野外土壤风蚀量测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种野外土壤风蚀量测量装置，包括风蚀廊道和近地集沙仪组，其方法包括[1]装置安装，[2]沙通量收集，[3]风蚀量计算。本实用新型专利技术的优点在于，利用风蚀廊道限定出一个确定的风蚀测量范围，且利用自然环境下的风，对风蚀廊道内的风蚀量进行测定，达到精确测量限定方向上的风蚀量的目的，解决了风洞模拟法测量风蚀量过程中破坏土壤原状、无法真实模拟野外环境下风沙的运动特征的问题，确保风蚀测量结果的准确性，操作简单，易于推广。易于推广。易于推广。

【技术实现步骤摘要】
野外土壤风蚀量测量装置

：
[0001]本技术涉及环境研究领域，特别涉及一种野外土壤风蚀量测量装置。

技术介绍
：
[0002]风蚀，即风的侵蚀作用，指在风力作用下地表物质被侵蚀、磨蚀并被带走的过程，风蚀也是我国北方干旱半干旱地区农田土壤质量退化和沙漠化的主要过程之一，是判定土壤流失和荒漠化的重要指标，也是进行土壤分级分类制定荒漠化防治规划和确定防风蚀措施的重要依据之一。因此，土壤风蚀量的测量对于水土保持及防治土壤沙化有着极为重要的影响。
[0003]目前，对于风蚀量的测量方法主要包括以下两种：1、直接测量法：直接测量法主要依靠侵蚀盘、侵蚀针等设备，除设备本身精度不高，其安装、称量等操作环节易产生误差，且测量尺度相对较小，边界效应大，无法用于风蚀量的精确测量；2、风洞模拟法：利用风洞模拟试验测量风蚀量存在如下问题，1)需要在待测地域取样品，区域过程无疑会造成土壤原状土的破坏，影响风蚀量的测量；2)风洞模拟试验一般采用模拟风进行模拟，模拟风为依靠动力设备产生的风向固定、风速均一的风，其无法真实模拟野外环境下风沙的运动特征，因此测量结果无法反应野外土壤风蚀规律，风蚀量测量结果存在误差。因此，目前还没有一种很好的、可以精确测量野外土壤风蚀量的方法。
[0004]同时，在长期的、限定区域的近地表风沙流的野外观测中发现，在风力作用下，沙粒主要以跃移形式、顺风向运动，本地侵蚀起来的沙子基本是在一个有限的高度下飞行。自然情况下，风速瞬间变化，空中运动的沙粒无法获得持久风力，饱和路径难以发育，蚀积平衡难以形成，所以近地表集沙仪测到的沙通量与其所在有限范围的侵蚀量有很好的相关关系。在风洞模拟条件下利用集沙仪测量侵蚀量，发现集沙盒收集的总沙通量和风洞内实验段地面被吹蚀的总沙通量呈线性正相关关系，即：Q
∝
k
·
q
[0005]其中：Q—风洞试验吹蚀掉的总沙通量，g；
[0006]q—集沙仪收集总沙通量，g。
[0007]试验测定出Q和q有如下的经验关系式：Q＝172.56q+1642.1,相关性指标R2＝0.9855，密切相关。

技术实现思路
：
[0008]本技术的目的在于提供一种操作简单、测量结果准确、易于推广的野外土壤风蚀量测量装置。
[0009]本技术的目的由如下技术方案实施：野外土壤风蚀量测量装置，其包括风蚀廊道和近地集沙仪组，
[0010]所述风蚀廊道的高度为1
‑
2m，所述风蚀廊道包括扩散段、工作段，所述扩散段包括呈喇叭状对称设置的一对斜向边墙，所述工作段包括对称设置的一对水平边墙，所述扩散段与所述工作段之间通过位于同侧的所述斜向边墙的末端与所述水平边墙的起始端固定
连接；所述工作段的中部为测量段，所述测量段的长度L为5
‑
10m，所述测量段一端至所述工作段起始端的距离a1≥2m，所述测量段另一端至所述工作段末端的距离a2≥2m；
[0011]所述斜向边墙的长度L2为5
‑
10m，所述斜向边墙与位于同侧的所述水平边墙之间的夹角θ为15
°‑
30
°
,所述扩散段的两所述斜向边墙末端之间的距离为b为3
‑
5m；
[0012]所述近地集沙仪组固定设于所述测量段的底面中心线上，所述近地集沙仪组包括至少两台集沙仪，一台所述集沙仪位于所述测量段的起始端，第二台所述集沙仪位于所述测量段的末端，两台所述集沙仪的地上高度相同；两台所述集沙仪的支撑柱由下至上设置若干个集沙盒，所述集沙盒的进沙口均朝向所述扩散段，沿由下至上的方向、每相邻的两个所述集沙盒之间的距离自由设置，最下方的所述集沙盒的下边沿至地面的距离H1为0
‑
5cm。
[0013]进一步的，当所述集沙仪数量为三台时，第三台所述集沙仪位于所述测量段的中间，所述第三台集沙仪与位于所述测量段两端的所述集沙仪的地上高度相等。
[0014]进一步的，所述集沙仪包括5个所述集沙盒，由下至上设置的所述集沙盒分别为第一集沙盒、第二集沙盒、第三集沙盒、第四集沙盒和第五集沙盒，所述第一集沙盒下边沿至地面的距离为H1，所述第二集沙盒下边沿至地面的距离为H2，所述第三集沙盒下边沿至地面的距离为H3，所述第四集沙盒下边沿至地面的距离为H4，所述第四集沙盒下边沿至地面的距离为H5，从下到上，相邻集沙盒之间的距离逐渐增大。
[0015]进一步的，所述斜向边墙、所述水平边墙均为实体墙。
[0016]利用上述装置进行野外土壤风蚀量测量方法，其包括如下步骤：
[0017](1)装置安装：将风蚀廊道安装至待测区域内的地面上，并将近地集沙仪组安装在所述风蚀廊道内的地面上；
[0018](2)沙通量收集：所述(1)装置安装完成后，利用近地集沙仪组进行风蚀廊道的进沙口断面沙通量、出沙口断面沙通量的收集，断面沙通量收集时间至少持续一次风蚀过程，所述断面沙通量收集时间计时完毕后，分别称量所述进沙口断面沙通量、所述出沙口断面沙通量，并对所述断面沙通量收集时间、所述进沙口断面沙通量、所述出沙口断面沙通量进行记录；
[0019](3)风蚀量计算：所述(2)沙通量收集完毕后，根据如下公式进行风蚀量Q的计算：
[0020]Q＝Υ
×
S
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[1][0021][0022]其中，Q—单位面积风蚀质量，单位为克。
[0023]Y—单位面积风蚀侵蚀模数；
[0024]β2—出沙口垂直断面沙通量＝
ɑ2×
s
垂
，基中s
垂
为风蚀廊道垂直断面面积，
ɑ2为集沙盒输沙率，式中g2为集沙盒中沙子重量，s2为集沙盒进风口面积，质量一般为克，时间一般为天。
[0025]β1—进沙口垂直断面沙通量
ɑ1，β1的计算方法及单位与β2一致。
[0026]S—测试段面积，即所述风蚀廊道的测量段的面积，单位为平方米。
[0027]T—沙通量收集时间，单位为天。
[0028]进一步的，当所述近地集沙仪组包括第三集沙仪时，所述第三集沙仪设置在所述
风蚀廊道的底面中心线的中间，在进行所述进沙口断面沙通量、所述出沙口断面沙通量的收集的同时，进行所述第三集沙仪沙通量的收集，具体操作步骤：所述第三集沙仪安装完成后，利用所述第三集沙仪进行所述第三集沙仪沙通量的收集，第三集沙仪沙通量收集时间与所述断面沙通量收集时间相同，所述第三集沙仪沙通量收集时间计时完毕后，称量所述第三集沙仪沙通量，并对所述第三集沙仪沙通量进行记录；依据下式确定经验系数k：
[0029][0030]其中，β1、β2—进、出沙口集沙仪集沙盒中沙子重量，即单位为质量/时间，质量一般为克，时间一般为天，也可根据实验具体情况，将时间变为秒、分、小时；
[0031]β3—第三集沙仪的沙通量；
[0032]如果k值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.野外土壤风蚀量测量装置，其特征在于，其包括风蚀廊道和近地集沙仪组，所述风蚀廊道的高度为1
‑
2m，所述风蚀廊道包括扩散段、工作段，所述扩散段包括呈喇叭状对称设置的一对斜向边墙，所述工作段包括对称设置的一对水平边墙，所述扩散段与所述工作段之间通过位于同侧的所述斜向边墙的末端与所述水平边墙的起始端固定连接；所述工作段的中部为测量段，所述测量段的长度L为5
‑
10m，所述测量段一端至所述工作段起始端的距离a1≥2m，所述测量段另一端至所述工作段末端的距离a2≥2m；所述斜向边墙的长度L2为5
‑
10m，所述斜向边墙与位于同侧的所述水平边墙之间的夹角θ为15
°‑
30
°
,所述扩散段的两所述斜向边墙末端之间的距离为b为3
‑
5m；所述近地集沙仪组固定设于所述测量段的底面中心线上，所述近地集沙仪组包括至少两台集沙仪，一台所述集沙仪位于所述测量段的起始端，第二台所述集沙仪位于所述测量段的末端，两台所述集沙仪的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞强，岳征文，高天明，杨志勇，王健，刘虎，葛楠，阿比亚斯，
申请(专利权)人：水利部牧区水利科学研究所，
类型：新型
国别省市：