专利名称：一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置及其形成方法
技术领域：
本发明涉及土壤侵蚀试验装置及其形成方法，特别是关于一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置及其形成方法。
背景技术：
水土流失是人类面临的重要生态环境问题之一，土壤侵蚀研究必须建立在大量的室内与野外水土流失现场观测基础之上。建立不同坡度、坡长及下垫面等因素与土壤侵蚀量的关系是水土流失研究的重要内容。目前，室内土壤侵蚀试验研究主要是在变坡试验槽内填装扰动土的基础上进行的，这种方法由于受限条件较少，因此，可以完成诸多因素对土壤侵蚀的影响；并且该方法为水土保持积累了大量的基础数据；但该方法中填装扰动土的代表性较差，其是限制试验精度的主要原因。野外水土流失实验的传统方法是建立不同坡度、不同植被覆盖的径流小区，利用天然降雨对坡面土壤侵蚀过程进行观测，这种方法为水土流失科学研究提供了大量翔实可靠的数据；但这种定点野外观测的方法需要建立不同坡度与坡长的径流试验小区，建设的周期长，造价高，因此，限制了这种方法的大量应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够保持野外试验原状土结构与下垫面等条件不变，建设周期短，试验精度高，成本低的原状土土壤侵蚀变坡试验装置及其形成方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置， 其特征在于它包括试验槽和试验槽坡度调节装置；所述试验槽包括两侧墙、两端墙、若干底部切断插板和一导向框架；所述两侧墙均包括若干插设在土里的侧板，所述两端墙均为插设在土里的一端板；相邻两所述侧板之间，以及两所述端板和与其相邻的所述侧板之间均通过连接件连接；各所述底部切断插板均从一所述侧墙上的所述侧板穿入，垂直插入所述试验槽内的土体，并从另一所述侧墙上对应的所述侧板穿出；所述导向框架包括对应设置在各所述侧板顶部的侧导向板，对应设置在两所述端板顶部的端部导向板，以及一端连接一所述侧墙中相邻两所述侧导向板，另一端连接另一所述侧墙中对应的相邻两所述侧导向板的横向连接板；两所述端部导向板均和与其相邻的所述侧导向板连接；所述试验槽坡度调节装置包括固定在所述侧板上的角度指示装置，以及设置在所述试验槽一端的千斤顶。相邻两所述侧导向板之间均设置有一导向件；相邻两所述侧板之间、所述底部切断插板穿入的位置也均设置有一导向件；所述端部导向板上也设置有导向件；所述导向件包括一方形板，所述方形板两侧对称设置有两个长条状导向孔，两所述长条状导向孔上方的所述方形板上对称设置有两个U型导向板。所述侧导向板和端部导向板均为长条状板，在所述侧导向板和端部导向板上均设置有用于对应穿插所述侧板和端板的长条孔。
所述侧板为方形板，其两端竖向分别间隔设置有若干连接孔，所述侧板下部横向间隔设置有若干用于穿插所述底部切断插板的导向孔，相邻两所述导向孔之间也竖向间隔设置有若干连接孔，所述侧板底部设置呈刀刃状。所述连接件、导向件的设置，所述侧导向板与所述横向连接板、端部导向板的连接，均通过连接螺栓实现，所述连接螺栓的端部为长方体，所述长方体上设置有螺杆，所述螺杆另一端设置有一螺母；所述连接螺栓端部所述长方体的宽度等于所述螺杆的外径。上述一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置的形成方法，其包括以下步骤1)根据野外土壤侵蚀试验要求试验槽的大小，选择合适的侧导向板和端部导向板组合，并与横向连接板连接组成导向框架；幻将侧板和端板经过导向框架垂直于地表压入土壤中设定的深度；3)将试验槽四周沿导向框架挖开，利用连接件将相邻侧板，以及端板与相邻侧板连接； 4)逐一将底部切断插板经一侧的侧板垂直插入土体，并由另一对应的侧板穿出，完成试验槽土体与外部的土体分离，形成完整的试验槽力)拆除导向框架，举升千斤顶，并观测角度指示器，将试验槽的坡度增加至设定角度，试验装置设置完成。所述步骤幻中，插设侧板和端板时，在相邻两个侧导向板之间，以及端部导向板上设置导向件，所述步骤4)完成后，拆除导向件。所述步骤4)中，插设底部切断插板时，在相邻两个侧板之间、底部切断插板穿入的位置设置导向件，所述步骤4)完成后，拆除导向件。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明主要针对目前水土流失试验中，室内试验槽填装土代表性不强，野外水土流失径流观测小区建设周期长，造价高等问题，建立一种能保持野外试验原状土结构与下垫面等条件不变，方便地设定不同坡度的试验装置及其形成方法。2、本发明根据野外土壤侵蚀试验要求试验槽的大小，选择合适的侧导向板与端部导向板的组合，与横向连接板连接组成导向框架；将侧板与端板经导向件与导向框架垂直于地表压入土壤中设定的深度；将试验槽四周沿导向框架挖开，利用侧连接件将各个侧板及端板连接；逐一将底部切断插板经侧板上的导向孔与导向件垂直与侧板插入土体，并由另一对应侧板上的导向孔穿出，完成试验槽土体与外部的土体分离，形成完整的试验槽；拆除导向框架；举升千斤顶，并观测角度指示器，将试验槽的坡度增加至设定角度，该方法制备的试验槽具有下垫面代表性强，能方便地设定坡度与坡长等试验因素的优点。3、本发明的原状土土壤侵蚀变坡试验槽，不改变土壤结构与试验下垫面条件，试验代表性强；试验方法及相关装置可以快速地完成各种规格与坡度的试验槽制备；提高了野外土壤侵蚀试验的精度与效率。本发明试验装置结构简单，价格低廉，方便实用，工作可靠； 本发明试验装置的形成方法能够完成野外原状土试验槽的快速制备，并且能够方便地实现不同坡长及坡度的试验，因此，能够适应水土流失科学研究的快速发展及满足缩短土壤侵蚀研究试验周期的要求，可广泛用于水土流失的科学研究过程中。
图1是本发明装置结构示意2是本发明侧板结构示意3是本发明导向件结构示意4是本发明连接螺栓结构示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明的试验装置包括试验槽10和试验槽坡度调节装置20。本发明的试验槽10为方形体，其包括相互平行的两侧墙101、相互平行的两端墙 102、若干底部切断插板103和一导向框架104。两侧墙101均包括若干插设在土里的侧板 105，两端墙102均为一插设在土里的端板106 ；相邻两个侧板105之间通过侧连接件107连接，端板106与其相邻的侧板105之间通过角连接件108连接；各底部切断插板103均从一侧墙101上的侧板105穿入，垂直插入试验槽10内的土体，并从另一侧墙101上对应的侧板105穿出。导向框架104包括若干侧导向板109、两个端部导向板110和若干横向连接板111 ；若干侧导向板109分别对应设置在各侧板105的顶部，两个端部导向板110对应设置在两端板106的顶部，两端部导向板110均和与其相邻的侧导向板109连接；各横向连接板111均横跨在两侧墙101之间，横向连接板111的一端连接其中一侧墙101中的相邻两个侧导向板109，另一端连接另一侧墙101中对应的相邻两个侧导向板109。本发明的试验槽坡度调节装置20包括固定在侧板105上的角度指示装置201，以及设置在试验槽10 —端的千斤顶202。上述实施例中，相邻两个侧导向板109之间均设置有一导向件112 ；相邻两个侧板 105之间、底部切断插板103穿入的位置也均设置有一导向件112 ；端部导向板110上也设置有导向件(图中未示出)。导向件112只在需要导向时用，即导向框架104完成插入侧板 105与端板106时，侧墙101建立后插入底部切断插板103时，一旦这些插入件完成后，导向件112拆除，试验槽10用相应的连接件(侧连接件107，侧导向板109、端部导向板110和横向连接板111)连接固定。上述实施例中，侧导向板109和端部导向板110均为长条状板，在侧导向板109和端部导向板110上均对应设置有用于穿插侧板105和端板106的长条孔。上述实施例中，如图2所示，侧板105为方形板，其两端竖向分别间隔设置有若干连接孔113，侧板105下部横向间隔设置有若干用于穿插底部切断插板103的导向孔114， 相邻两导向孔114之间竖向间隔设置有若干连接孔113。侧板底部设置呈刀刃状115。上述实施例中，如图3所示，导向件112包括一方形板116，方形板116两侧对称设置有两个长条状导向孔，两个长条状导向孔上方的方形板116上对称设置有两个U型导向板 117。上述实施例中，如图1、图4所示，侧板105与侧连接件107的连接，导向件112与侧板105、侧导向板109的连接，侧板105、端板106与角连接件108的连接，侧导向板109 与横向连接板111的连接，侧导向板109和端部导向板110的连接均通过连接螺栓118实现，该连接螺栓118的端部为长方体119，长方体119上设置有螺杆120，螺杆120另一端设置有一螺母121。该连接螺栓118端部长方体119的宽度与螺杆120的外径相等，并略小于侧板105、端板106、侧导向板109和端部导向板110上的连接孔的横向尺寸。将连接螺栓118插入连接孔，(螺母121只起连接作用，用手或任何合适工具均可将连接螺栓118旋转90度)将连接螺栓118旋转90度即可将侧板105与侧连接件107连接；导向件112与侧板105、侧导向板109连接；侧板105、端板106与角连接件108 ；侧导向板109与横向连接板111连接；侧导向板109与端部导向板110连接。本发明试验装置的形成方法包括以下步骤1)根据野外土壤侵蚀试验要求，搭建导向框架104 设置两行侧导向板109和两个端部导向板110，其中一行侧导向板109中相邻两个侧导向板109连接同一横向连接板111 的一端，该横向连接板111的另一端连接另一行侧导向板109中的对应的相邻两个侧导向板109 ；两端部导向板110均和与其相邻的侧导向板109连接。2)设置试验槽10的两侧墙101和两端墙102 将导向件112设置在相邻两个侧导向板109之间，端部导向板110上也设置导向件112 ；将侧板105与端板106经导向框架 104和导向件垂直于地表压入土壤中设定的深度。3)将试验槽10四周沿导向框架104挖开，通过侧连接件107连接相邻两侧板105， 将各个侧板105连接为一整体；通过角连接件108连接端板106和与其相邻的侧板105，将端板106和侧板105连接为一整体。4)将试验槽10内的土体与外部的土体分离将导向件112设置在相邻两个侧板 105之间、底部切断插板103穿入的位置；逐一将底部切断插板103经侧板105上的导向孔 114和导向件112垂直于侧板105插入土体，并由另一对应侧板105上的导向孔114穿出。 至此，试验槽10的原状土原位制备过程完成。5)将整个导向框架104和导向件112拆除。6)将角度指示装置201利用连接螺栓118固定于侧板105上；将若干千斤顶202 连接于试验槽10的一端；举升千斤顶202，并观测角度指示器201，将试验槽10的坡度调整至设定坡度。至此，原状土土壤侵蚀变坡试验装置组装完成。本发明试验装置的形成方法可以概括为根据野外土壤侵蚀试验要求试验槽10 的大小，选择合适的侧导向板109与端部导向板110的组合，与横向连接板111连接组成导向框架104。将侧板105与端板106经导向件112与导向框架104垂直于地表压入土壤中设定的深度。将试验槽10四周沿导向框架104挖开，利用侧连接件107和角连接件108将各个侧板105及端板106连接。逐一将底部切断插板103经侧板105上的导向孔114与导向件112垂直于侧板105插入土体，并由另一对应侧板105上的导向孔114穿出，完成试验槽土体与外部的土体分离，形成完整的试验槽10。拆除导向框架104和导向件112。举升千斤顶202，并观测角度指示器201，将试验槽10的坡度增加至设定角度。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置，其特征在于它包括试验槽和试验槽坡度调节装置；所述试验槽包括两侧墙、两端墙、若干底部切断插板和一导向框架；所述两侧墙均包括若干插设在土里的侧板，所述两端墙均为插设在土里的一端板；相邻两所述侧板之间，以及两所述端板和与其相邻的所述侧板之间均通过连接件连接；各所述底部切断插板均从一所述侧墙上的所述侧板穿入，垂直插入所述试验槽内的土体，并从另一所述侧墙上对应的所述侧板穿出；所述导向框架包括对应设置在各所述侧板顶部的侧导向板，对应设置在两所述端板顶部的端部导向板，以及一端连接一所述侧墙中相邻两所述侧导向板，另一端连接另一所述侧墙中对应的相邻两所述侧导向板的横向连接板；两所述端部导向板均和与其相邻的所述侧导向板连接；所述试验槽坡度调节装置包括固定在所述侧板上的角度指示装置，以及设置在所述试验槽一端的千斤顶。
2.如权利要求1所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置，其特征在于相邻两所述侧导向板之间均设置有一导向件；相邻两所述侧板之间、所述底部切断插板穿入的位置也均设置有一导向件；所述端部导向板上也设置有导向件；所述导向件包括一方形板，所述方形板两侧对称设置有两个长条状导向孔，两所述长条状导向孔上方的所述方形板上对称设置有两个U型导向板。
3.如权利要求1所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置，其特征在于所述侧导向板和端部导向板均为长条状板，在所述侧导向板和端部导向板上均设置有用于对应穿插所述侧板和端板的长条孔。
4.如权利要求2所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置，其特征在于所述侧导向板和端部导向板均为长条状板，在所述侧导向板和端部导向板上均设置有用于对应穿插所述侧板和端板的长条孔。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置，其特征在于 所述侧板为方形板，其两端竖向分别间隔设置有若干连接孔，所述侧板下部横向间隔设置有若干用于穿插所述底部切断插板的导向孔，相邻两所述导向孔之间也竖向间隔设置有若干连接孔，所述侧板底部设置呈刀刃状。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置，其特征在于 所述连接件、导向件的设置，所述侧导向板与所述横向连接板、端部导向板的连接，均通过连接螺栓实现，所述连接螺栓的端部为长方体，所述长方体上设置有螺杆，所述螺杆另一端设置有一螺母；所述连接螺栓端部所述长方体的宽度等于所述螺杆的外径。
7.如权利要求5所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置，其特征在于所述连接件、 导向件的设置，所述侧导向板与所述横向连接板、端部导向板的连接，均通过连接螺栓实现，所述连接螺栓的端部为长方体，所述长方体上设置有螺杆，所述螺杆另一端设置有一螺母；所述连接螺栓端部所述长方体的宽度等于所述螺杆的外径。
8.—种如权利要求1 7任一项所述原状土土壤侵蚀变坡试验装置的形成方法，其包括以下步骤1)根据野外土壤侵蚀试验要求试验槽的大小，选择合适的侧导向板和端部导向板组合，并与横向连接板连接组成导向框架；2)将侧板和端板经过导向框架垂直于地表压入土壤中设定的深度；3)将试验槽四周沿导向框架挖开，利用连接件将相邻侧板，以及端板与相邻侧板连接；4)逐一将底部切断插板经一侧的侧板垂直插入土体，并由另一对应的侧板穿出，完成试验槽土体与外部的土体分离，形成完整的试验槽；5)拆除导向框架，举升千斤顶，并观测角度指示器，将试验槽的坡度增加至设定角度， 试验装置设置完成。
9.如权利要求8所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置的形成方法，其特征在于 所述步骤2、中，插设侧板和端板时，在相邻两个侧导向板之间，以及端部导向板上设置导向件，所述步骤4)完成后，拆除导向件。
10.如权利要求8或9所述的一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置的形成方法，其特征在于所述步骤4)中，插设底部切断插板时，在相邻两个侧板之间、底部切断插板穿入的位置设置导向件，所述步骤4)完成后，拆除导向件。
全文摘要
本发明涉及一种原状土土壤侵蚀变坡试验装置及其形成方法，其特征在于它包括试验槽和试验槽坡度调节装置；试验槽包括两侧墙、两端墙、若干底部切断插板和一导向框架；两侧墙均包括若干插设在土里的侧板，两端墙均为插设在土里的一端板；相邻两侧板之间，以及两端板和与其相邻的侧板之间均通过连接件连接；各底部切断插板均从一侧墙上的侧板穿入，垂直插入试验槽内的土体，并从另一侧墙上对应的侧板穿出；导向框架包括对应设置在各侧板顶部的侧导向板，对应设置在两端板顶部的端部导向板，连接两侧墙之间相邻两侧导向板的横向连接板；两端部导向板均和与其相邻的侧导向板连接；试验槽坡度调节装置包括固定在侧板上的角度指示装置，以及设置在试验槽一端的千斤顶。
文档编号G01N33/24GK102565308SQ20121004199
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者王伟, 雷廷武 申请人:中国农业大学