高陡边坡水土流失野外模拟测试系统及其操作方法与流程

本发明属于水土流失模拟，具体涉及高陡边坡水土流失野外模拟测试系统及其操作方法。

背景技术：

1、水土流失是指由于自然或人为因素的影响、雨水不能就地消纳、顺势下流、冲刷土壤，造成水分和土壤同时流失的现象。主要原因是地面坡度大、土地利用不当、地面植被遭破坏、耕作技术不合理、土质松散、滥伐森林、过度放牧等。水土流失的危害主要表现在：土壤耕作层被侵蚀、破坏，使土地肥力日趋衰竭；淤塞河流、渠道、水库，降低水利工程效益，甚至导致水旱灾害发生，严重影响工农业生产；水土流失对山区农业生产及下游河道带来严重威胁。

2、现有水土流失模拟对流域水土流失数据监测不准确，对于不同情况下的水土流失现象不能精准分析，而室内模拟径流小区无论在坡长、坡度及精度方面难以满足要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供高陡边坡水土流失野外模拟测试系统及其操作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、高陡边坡水土流失野外模拟测试系统及其操作方法，包括：数据采集模块、条件确定模块、实验测试模块、结果分析模块，所述数据采集模块用于获取野外实地信息和历史降雨信息，所述条件确定模块用于依次确定水土流失模拟的实验条件信息，所述实验测试模块用于在目标区域模拟降雨测定水土信息变化，所述结果分析模块用于将测试结果结合之前获得的信息进行分析。

4、优选的，所述野外实地信息包括下垫面特征(植被、物质组成、土壤类型、地形、土壤初始含水量、坡长及坡度等)和当地气象条件，所述历史降雨信息包括降雨区域、降雨量、雨水强度、降雨过程等，所述数据采集模块获取当地地理环境(水土方面)的变化历史信息，同时根据获得的信息进行分析在野外实地选取合适的位置作为目标区域。

5、优选的，所述实验条件确定包括1)降雨强度与降雨历时选择，2)实验区的选择与径流小区的布设，3)不同坡度、植被覆盖度、结皮覆盖度多因子设计，所述1)中选择在控制条件下在实地进行人工模拟降雨实验，降雨历时随着降雨强度的增大而减少，实验设计降雨强度为1～3mm/min之间，降雨历时为45min以内。

6、优选的，所述2)中选取高陡边坡为坡度条件区域，径流小区边界由防水板密封并高出地面20cm，入土深度为10cm，实验前用防雨帆布将其覆盖，所述3)中坡度确定为高陡边坡条件，对于不同植被覆盖度和结皮覆盖度条件，选择土壤类型、土壤性质基本一致的坡地进行模拟降雨实验，所述3)中植被覆盖度和结皮覆盖度可通过点测法、空间定量计法、阴影法等进行获取。

7、优选的，所述实验测试模块中在实验前测定实验小区的坡度、植被覆盖度、生物结皮覆盖度、土壤初始含水率等信息，测定土壤初始含水率取样地点选择在距离实验小区边界旁，均匀布置在坡前、坡中、坡下，取样深度为地表下超过10cm处，计算平均值待用，测定土壤信息的操作和上面同样，区别为取样深度为地表下超过20cm。

8、优选的，所述实验测试模块中在模拟降雨时测定产流时刻、雨后含水率、土壤信息、坡下水流水样，雨后含水率和土壤信息的测定取样方法和上面同样，所述结果分析模块将目标区域前后数据信息进行比对分析，得到目标区域在降雨侵蚀下的水土变化情况，所述结果分析模块对不同影响因子变量的模拟实验结果进行精确分析，确定单因素对水土变化情况的作用效果。

9、高陡边坡水土流失野外模拟测试系统的操作方法，包括：s1：根据野外实地调查与资料分析，在野外实地选择适合的目标区域作为实验区域；

10、s2：在目标区域选取径流小区并在其边界由防水板密封并高出地面20cm，入土深度为10cm，用防雨帆布将其覆盖；

11、s3：实验准备后在径流小区进行模拟实验，实验前对选取的径流小区的各项条件信息进行测定记录；

12、s4：模拟降雨观察并记录实验过程，实验后对径流小区实验后的各项条件信息进行重新测定记录；

13、s5：实验完成后，对径流小区的数据进行比对分析，测算总体的水土变化情况；

14、s6：在其他条件基本一致的情况下，进行不同植被覆盖率、不同生物结皮覆盖度的模拟降雨实验。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明在野外实地进行设定雨强下的模拟降雨实验获得土壤侵蚀信息，对影响土壤侵蚀的各环境要素进行比较分析，提高对水土流失的情况分析的精确，实现高陡边坡的模拟降雨实验，有利于人为控制因素的变化，有利于定性、定量分析影响土壤要素。

技术特征：

1.高陡边坡水土流失野外模拟测试系统，其特征在于，包括：数据采集模块、条件确定模块、实验测试模块、结果分析模块，所述数据采集模块用于获取野外实地信息和历史降雨信息，所述条件确定模块用于依次确定水土流失模拟的实验条件信息，所述实验测试模块用于在目标区域模拟降雨测定水土信息变化，所述结果分析模块用于将测试结果结合之前获得的信息进行分析。

2.根据权利要求1所述的高陡边坡水土流失野外模拟测试系统，其特征在于：所述野外实地信息包括下垫面特征(植被、物质组成、土壤类型、地形、土壤初始含水量、坡长及坡度等)和当地气象条件，所述历史降雨信息包括降雨区域、降雨量、雨水强度、降雨过程等，所述数据采集模块获取当地地理环境(水土方面)的变化历史信息，同时根据获得的信息进行分析在野外实地选取合适的位置作为目标区域。

3.根据权利要求1所述的高陡边坡水土流失野外模拟测试系统，其特征在于：所述实验条件确定包括1)降雨强度与降雨历时选择，2)实验区的选择与径流小区的布设，3)不同坡度、植被覆盖度、结皮覆盖度多因子设计，所述1)中选择在控制条件下在实地进行人工模拟降雨实验，降雨历时随着降雨强度的增大而减少，实验设计降雨强度为1～3mm/min之间，降雨历时为45min以内。

4.根据权利要求1或3所述的高陡边坡水土流失野外模拟测试系统，其特征在于：所述2)中选取高陡边坡为坡度条件区域，径流小区边界由防水板密封并高出地面20cm，入土深度为10cm，实验前用防雨帆布将其覆盖，所述3)中坡度确定为高陡边坡条件，对于不同植被覆盖度和结皮覆盖度条件，选择土壤类型、土壤性质基本一致的坡地进行模拟降雨实验，所述3)中植被覆盖度和结皮覆盖度可通过点测法、空间定量计法、阴影法等进行获取。

5.根据权利要求1所述的高陡边坡水土流失野外模拟测试系统，其特征在于：所述实验测试模块中在实验前测定实验小区的坡度、植被覆盖度、生物结皮覆盖度、土壤初始含水率等信息，测定土壤初始含水率取样地点选择在距离实验小区边界旁，均匀布置在坡前、坡中、坡下，取样深度为地表下超过10cm处，计算平均值待用，测定土壤信息的操作和上面同样，区别为取样深度为地表下超过20cm。

6.根据权利要求1或5所述的高陡边坡水土流失野外模拟测试系统，其特征在于：所述实验测试模块中在模拟降雨时测定产流时刻、雨后含水率、土壤信息、坡下水流水样，雨后含水率和土壤信息的测定取样方法和上面同样，所述结果分析模块将目标区域前后数据信息进行比对分析，得到目标区域在降雨侵蚀下的水土变化情况，所述结果分析模块对不同影响因子变量的模拟实验结果进行精确分析，确定单因素对水土变化情况的作用效果。

7.权利要求1所述的高陡边坡水土流失野外模拟测试系统的操作方法，其特征在于，包括：s1：根据野外实地调查与资料分析，在野外实地选择适合的目标区域作为实验区域；

技术总结
本发明涉及水土流失模拟技术领域，具体公开了高陡边坡水土流失野外模拟测试系统及其操作方法，包括：数据采集模块、条件确定模块、实验测试模块、结果分析模块，数据采集模块用于获取野外实地信息和历史降雨信息，条件确定模块用于依次确定水土流失模拟的实验条件信息，实验测试模块用于在目标区域模拟降雨测定水土信息变化，结果分析模块用于将测试结果结合之前获得的信息进行分析；本发明在野外实地进行设定雨强下的模拟降雨实验获得土壤侵蚀信息，对影响土壤侵蚀的各环境要素进行比较分析，提高对水土流失的情况分析的精确，实现高陡边坡的模拟降雨实验，有利于人为控制因素的变化，有利于定性、定量分析影响土壤要素。

技术研发人员：张红峰,衣强,杨平军,杨万利,崔云龙
受保护的技术使用者：河南省嵩县水土保持科学研究所（嵩县水土保持监测站）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15