石漠化边坡水土双向和单向流失土柱模型制造技术

本实用新型专利技术公开了石漠化边坡水土双向和单向流失土柱模型，包括试验槽体、防水膜、填料、植物、土体及其中的示踪剂粒子、吸力和含水率传感器、测温探头、降雨模拟装置和水土流失收集槽；所述试验槽体为格栅板和有机玻璃板通过卡具连接围成的矩形截面的棱柱状，长方体槽体的前后两端面和底板为格栅板，左右两侧面为有机玻璃板，所述防水膜完全贴合三块格栅板；所述填料为大小不一的碎石，按照模拟的坡向倾斜分层填充，大碎石薄层与小碎石厚层间隔布置；所述水土流失收集槽包括设置在试验槽体一侧的格栅板上的侧壁水土流失收集槽，和设置在试验槽体底板下的底部水土流失收集槽。本实用新型专利技术能够为控制石漠化边坡水土的地表流失和地下漏失以及促进植被恢复的研究提供支持。地下漏失以及促进植被恢复的研究提供支持。地下漏失以及促进植被恢复的研究提供支持。

【技术实现步骤摘要】
石漠化边坡水土双向和单向流失土柱模型


[0001]本技术属于石漠化边坡的水土流失治理和生态环境重建等领域，具体涉及石漠化边坡的水土地表和地下流失试验模型。

技术介绍

[0002]石漠化边坡存在着地表和地下的双层结构，会产生一系列特殊复杂的水土地表流失和地下漏失等严重问题，特别是溶沟、溶槽和洼地发育以及石质化严重的碳酸盐岩坡地,地下漏失往往是主要的土壤流失方式。这些都致使形成石漠化及生态环境退化，严重制约着地区的农业和农村、交通和水利等行业的可持续发展。为了抑制石漠化边坡严重的水土地表流失和地下渗漏，促进石漠化边坡的植被恢复，必须探明石漠化边坡严重的水土地表流失和地下渗漏的模式和机理。
[0003]石漠化边坡的地表水土流失研究一般可采用野外观测、室内模拟及同位素示踪等一系列的方法，但石漠化边坡的地下漏失机理的试验研究手段和方法较少。岩溶裂隙通道会随着水作用的时间不断发展，很难搞清楚岩溶通道的分布规律和渗漏模式，目前仅处于定性描述和室内模拟探索阶段。石漠化边坡的地下漏失机制还未能得到充分揭示，特别是在石漠化边坡水土的地表流失和地下漏失一体化测试的方法及模拟系统方面还是空白。因此，专利技术一种快速、简捷、实用的一体化的试验方法及模拟系统，充分揭示石漠化边坡水土的地表流失和地下漏失的发生和运移机制，是控制石漠化边坡水土的地表流失和地下漏失以及促进植被恢复的关键。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种石漠化边坡水土双向和单向流失土柱模型，充分揭示石漠化边坡水土流失和地下漏失的发生和运移机制，从而为控制石漠化边坡水土的地表流失和地下漏失以及促进植被恢复提供支持。
[0005]本技术是基于国家自然科学基金项目、广西交通运输行业重点科技项目和四川省重点研发基金项目的资助而提出。
[0006]在相同的构思下，本专利技术提供以下两种土柱模型。
[0007]本技术提供第一种土柱模型：石漠化边坡水土双向流失土柱模型，其特征在于，包括试验槽体、防水膜、填料、降雨模拟装置和水土流失收集槽；所述试验槽体为格栅板和有机玻璃板通过卡具连接围成的矩形截面的棱柱状，长方体槽体的前后两端面和底板为格栅板，左右两侧面为有机玻璃板，所述防水膜完全贴合三块格栅板；所述填料为大小不一的碎石，按照模拟的坡向倾斜分层填充，大碎石薄层与小碎石厚层间隔布置，以便模拟坡体水土的双向分层流失，使大碎石层的水土流失沿坡向流失，小碎石层的水土主要为垂直向下流失，以便模拟水土的双向流失；所述水土流失收集槽包括设置在试验槽体一侧的格栅板上的侧壁水土流失收集槽，和设置在试验槽体底板下的底部水土流失收集槽，侧壁水土流失收集槽对应每层大碎石薄层设置，设置有水土流失收集槽的防水膜对应位置预留有开
口；所述降雨模拟装置设置在试验槽体上空。
[0008]上述石漠化边坡水土双向流失土柱模型，进一步地，所述侧壁水土流失收集槽对应每层大碎石薄层设置。
[0009]上述石漠化边坡水土双向流失土柱模型，进一步地，试验槽体最上层铺设有一层坡面土料，模拟石漠化边坡表面的自然土层，土体中含有示踪剂粒子，土体表面可以有减少雨水冲刷的覆盖层；优选地，所述覆盖层为秸秆或颗粒物。在需要测试坡面土料水力特性的情况下，坡面土料中埋设有吸力和含水率传感器、测温探头。
[0010]上述石漠化边坡水土双向流失土柱模型，进一步地，所述试验槽体内的模拟坡体上填充有种植土模拟种植板槽，种植土中种植有用于植被恢复的植物。所述种植板槽是指，在坡面设置挡板并填充土体形成的用于制备恢复种植植物的种植单元。
[0011]上述石漠化边坡水土双向流失土柱模型，进一步地，种植土中埋设有吸力和含水率传感器、测温探头；土体中含有示踪剂粒子，土体表面有减少雨水冲刷的覆盖层。
[0012]本技术提供的第二种土柱模型：石漠化边坡水土单向流失土柱模型，用于模拟通过在坡面设置种植板槽进行植被恢复过程中，植物根系插入坡体裂隙或岩溶通道中形成根栓，联合短根系形成的根兜，对水土流失的抑制效应。
[0013]该模型包括试验槽体、防水膜、填料、降雨模拟装置、水土流失收集槽、吸力和含水率传感器、测温探头和植物；所述试验槽体为格栅板和有机玻璃板通过卡具连接围成的矩形截面的棱柱状，矩形槽体的左右两端面和底板为格栅板，前后两侧面为有机玻璃板，所述防水膜覆盖住左右和底部的三块格栅板；所述填料包括碎石、形状规则的砌体、种植土：当模拟坡体岩体强发育裂隙时，所述填料为大小不一的碎石和种植土；当模拟岩体弱发育裂隙含岩溶通道时，所述填料为砌体和种植土，其中砌体堆砌在试验槽体中下部，并预留出垂直于试验槽体底板的通道以模拟岩溶通道；当模拟坡体岩体为表层强发育、底层弱发育含岩溶通道时，所述填料为种植土、碎石和砌体，所述砌体有序堆砌在试验槽体下层，并预留出垂直于试验槽体底板的通道模拟岩溶通道，所述碎石铺设在砌体上层；所述碎石和砌体在试验槽体横截面方向等厚度填充，所述种植土填充在试验槽体最上层；所述水土流失收集箱设置在试验槽体底板下方，底板上对应处的防水膜设置有开口；所述吸力和含水率传感器、测温探头埋设在种植土中，土体中含有示踪剂粒子，土体表面有减少雨水冲刷的覆盖层；所述降雨模拟装置设置在试验槽体上空；所述植物为长根系发达的乔木或灌木，主根插入裂隙或岩溶通道中形成根栓，联合短根系形成的根兜，抑制水土流失。
[0014]上述石漠化边坡水土单向流失土柱模型，进一步地，所述种植土和碎石之间设置有一层坡面土料，土体中含有示踪剂粒子，模拟石漠化边坡表面的自然土层；在需要测试土体水力特性的情况下，在土体中埋设有吸力和含水率传感器、测温探头。
[0015]在本专利技术的以上技术方案中，进一步地，所述降雨模拟装置为多个均匀布置的喷淋管。
[0016]在本专利技术的以上技术方案中，进一步地，所述格栅板为不锈钢格栅板，或塑料格栅板，或刷过防腐蚀涂料或沥青的竹排。
[0017]在本专利技术的以上技术方案中，进一步地，所述砌体为建筑用砖、木块或混凝土块。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0019]1.本技术用于石漠化边坡严重的水土地表流失和地下渗漏的机理研究，快
速、简捷、实用、一体化(地表流失和地下流失一体化试验同时监测)的操作提高了水土渗漏的分层收集效率，充分揭示了石漠化边坡水土的坡面流失和地下漏失的发生和运移机制成为可能。
[0020]2.本技术的方法简单易行，成本低廉，使用效果好，能够直接用于指导石漠化边坡严重的水土地表流失和地下渗漏的防治措施的研究和应用，促进石漠化边坡的水土保持、生态护坡和环境重建。
附图说明
[0021]图1为石漠化边坡的水土双向流失试验土柱模型示意图：(a)剖面图、(b)俯视图
[0022]图2为植被恢复的石漠化边坡的水土双向流失试验土柱模型示意图(含板槽)：(a)剖面图、(b)俯视图
[0023]图3为植被恢复的石漠化边坡的水土单向流失试验土柱模型示意图：(a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.石漠化边坡水土双向流失土柱模型，其特征在于，包括试验槽体、防水膜、填料、降雨模拟装置、水土流失收集槽；所述试验槽体为格栅板和有机玻璃板通过卡具连接围成的矩形截面的棱柱状，长方体槽体的前后两端面和底板为格栅板，左右两侧面为有机玻璃板，所述防水膜完全贴合三块格栅板；所述填料为大小不一的碎石层，按照模拟的坡向倾斜分层填充，大碎石薄层与小碎石厚层间隔布置，以便模拟坡体水土的双向分层流失；所述水土流失收集槽包括设置在试验槽体一侧的格栅板上的侧壁水土流失收集槽，和设置在试验槽体底板下的底部水土流失收集槽，侧壁水土流失收集槽对应每层大碎石薄层设置，设置有水土流失收集槽的防水膜对应位置预留有开口；所述降雨模拟装置设置在试验槽体上空。2.根据权利要求1所述土柱模型，其特征在于，所述侧壁水土流失收集槽对应每层大碎石薄层设置。3.根据权利要求1所述土柱模型，其特征在于，试验槽体最上层铺设有一层拌和有示踪剂粒子的坡面土料，模拟岩溶坡地和石漠化边坡表面的自然土层，土体表面有减少雨水冲刷的覆盖层；在需要测试坡面土料水力特性的情况下，坡面土料中埋设有吸力和含水率传感器、测温探头。4.根据权利要求1~3中任一权利要求所述土柱模型，其特征在于，所述试验槽体内的模拟坡体上填充有种植土模拟种植板槽，种植土中种植有用于植被恢复的植物。5.根据权利要求4所述土柱模型，其特征在于，所述降雨模拟装置为多个均匀布置的喷淋管。6.石漠化边坡水土单向流失土柱模型，其特征在于，包括试验槽体、防水膜、填料、降雨模拟装置、水土流失收集槽、吸力和含水率传感器、测温探头和植物；所述试验槽体为格栅板和有机玻璃板通过卡具连接围成的矩形截面的棱柱状，矩形槽体的左右两端面和底板为格栅板，前...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成，林煜宏，何廷全，陈群，陈晓红，王琛，张劢捷，范丽娟，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：