一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置

1.本实用新型涉及水文数据监测装置技术领域，具体涉及一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置。


背景技术：

2.喀斯特地区水土流失危害严重，然而由于独特的地上地下二元结构，导致对地下土壤的流失量的监测极其困难。土壤通常是在重力的作用下随水向下流失，洞穴滴水则为地下土壤流失的监测提供了契机。对洞穴水沙的监测，常规手段是直接在洞穴滴水点下方放置敞口瓶，监测人员在一旁记录时间和滴水数量，最终计算滴率，并收集敞口瓶中的水，用于室内测量分析（例如含沙量、养分、元素等）。滴率会随降雨发生变化，其值不会保持恒定，所以对于收集滴水的总量（用于计算对应时间内的土壤流失量）和反映滴水随降雨的响应过程通过常规手段无法实现。而且常规手段需要操作人员每次在洞内操作较长时间，加之滴水的监测一般要持续数年，故而在劳动力成本上也存在极大的负担。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，以解决当前在使用常规方法中存在的无法获得长时间尺度、高分辨率的洞穴滴水的水沙数据问题，以及在监测洞穴水沙过程中所存在的操作繁琐、费时费力且收集的数据不理想的问题。
4.为解决上述问题，本实用新型提供了如下技术方案：
5.一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置；它包括收集桶；在收集桶的外部放置有保护箱，且在收集桶的桶盖上安装有雨量计；雨量计的出水口伸入收集桶的内腔进行设置；保护箱的箱门设置在侧端面，且在保护箱顶部与雨量计进水口相对的位置处开有通孔；在收集桶的内腔中可拆卸地安装有滤沙层，且在收集桶的底部还设置有排水口。
6.优选的，在保护箱顶部的通孔位置安装有漏斗；漏斗的底部与雨量计相接，且漏斗上顶侧的面积大小与雨量计的进水口的面积大小相同。
7.进一步的，漏斗为一个漏斗颈长度可伸缩的环节式漏斗，且漏斗上部的安装高度至少超过保护箱顶面高度10cm。
8.优选的，在漏斗与保护箱的连接位置处还设置有防渗装置。
9.优选的，保护箱的下底部无封口，且在保护箱底部的周侧位置设置有溢水槽；在保护箱的内侧壁上还设置有文档夹层；在收集桶的排水口位置设置有阀门。
10.优选的，在保护箱的内腔还设置有对收集桶起到限位作用的辅助支架。
11.优选的，雨量计为一个使用电池供电的翻斗式雨量计，其可拆卸地安装在桶盖上；且雨量计的数据记录时间间隔设置为15min。
12.本实用新型有益效果：
13.本实用新型针对现有洞穴水沙观测所存在的不足设计了一种新的结构，其通过在
收集桶外部设置了一个保护箱，利用相对密闭的箱体对内部监测装置进行保护，此外为了收集滴水的总量和反映水沙随降雨的响应过程，还在保护箱及收集桶上分别设置了漏斗和雨量计，并将漏斗的出水端与雨量计的进水端相对放置，使得滴水通过漏斗进入雨量计，能有效减少滴水飞溅造成的土壤和滴水损失。考虑到每月采集一次收集桶内的水沙，在收集桶中还额外安装了可拆卸的滤沙层和与外部进行连接的排水口，便于水沙的采集和外排。
附图说明
14.图1是本实用新型在实施例中的结构示意图；
15.附图标记说明：1、收集桶，1a、桶盖，1b、滤沙层， 2、保护箱，2a、箱门，2b、文档夹层，3、雨量计，4、漏斗，5、阀门，6、辅助支架。
具体实施方式
16.下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍：
17.实施例：
18.参照图1，本实施例提供一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置；它包括收集桶1；在收集桶1的外部放置有保护箱2，且在收集桶1的桶盖1a上安装有雨量计3；雨量计3的出水口伸入收集桶1的内腔进行设置；保护箱2的箱门2a设置在侧端面，且在保护箱2顶部与雨量计3进水口相对的位置处开有通孔；在收集桶1的内腔中可拆卸地安装有滤沙层1b，且在收集桶1的底部还设置有排水口。本实施例中保护箱2的尺寸为1m*1m*1.4m的方形结构，收集桶1的高度为0.8m。本实施例中所使用的滤沙层为一个可拆卸的双层内凹型过滤结构，水分可通过滤沙层进入到下部，而随水分滴下沉淀的沙将会被过滤，以便于操作人员后期进行处理。
19.在保护箱2顶部的通孔位置安装有漏斗4；漏斗4的底部与雨量计3相接，且漏斗4上顶侧的面积大小与雨量计3的进水口的面积大小相同。将漏斗4与雨量计3收集水分的面积大小进行适应性处理是为了保证数据记录的可靠性。
20.漏斗4为一个漏斗颈长度可伸缩的环节式漏斗，且漏斗4上部的安装高度至少超过保护箱2顶面高度10cm。可调节高度的漏斗4能够根据具体使用的位置进行高度调整以适应不同的环境；考虑到洞穴滴水可能会从保护箱顶面的周侧溅落到漏斗4中，故而将漏斗4的上部相对保护箱2的顶面进行了拔高。
21.在漏斗4与保护箱2的连接位置处还设置有防渗装置。本实施例中的防渗装置使用的是提前布置的并进行了凝固处理的玻璃胶；可以考虑的是，除了使用玻璃胶等防渗结构外，同样可以使用诸如塑料薄膜等其他能够防止水分沿漏斗4与保护箱2的连接位置渗入的防渗材料或结构。
22.保护箱2的下底部无封口，且在保护箱2底部的周侧位置设置有溢水槽；在保护箱2的内侧壁上还设置有文档夹层2b；在收集桶1的排水口位置设置有阀门5。考虑到一般会对洞穴中的多点进行测量，提前在不同的收集桶中利用文档夹层来放置用于进行数据记录的计数本能够有效保证数据的可靠。
23.在保护箱2的内腔还设置有对收集桶1起到限位作用的辅助支架6。辅助支架6的结构可参考图2，在本实施例中辅助支架6为一组可调间距的栅格杆结构；由于收集桶1为一个
圆台结构，其下部能够卡在辅助支架的栅格中，从而实现保护箱对于收集桶的固定功能。
24.雨量计3为一个使用电池供电的翻斗式雨量计，其可拆卸地安装在桶盖1a上；且雨量计3的数据记录时间间隔设置为15min。


技术特征：
1.一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，它包括收集桶（1）；其特征在于：在收集桶（1）的外部放置有保护箱（2），且在收集桶（1）的桶盖（1a）上安装有雨量计（3）；雨量计（3）的出水口伸入收集桶（1）的内腔进行设置；保护箱（2）的箱门（2a）设置在侧端面，且在保护箱（2）顶部与雨量计（3）进水口相对的位置处开有通孔；在收集桶（1）的内腔中可拆卸地安装有滤沙层（1b），且在收集桶（1）的底部还设置有排水口。2.根据权利要求1所述的一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，其特征在于：在保护箱（2）顶部的通孔位置安装有漏斗（4）；漏斗（4）的底部与雨量计（3）相接，且漏斗（4）上顶侧的面积大小与雨量计（3）的进水口的面积大小相同。3.根据权利要求2所述的一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，其特征在于：漏斗（4）为一个漏斗颈长度可伸缩的环节式漏斗，且漏斗（4）上部的安装高度至少超过保护箱（2）顶面高度10cm。4.根据权利要求2所述的一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，其特征在于：在漏斗（4）与保护箱（2）的连接位置处还设置有防渗装置。5.根据权利要求1所述的一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，其特征在于：保护箱（2）的下底部无封口，且在保护箱（2）底部的周侧位置设置有溢水槽；在保护箱（2）的内侧壁上还设置有文档夹层（2b）；在收集桶（1）的排水口位置设置有阀门（5）。6.根据权利要求1所述的一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，其特征在于：在保护箱（2）的内腔还设置有对收集桶（1）起到限位作用的辅助支架（6）。7.根据权利要求1所述的一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，其特征在于：雨量计（3）为一个使用电池供电的翻斗式雨量计，其可拆卸地安装在桶盖（1a）上；且雨量计（3）的数据记录时间间隔设置为15min。

技术总结
本实用新型公开了一种喀斯特洞穴滴水的水沙观测装置，属于水文数据检测装置技术领域；它包括收集桶；在收集桶的外部放置有保护箱，且在收集桶的桶盖上安装有雨量计；雨量计的出水口伸入收集桶的内腔进行设置；保护箱的箱门设置在侧端面，且在保护箱顶部与雨量计进水口相对的位置处开有通孔；在收集桶的内腔中可拆卸地安装有滤沙层，且在收集桶的底部还设置有排水口；本实用新型有效地解决了当前在使用常规方法中存在的无法获得长时间尺度、高分辨率的洞穴滴水的水沙数据问题，以及在监测洞穴水沙过程中所存在的操作繁琐、费时费力且收集的数据不理想的问题。集的数据不理想的问题。集的数据不理想的问题。


技术研发人员：何江湖 张科利 柯奇画 曹洋
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：2021.05.18
技术公布日：2021/12/7