，12-壤中流收集池，13-地表径流收集池，14-地表径流导流槽，15-外斜面，16-壤中流收集槽，17-壤中流导流槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，一种土壤径流观测小区构造，由多个并排设置于观测区域的观测单元构成，观测单元包括上隔墙1、侧隔墙2、下隔墙3、壤中流层4、地表径流层5、壤中流收集槽16、地表径流收集槽7、壤中流收集池12和地表径流收集池13，在观测区域上侧宽度方向砌有上隔墙1，在上隔墙1的两侧分别沿观测区域的坡度砌有侧隔墙2，在两面侧隔墙2的下端之间砌有下隔墙3，上隔墙1、两面侧隔墙2和下隔墙3共同围合形成观测单元，壤中流层4为观测单元内的自然土体，地表径流层5用于观测自然坡面的地表径流，在下隔墙3的内侧且与自然坡面相交的墙角处设有墙内凹腔6，墙内凹腔6的下部固定有地表径流收集槽7，地表径流收集槽7的上沿位于下隔墙3的内侧与自然坡面的交接处，地表径流收集槽7的中间低洼处设有穿墙的地表径流导流管9，壤中流层4的观测厚度因自然土层厚度以及观测需要而异，一般在80～150厘米，壤中流层4正下方且在下隔墙3内侧一定区域内沿下隔墙3走向浇筑有带状的防渗层8，防渗层8的上表面与壤中流层4的下表面位于同一平面，防渗层8下部固定有壤中流收集槽16，壤中流收集槽16的上沿位于下隔墙3的内侧与防渗层8上表面的交接处，壤中流收集槽16的中间低洼处设有穿墙的壤中流导流管10。在下隔墙3的外侧开有坑道11，坑道11内置有壤中流收集池12和地表径流收集池13，地表径流收集槽7与地表径流导流管9的一端连接，地表径流导流管9的另一端与地表径流收集池13连通，壤中流收集槽16与壤中流导流管10的一端连接，壤中流导流管10的另一端与壤中流收集池12连通。

进一步地，上隔墙1、侧隔墙2和下隔墙3的顶面为具有向外侧下方倾斜的外斜面15，防止滴落在隔墙顶面的雨水再进一步流进观测单元内而引发观测误差。

进一步地，如图3和图4所示，地表径流收集槽7和壤中流收集槽16的纵截面均呈v型结构，可使得地表径流和壤中流能够分别向下收集，直至分别进入地表径流导流槽14和壤中流导流槽17内，尽可能减少滞留在地表径流收集槽7的地表径流和滞留在壤中流收集槽16的壤中流带来的测量误差。

进一步地，如图3和图4所示，地表径流收集槽7的底部沿长度方向开有地表径流导流槽14，地表径流导流管9与所述地表径流导流槽14连通，所述壤中流收集槽16的底部沿长度方向开有壤中流导流槽17，壤中流导流管10与所述壤中流导流槽17连通。

在本实施例中，地表径流导流槽14和壤中流导流槽17均为半圆形槽、半椭圆形槽或矩形槽。

防渗层8为混凝土层，可防止土壤层径流继续下渗，影响实际收集量，从而能够有效提高观测数据准确度。

多个观测单元紧邻设置，相邻两个观测单元的侧隔墙2顶部的外斜面15形成v型槽，在雨天下雨时，掉落在侧隔墙2的外斜面15上的雨水直接通过该v型槽向下流动，直接排出观测单元。

本发明的工作过程如下：雨天时，在观测单元内部的雨水对地表径流层5进行冲刷侵蚀，随着雨水的渗入，逐步进入壤中流层4，地表径流层5靠近下隔墙3一侧受到拦挡，地表径流进入地表径流收集槽7内，经地表径流导流管9流入地表径流收集池13内，而壤中流在重力作用下继续下渗及顺坡下流并逐步漫过防渗层8，经壤中流导流管10流入壤中流收集池12内。由于上隔墙1、侧隔墙2和下隔墙3的顶面均是向外侧下方倾斜的外斜面15，掉落在隔墙上的雨水顺沿外斜面15流出，可提高测量精准度。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。