进行生态垫防护效益对比的实验装置和实验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水土保持技术领域，尤其涉及进行生态垫防护效益对比的实验装置和实验方法。
【背景技术】
[0002]生态垫可以有效降低雨滴能量、增加土壤入渗、降低坡面流速、减少径流量与泥沙量，具有优良的抗蚀性和保水性。不同规格的生态垫水土保持效果不同。因此简单、快速地测定不同生态垫的抗冲刷能力、保水性等具有重要的意义。
[0003]但目前还没有专门的对比和测定生态垫水土保持效果的实验装置，现在在野外实验中多采用临时布设实验来测量生态垫的抗冲刷性，在待测坡面上部挖溢流坑，放水溢流，在坡面两侧进行围挡，染色法测定坡面流速，在坡底挖坑，放置泥沙收集装置。或者在径流小区里做生态垫的冲刷实验，其方法和野外临时布设实验类似，在径流小区上部挖溢流坑，用塑料布防止入渗，在坑中放水溢流，染色法测定坡面流速，承水槽集中收集泥沙和径流。挖溢流坑时对土壤造成较大扰动，带来误差偏大的泥沙冲刷量;并且对于有生态垫等地盖物往往是整块覆盖，在挖溢流坑时进行局部破坏很不方便，往往对下部实验坡面的表面也造成干扰;在冲刷放水的时候，无论是用瓶中的有压出流还是水管放水都存在着流量不恒定的问题。对于野外临时布设的实验，在坡面两侧用隔水板进行拦挡时，往往土壤较紧实且有碎石，或者含有不规则的岩石下垫面，使隔水板的插入十分困难，一般来说插入地表下5cm已是极限，并且在插入时对原有土壤的紧实度、结构等都带来较大的破坏。对于径流小区，底部由护埂围起，通过连接管由集水槽集中收集。在这一过程中，由于底部护埂对水分泥沙的拦挡，可能使泥沙淤积在护埂前，并增加了底部的下渗，使泥沙和径流量都减少。这两种测定方法中采用的生态垫的面积较大，陡坡时在生态垫的铺设和实验过程中都给实验者带来很大的工作量，需要多人完成，操作困难，人力成本、材料成本、布施成本都很高。对于生态垫的冲刷实验，综合来说径流小区和野外不是最优选择。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是解决现有的生态垫防护效益对比的实验操作困难、成本较高和对环境破坏较大的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种进行生态垫防护效益对比的实验装置，包括供水机构、溢流箱、径流槽、水管和集水测量设备，所述径流槽倾斜设置，所述径流槽用于铺设土壤和生态垫，生态垫设于土壤上;所述溢流箱固定设于所述生态垫上，且所述溢流箱设于所述径流槽的向上倾斜的一端，所述径流槽的另一端设有第一出水口，所述第一出水口设于所述生态垫的上方，所述集水测量装置设于所述第一出水口处，用于对从径流槽内流出的泥水进行收集和称重;所述溢流箱上端敞口、下端封闭，所述溢流箱包括溢流板，所述溢流板倾斜于所述溢流箱的底面设置;所述供水机构通过所述水管向所述溢流箱内供水，水从溢流箱的上端溢出沿所述溢流板进入到所述径流槽内冲刷所述生态垫。
[0008]其中，所述径流槽内设有若干块第一隔板，若干块所述第一隔板将所述径流槽分隔为多条平行的径流通道，每条所述径流通道均设有第一出水口，所述溢流箱的数量与所述径流通道的数量相等，所述溢流箱与所述径流通道一一对应设置。
[0009]其中，所述溢流箱的形状为斜四棱柱形，所述溢流板与所述溢流箱的底面之间的夹角为30°?60°，且所述溢流板的宽度与所述径流通道的宽度相等。
[0010]其中，所述溢流板垂直于所述第一隔板设置，且所述溢流板的外侧面设有若干块第二隔板，若干块所述第二隔板在所述溢流板的外侧面上形成多条平行设置的溢流通道。
[0011]其中，还包括可升降底座，所述可升降底座的一端设有挡板，所述径流箱设于所述可升降底座的上表面，所述可升降底座用于使所述径流箱倾斜，所述挡板用于防止所述径流箱从所述可升降底座上滑落。
[0012]其中，所述供水机构为定水头供水箱，所述定水头供水箱的上端敞口且设有溢流口，所述定水头供水箱的下部设有多个第二出水口，多个所述第二出水口设于同一高度，每个所述第二出水口处均设有阀门。
[0013]本发明还提供了一种进行生态垫防护效益对比的实验方法，包括步骤SI，在径流槽内铺设土壤和生态垫;S2，固定设置在径流槽内，采用可升降底座使径流槽放置溢流箱的一端向上倾斜;S3，连接供水机构，采用供水机构向溢流箱内供水使水从溢流箱上端溢出流向径流槽内；S4，收集从径流槽内流出的泥水，测量泥水的重量和烘干后的泥土的重量，根据测量结果分析生态垫的水土保持效果。
[0014]其中，所述步骤SI还包括，在径流槽内设置将径流槽分割为多条平行的径流通道的隔板，在每条径流通道内均铺设土壤和生态垫，所述步骤S2还包括，将多个溢流箱一一对应的固定到径流通道内，调整可升降底座使径流槽的倾斜角度为30° ;所述步骤S3还包括，供水机构设有多个出水口，多个出水口的水流量和流速均相同，每个出水口均连接水管，通过水管向各个溢流箱内供水;所述步骤S4还包括，收集不同时段内从径流箱内流出的泥水，分析不同时段内生态垫的水土保持效果。
[0015]其中，在不同的径流通道内铺设相同厚度的土壤和不同规格的生态垫，并在每个溢流箱内分别插入相同数量的水管，对比同等径流冲刷量不同规格生态垫铺设时水土保持效果。
[0016]其中，在不同的径流通道内铺设相同厚度的土壤和相同规格的生态垫，并在每个溢流箱内分别插入不同数量的水管，对比同等规格生态垫不同径流冲刷量铺设时水土保持效果。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明提供了一种进行生态垫防护效益对比的实验装置和实验方法，该实验装置包括供水机构、溢流箱、径流槽、水管和集水测量设备，径流槽倾斜设置，且在径流槽内铺设土壤和生态垫，溢流箱设在径流槽向上倾斜的一端，且固定在生态垫上，在径流槽的另一端设有第一出水口，第一出水口高于生态垫，集水测量装置对从第一出水口流出的泥水进行收集和称重，供水机构通过水管向溢流箱内供水，溢流箱的溢流板倾斜于溢流箱的底面设置，当水从溢流箱的上端溢出后会从溢流板流下对生态垫进行冲刷，通过称量收集不同时段内从径流槽内流出的泥水的重量和烘干后泥土的重量，分析不同时段内生态垫的防护效果。利用该实验装置进行实验操作较为方便，能真实的还原现有实验中对生态垫的冲刷过程，且对环境并无影响，节省了大量的人力和财力。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的进行生态防护垫效益对比的实验装置的结构图(除可升降底座外);
[0020]图2是本发明实施例提供的溢流箱的结构示意图；
[0021 ]图3是本发明实施例提供的可升降底座的结构示意图；
[0022]图4是本发明实施例提供的供水机构的结构示意图；
[0023]图5是本发明实施例提供进行同等径流冲刷量不同生态垫的防护效益对比的实验方法流程图；
[0024]图6是本发明实施例提供进行相同规格生态垫不同径流冲刷量的防护效益对比的实验方法流程图。
[0025]图中:1:溢流箱；2:固定环;3:把手;4:第二隔板;5:固定针;6:溢流板;7:第一隔板;8:第一出水口；9:集水桶；10:电子称；11:生态垫；12:径流槽;13:摇把;14:坡度指示盘；15:挡板;16:防滑板;17:伸缩支架;18:阀门；19:定水头供水箱;20:溢流口； 21:水管。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，