径流小区土壤水分及出流监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种径流小区土壤水分及出流监测系统，该系统包括：径流小区，包括基岩层、设置在所述基岩层上方的土壤层；出流收集槽，设置在所述径流小区的下游端，导流管，与所述出流收集槽相连；三角量水堰，通过第一出流导管与所述出流收集槽相连；液位传感器，设置在所述三角量水堰内；集水桶，通过第二出流导管与所述三角量水堰相连。本实用新型专利技术提供了一种径流小区土壤水分及出流监测系统，能够实时监测径流小区的土壤水入渗地表、地下出流过程，精度高。

Monitoring system for soil moisture and outflow in runoff plots

The utility model provides a monitoring system for soil moisture and outflow in a runoff plot, which comprises a runoff plot, including a bedrock layer and a soil layer arranged above the bedrock layer; an outflow collecting trough is arranged at the downstream end of the runoff plot, a diversion pipe is connected with the outflow collecting trough; a triangular weir is connected with the outflow collecting trough, and is communicated with the outflow collecting trough. The water level sensor is arranged in the triangular weir, and the water collecting bucket is connected with the triangular weir through the second outflow duct. The utility model provides a monitoring system for soil moisture and outflow in a runoff plot, which can monitor the process of soil water infiltration into the surface and underground outflow in a runoff plot in real time, and has high precision.

【技术实现步骤摘要】
径流小区土壤水分及出流监测系统
本技术涉及水文水资源工程、水土保持实验的径流小区土壤水分及出流监测领域，尤其涉及一种径流小区土壤水分及出流监测系统。
技术介绍
国内外径流小区测量降雨产汇流，只关注地表径流，流量采用体积法，即采用圆柱桶存放出流水量，人工测量桶内水位高度,然后计算总出流量；为了研究降雨产汇流的机理，需要知道降雨入渗过程，地表产流量、地下基岩产流量，因此如何测量土壤层的土壤水入渗情况、地表和地下出流的过程仍是该领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本技术而学习。为克服现有技术的问题，本技术提供一种径流小区土壤水分及出流监测系统，包括：径流小区，包括基岩层、设置在所述基岩层上方的土壤层；出流收集槽，设置在所述径流小区的下游端，三角量水堰，通过第一出流导管与所述出流收集槽相连；液位传感器，设置在所述三角量水堰内；集水桶，通过第二出流导管与所述三角量水堰相连。在一个可能的设计中，所述出流收集槽包括设置在所述土壤层的端部的地表出流收集槽以及设置在所述基岩层的端部的基岩层出流收集槽。在一个可能的设计中，所述地表出流收集槽或所述基岩层出流收集槽是直径为5-15cm的半圆形或弧形凹槽。在一个可能的设计中，还包括雨水挡板，设置在所述出流收集槽的上方。在一个可能的设计中，还包括：土壤水分提取器，一端与所述土壤层相连，另一端连接收集瓶；土壤水分传感器，设置在所述土壤层中；多个土壤水势传感器，垂直间隔分布在所述土壤层中；数据采集器，与所述土壤水分传感器、土壤水势传感器相连。在一个可能的设计中，所述三角量水堰的堰角的角度为15-25°，距离底部为8-15cm。在一个可能的设计中，所述三角量水堰中设有稳水挡板，所述稳水挡板上设有稳水孔。在一个可能的设计中，所述液位传感器设置在所述稳水挡板上。本技术提供了一种径流小区土壤水分及出流监测系统，能够实时监测径流小区的土壤水入渗地表、地下出流过程，精度高。通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。附图说明下面通过参考附图并结合实例具体地描述本技术，本技术的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本技术的解释说明，而不构成对本技术的任何意义上的限制，在附图中：图1为本技术实施例的径流小区土壤水分及出流监测系统的示意图。图2为本技术另一实施例的径流小区土壤水分及出流监测系统的示意图。具体实施方式如图1所示，本技术提供一种径流小区土壤水分及出流监测系统，包括径流小区10、出流收集槽20、三角量水堰30、液位传感器31。其中，径流小区10包括基岩层12、设置在基岩层12上方的土壤层11；本实施例中，径流小区10长15米、宽5米，上层为土壤层，下层为基岩层，周围用10cm厚的水泥围挡，水泥的深度直接到基岩表面以下20cm。出流收集槽20设置在径流小区10的下游端，包括设置在土壤层的端部的地表出流收集槽21以及设置在基岩层的端部的基岩层出流收集槽22。本实施例中，地表出流收集槽21或基岩层出流收集槽22是直径为5-15cm；例如是10cm的半圆形或弧形凹槽。地表出流收集槽21与基岩层出流收集槽22可以是在竖直方向上相邻的，此外，基岩层出流收集槽22在土壤层与基岩层的交界面上可以用插入一定宽度，例如20cm宽的不锈钢钢板进去。三角量水堰30通过第一出流导管51与出流收集槽20相连；第一出流导管51把径流小区的出流引入到三角量水堰30，本实施例中，三角量水堰长40cm，宽20cm，高30cm，堰中设有稳水挡板，稳水挡板上有稳水孔，稳水孔为直径为是1cm的孔，目的是稳定水流，堰角的角度为15-25°，例如是20°，距离底部8-15cm，例如为10cm。液位传感器30设置在三角量水堰30内；更具体地，液位传感器30位于稳水挡板靠近堰角的一面。集水桶40通过第二出流导管52与三角量水堰30相连。为了验证每次降雨的总量可以用测量集水桶的高度乘以底面积得到体积，也可以取样化验水质和同位素。请同时参照图2，本实施例中，还包括雨水挡板23，设置在出流收集槽20的上方，更具体地是地表出流收集槽21的上方，以防止雨水溅入所述出流收集槽20。还包括：土壤水分提取器61，一端与土壤层相连，另一端连接收集瓶62；该收集瓶62可以为500ml，多个收集瓶62可以放到一个PVC的盒子里。土壤水分传感器63，设置在土壤层10中；多个土壤水势传感器64，垂直间隔分布在土壤层中；例如，垂直分布为4层，深度分别为10,20,30,50cm。数据采集器65，与土壤水分传感器63、土壤水势传感器64相连。此外，数据采集器65还与液位传感器31相连，用于收集液位传感器31的数据。在具体实施时，数据采集器65通过有线方式采集土壤水分传感器和土壤水势传感器，液位传感器的数据，采集时间的间隔可以为1min。本技术还提供一种径流小区土壤水分及出流监测方法，包括步骤：S1、降雨时，利用本技术提供的径流小区土壤水分及出流监测系统收集雨水；天然降雨后，当径流小区产流，进入出流收集槽，经过出流导管进入三角量水堰，水位传感器记录三角量水堰内水位。S2、计算流量；若雨水未从径流小区土壤水分及出流监测系统中的三角量水堰内流出，一般地，此时液位传感器水位ht<0.1m，流量为：Qt＝(ht-ht-1)*a*b/Δt其中，ht为t时刻液位传感器测量的水位高度；Qt为t时刻的流量；若雨水从三角量水堰内流出，一般地，此时液位传感器水位ht>0.1m，则流量为：其中，ht为t时刻液位传感器测量的水位高度；Qt为t时刻的流量。此外，在降雨结束后，还可以包括测量径流小区土壤水分及出流监测系统中的集水桶的水位高度，得到每次降雨径流小区出流的总体积：V＝h*π*r2其中，h为集水桶的水位高度；r为集水桶的半径。本技术提供的径流小区土壤水分及出流监测系统，能测测量土壤层的土壤水入渗情况、地表和地下出流的过程，对研究降雨产汇流的机理有积极作用。以上参照附图说明了本技术的优选实施例，本领域技术人员不脱离本技术的范围和实质，可以有多种变型方案实现本技术。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本技术较佳可行的实施例而已，并非因此局限本技术的权利范围，凡运用本技术说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本技术的权利范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径流小区土壤水分及出流监测系统，其特征在于，包括：径流小区，包括基岩层、设置在所述基岩层上方的土壤层；出流收集槽，设置在所述径流小区的下游端，三角量水堰，通过第一出流导管与所述出流收集槽相连；液位传感器，设置在所述三角量水堰内；集水桶，通过第二出流导管与所述三角量水堰相连。

【技术特征摘要】
1.一种径流小区土壤水分及出流监测系统，其特征在于，包括：径流小区，包括基岩层、设置在所述基岩层上方的土壤层；出流收集槽，设置在所述径流小区的下游端，三角量水堰，通过第一出流导管与所述出流收集槽相连；液位传感器，设置在所述三角量水堰内；集水桶，通过第二出流导管与所述三角量水堰相连。2.根据权利要求1所述径流小区土壤水分及出流监测系统，其特征在于，所述出流收集槽包括设置在所述土壤层的端部的地表出流收集槽以及设置在所述基岩层的端部的基岩层出流收集槽。3.根据权利要求2所述径流小区土壤水分及出流监测系统，其特征在于，所述地表出流收集槽或所述基岩层出流收集槽是直径为5-15cm的半圆形或弧形凹槽。4.根据权利要求2所述径流小区土壤水分及出流监测系统，其特征在于，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广英，杨丽虎，王胜宝，周幸，米秋菊，田卫堂，
申请(专利权)人：保定市水土保持试验站，中国科学院地理科学与资源研究所，河北省水土保持工作总站，
类型：新型
国别省市：河北,13