一种适用于丘陵坡耕地或梯田的定量地表径流监测装置

1.本发明专利涉及农田面源污染监测技术领域，具体涉及一种适用于丘陵坡耕地或梯田的定量地表径流监测装置。


背景技术：

2.随着农业集约化种植，化肥的大量施入农田，使土壤中的氮磷累积严重，如果再遇降雨，很容易使土壤中的氮磷径流流失。农田养分通过地表径流进入水环境已造成地表水富营养化、生态环境质量下降等问题，是形成农田面源污染的重要原因之一。只有通过农田面源污染监测，才能更清楚了解农田养分流失的过程和发生特征，从而有针对地制定农田面源污染防控策略。如何监测农田地表径流。目前农田径流监测研究主要是对径流总量及其浓度进行监测，常用的监测装置与方法主要有径流场、径流小区、径流池。而这些装置一般都采用钢筋混凝土或砖混结构，工程量大、造价高、维护成本高、不能移动、径流液量少的时候不容易收集，另最主要的是对原状土壤产生了扰动，从而影响径流水水质与原始状态差异较大。比如专利公告号为cn 101246093 b发明专利。也有好多新型设计的径流箱，专利公告号为cn105004577a、cn 105403269 b、cn203053962 u、cn105136524 a和cn 114894543 a等专利对径流箱设计复杂、制作工艺复杂、成本偏高、清洗复杂，专利cn105136524 a的过滤膜成分复杂，含有钠、硫和铵离子势必影响径流水中这些元素含量。因此，有必要开发旱作农田径流水收集设计简易、制作工艺简单、容易清洗、成本较低、安装简便、对要监测土壤的扰动少，并能定量监测的径流监测装置。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种适用于丘陵坡耕地或梯田的定量地表径流监测装置，所述装置由径流水收集装置1、储水装置4、分流装置8通过管道依次连接。
4.具体的，所述径流水收集装置为pvc板组装成的上下无盖的长方体或正方体，pvc板连接处使用螺丝固定，并用密封胶密封；径流水收集装置上设有两个不同高度的出水口2、3来控制出水高度，两个出水口汇于同一个管道，再与储水装置连接，出水口管道上均设有阀门。实际使用过程中，根据种植作物来选择不同高度的出水口。
5.具体的，所述径流水收集装置两个出水口对应内壁处有过滤装置13，该过滤装置为带孔的带盖长方体。使用时在该长方体内填满过滤材料，过滤材料为用尼龙袋装着的不同粒径的石英石。
6.具体的，所述储水装置4和分流装置8均为带盖的pvc圆桶，储水装置侧面靠近顶端位置的溢出口与分流装置通过管道相连，储水装置和分流装置均设有刻度线用于准确获取液位信息；底部均设有排水（沙）口5、11，便于排出沉积于底部的径流水携带的泥沙；分流装置侧面靠近顶端的位置设有溢出口10，溢出口弯管垂直地面的管道上装有流量计9。
7.具体的，所述储水装置和分流装置内均设有泥沙清洗装置/搅拌混匀装置7，由轴、刷头和摇把手6组成，轴穿过储水装置和分流装置顶盖中央并垂直于桶底，刷头和摇把手分
别位于轴的两端；刷头一侧为刮板，一侧为毛刷，位于储水装置和分流装置内部。通过转动摇把手，可以对储水装置和分流装置内进行彻底清洗。
8.具体的，储水装置、分流装置分别放置于正方形底座上，底座12四个角固定于径流水收集装置相邻较低的地面。
9.本装置还可用于监测丘陵坡耕地或梯田水土流失，当采用所述装置监测水土流失情况时，所述径流水收集装置两个出水口对应内壁处的过滤装置不填入过滤材料；径流水进入储水装置后，转动摇把手，使收集的径流水混合成均一的溶液，再从底部排水（沙）口取样分析泥沙含量，从而监测水土流失情况。
10.本发明的优势在于：本发明用于丘陵坡耕地或梯田的地表径流和水土流失情况监测，适用于不同的种植作物和种植制度，对要监测土壤的扰动少，结构简单、造价低廉，便于安装、易清洗、实施，占地面积小，计量精确、结果可靠，能够同时实现径流量的精确计量和径流样品采集。
附图说明
11.图1 本发明地表径流监测装置结构示意图；图2 本发明地表径流监测装置俯视图；其中：1径流水收集装置，2径流水收集装置高出水口，3径流水收集装置低出水口，4储水装置，5储水装置排沙（水）口，6摇把手，7泥沙清洗装置/搅拌混匀装置，8分流装置，9流量计，10溢出口，11分流装置排沙（水）口，12底板，13过滤装置。
具体实施方式
12.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.实施例1如图1、图2所示，一种适用于丘陵坡耕地或梯田的定量地表径流监测装置，径流水收集装置1由pvc板组装成的上下无盖的长方体，长为2米，宽为1米，高为50cm，pvc板连接之处使用螺丝固定，并用密封胶密封。将该装置安装在所监测小区的适当位置，地下埋深15cm。将过滤材料2mm-10mm石英石1份、10-15mm石英石2份、15mm-30mm石英石1份，混合后装进弹性尼龙网里，再放入过滤装置13。径流收集装置设置不同高度的出水口2、3。根据种植作物来选择不同高度的出水口，小麦选出水口2，垄作作物比如甘薯选出水口3，如当季种小麦，关闭出水口3，打开出水口2。当不同作物轮作时，通过出水口切换即可实现监测，无需更换装置，适用范围广。两个出水口汇于同一个管道，最后进入储水装置4，储水装置溢出管道接分流装置，储水装置和分流装置上均有刻度线，底部均设有排沙口5、11。储水装置和分流装置内安装泥沙清洗装置/搅拌混匀装置7，包括轴、洗刷和摇把手6。储水装置、分流装置分别放置于正方形底座上，底座12四个角固定于径流水收集装置相邻较低的地面。利用刻度和流量计可以计算径流总水量，从排水（沙）口收集径流水样以测定径流水中的养分含量。
14.本发明在计算丘陵区或梯田旱作农田径流进入环境污染负荷研究时，可以准确地测定径流水量、径流水氮磷浓度，还可用于丘陵区或梯田水土流失情况监测，适用于不同种
植作物和种植制度，使丘陵区或梯田旱作农田径流监测简单、成本低廉，装置对要监测土壤的扰动少、安装简便、操作容易、占地面积小、计量准确、实施方便。


技术特征：
1.一种适用于丘陵坡耕地或梯田的地表径流监测装置，包括径流水收集装置、储水装置、分流装置，其特征在于，所述径流水收集装置、储水装置、分流装置通过管道依次连接。2.根据权利要求1所述的一种地表径流监测装置，其特征在于，所述径流水收集装置为pvc板组装成的上下无盖的长方体或正方体，pvc板连接处使用螺丝固定，并用密封胶密封；径流水收集装置设有两个不同高度的出水口，两个出水口管道汇于同一个管道，再与储水装置连接，出水口管道上均设有阀门。3.根据权利要求2所述的一种地表径流监测装置，其特征在于，所述径流水收集装置两个出水口对应内壁处有过滤装置，该过滤装置为带孔的带盖长方体，使用时在该长方体内填满过滤材料，过滤材料为尼龙袋装的不同粒径的石英石。4.根据权利要求2所述的一种地表径流监测装置，其特征在于，所述储水装置和分流装置均为带盖的pvc圆桶，储水装置侧面靠近顶端位置的溢出口与分流装置通过管道相连，储水装置和分流装置均设有刻度线，底部均设有排水（沙）口，侧面靠近顶端的位置设有溢出口，溢出口弯管垂直地面的管道上装有流量计。5.根据权利要求2所述的一种地表径流监测装置，其特征在于，所述储水装置和分流装置内均设有泥沙清洗装置/搅拌混匀装置，由轴、刷头和摇把手组成，轴穿过储水装置和分流装置顶盖中央并垂直于桶底，刷头和摇把手分别位于轴的两端；刷头一侧为刮板，一侧为毛刷，位于储水装置和分流装置内部。6.根据权利要求1所述的一种地表径流监测装置，其特征在于，储水装置、分流装置分别放置于正方形底座上，底座（12）四个角固定于径流水收集装置相邻较低的地面。7.根据权利要求3所述的一种地表径流监测装置，其特征在于，所述装置用于监测水土流失情况时，所述径流水收集装置两个出水口对应内壁处的过滤装置不填入过滤材料。

技术总结
本发明公开了一种适用于丘陵坡耕地或梯田的定量地表径流监测装置，由径流水收集装置、储水装置、分流装置组成。所述径流水收集装置为PVC板组装成的上下无盖的长方体或正方体，径流水收集装置上设有两个不同高度的出水口来控制出水高度，两个出水口汇于同一个管道，再与储水装置连接，储水装置侧面靠近顶端位置的溢出口与分流装置通过管道相连，储水装置和分流装置均设有刻度线，底部均设有排水（沙）口，分流装置侧面靠近顶端的位置设有溢出口，溢出口装有流量计。本装置对要监测土壤的扰动少，还可用于监测水土流失情况，结构简单、造价低廉，便于安装，占地面积小，计量准确，结果可靠、实施方便、简单易行等特点。简单易行等特点。简单易行等特点。


技术研发人员：许仙菊 徐聪 丁晨 姜晓蕊 丁爱芳 汪吉东 张永春 宁运旺 马洪波 张辉
受保护的技术使用者：江苏省农业科学院
技术研发日：2022.10.27
技术公布日：2023/1/31