一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法与流程

本发明属于土壤侵蚀与水土保持技术领域，具体涉及一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法。

技术背景

南方地区降雨充沛，地形破碎，坡度陡峻，土壤侵蚀严重。治理坡耕地水土流失问题从古至今广受关注，在有着上千年耕作历史的南方丘陵区尤其是紫色土丘陵区，广大农民创造性地应用坡面水系工程措施防治水土流失,并利用沟沙回地维持地力。这项措施在坡地保护与治理中发挥了重要的作用。在坡面水系工程，坡地边沟是坡地水土流失的第一道防线，在坡地保护与治理中发挥了重要的作用。

地边沟虽然具有较长实践应用历史，但由于其规格和形状随坡地条件和类型、耕作制度、耕作习惯、区域气候等不同而复杂多样，对其理论研究的重视不足，其保水保土功能及作用机理以及地边沟对坡面水沙运移规律的影响和效益至今仍不清楚。为了加深对坡地边沟保水保土作用机理以及地边沟水沙运移规律的认识，需要设计不同的试验以获取大量可靠的试验数据进行研究。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，通过对比试验，模拟降雨量对于对地边沟保水保土作用机理以及地边沟水沙运移规律进行研究。

一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，包括以下步骤：

（1）选地：选取坡面平整，坡长10-20m的坡耕地作为实验地块；

（2）降雨区的设定：在选好试验地块上组装8台人工降雨机，降雨机的间距为1.5m，降雨高度2.5m，可以提供4.5×12m的均匀降雨区域；

（3）实验小区的设定：

a、在人工降雨机覆盖的试验地块上，划分出实验小区a和实验小区b，实验小区a和实验小区b之间设置有观测活动区域，做好排水处理；

b、实验小区a无坡地边沟，坡面末端设置有集流槽和采样点；

c、在实验小区b与实验小区a之间设置有坡地边沟，坡地边沟靠近实验小区b的一端，坡地边沟横截面呈“u”字形，坡地边沟纵向沟底坡度0-3°，坡地边沟沟道末端设置有引流管；

（4）实验样品的采集：根据需求调节降雨强度，实验小区a的泥沙随降雨汇集在集流槽后在采样点处进行采样，实验小区b的泥沙随降雨汇集在坡地边沟内，在采样点处进行采样。

本发明一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，其中所述的实验小区a和实验小区b的尺寸为2.5×4m。

本发明一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，其中所述的实验小区a和实验小区b的周边设置有高于坡面的边框。

本发明一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，其中所述的坡地边沟长、宽和深设为250×30×15cm。

本发明一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，其中所述的集流槽（7）的形状为倒置三角形。

本发明一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，其中所述的集流槽和采样点通过pvc管连接。

本发明一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，其中所述的坡地边沟和采样点通过pvc管连接。

本发明同现有技术相比，具有明显的优点和有益效果，由以上技术方案可知，本发明通过设置两个试验区a和b，通过对两小区进行的模拟降雨，通过对实验小区b坡地边沟中泥沙的沉积形态和分布特征进行分析，并通过对试验小区a、小区b流量和含沙量的分析，可以探讨地边沟的水土保持效益；通过对试验小区a、试验小区b和地边沟中泥沙的营养元素、污染物以及土壤颗粒分析，可以探讨地边沟对坡耕地的保土保肥效益，分析面源污染的迁移过程以及地边沟对减少污染物迁移的贡献。

附图说明

图1是本发明实验小区设计图；

图2不同雨强下流量变化过程图；

图3不同雨强下含沙量变化过程图。

图中标识：1、试验坡耕地土壤；2、铁皮；3、引流管；4、坡地边沟；5、小区边框；6、小区a采样点；7、集流槽；8、试验小区b；9、试验小区a；10观测活动区域。

具体实施方式

实施例1：

一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，包括以下步骤：

（1）选地：选取坡面平整，坡长10m的坡耕地作为实验地块；

（2）降雨区的设定：在选好试验地块上组装8台人工降雨机，降雨机的间距为1.5m，降雨高度2.5m，可以提供4.5×12m的均匀降雨区域；

（3）实验小区的设定：

a、在人工降雨机覆盖的试验地块上，划分出实验小区a9和实验小区b8，实验小区a9和实验小区b8之间设置有观测活动区域10；

b、实验小区a9无坡地边沟，坡面末端设置有集流槽7和采样点6；

c、在实验小区b8与实验小区a9之间设置有坡地边沟4，坡地边沟靠近实验小区b8的一端，坡地边沟横截面呈“u”字形，坡地边沟纵向沟底坡度3°，坡地边沟4沟道末端设置有引流管3；

（4）实验样品的采集：根据需求调节降雨强度，实验小区a9的泥沙随降雨汇集在集流槽7后在采样点6处进行采样，实验小区b8的泥沙随降雨汇集在坡地边沟4内，在引流管3处进行采样。

实施例2：

一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，包括以下步骤：

（1）选地：选取坡面平整，坡长18m的坡耕地作为实验地块；

（2）降雨区的设定：在选好试验地块上组装8台人工降雨机，降雨机的间距为1.5m，降雨高度2.5m，可以提供4.5×12m的均匀降雨区域；

（3）实验小区的设定：

a、在人工降雨机覆盖的试验地块上，划分出实验小区a9和实验小区b8，实验小区a9和实验小区b8之间设置有观测活动区域10；

b、实验小区a9无坡地边沟，坡面末端设置有集流槽7和采样点6；

c、在实验小区b8与实验小区a9之间设置有坡地边沟4，坡地边沟靠近实验小区b8的一端，坡地边沟横截面呈“u”字形，坡地边沟纵向沟底坡度2°，坡地边沟4沟道末端设置有引流管3；

（4）实验样品的采集：根据需求调节降雨强度，实验小区a9的泥沙随降雨汇集在集流槽7后在采样点6处进行采样，实验小区b8的泥沙随降雨汇集在坡地边沟4内，在引流管3处进行采样。

实施例3：

一种坡耕地边沟水土保持效益的模拟试验方法，包括以下步骤：

（1）选地：选取坡面平整，坡长20m的坡耕地作为实验地块；

（2）降雨区的设定：在选好试验地块上组装8台人工降雨机，降雨机的间距为1.5m，降雨高度2.5m，可以提供4.5×12m的均匀降雨区域；

（3）实验小区的设定：

a、在人工降雨机覆盖的试验地块上，划分出实验小区a9和实验小区b8，实验小区a9和实验小区b8之间设置有观测活动区域10；

b、实验小区a9无坡地边沟，坡面末端设置有集流槽7和采样点6；

c、在实验小区b8与实验小区a9之间设置有坡地边沟4，坡地边沟靠近实验小区b8的一端，坡地边沟横截面呈“u”字形，坡地边沟纵向沟底坡度0°，坡地边沟4沟道末端设置有采样点3；

（4）实验样品的采集：根据需求调节降雨强度，实验小区a9的泥沙随降雨汇集在集流槽7后在采样点6处进行采样，实验小区b8的泥沙随降雨汇集在坡地边沟4内，在采样点3处进行采样。

通过本方法进行如下实验：

如图2所示，当雨强为20mm/h时，小区a流量相对稳定，平均为23.38ml/s，小区b流量逐渐增大，第35min后两小区流量几乎相等，平均为17.38ml/s,与小区a相比，流量减少了25.63%。当雨强为55.48mm/h时，小区a流量出现波动，第15min时出现峰值，之后基本稳定，平均流量122.66ml/s,小区b流量第5min之后保持稳定，同样在第15min时出现峰值，之后基本稳定，平均流量88.02ml/s,流量减少了28.24%；

如图3所示，当雨强为20mm/h时，小区a和b含沙量均比较稳定，平均含沙量分别为0.013g/ml、0.006g/ml，地边沟减少土壤流失量53.15%。当雨强为55.48mm/h时，小区a和b含沙量均呈现逐渐减小的趋势，第10min之后基本稳定,平均含沙量分别为0.023g/ml、0.016g/ml，地边沟减少土壤流失量31.93%。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。