一种农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统技术方案

一种农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统，涉及一种水侵蚀监测系统。本发明专利技术监测系统包括水蚀自动监测装置、移动升降式降雨模拟器、径流区、激光雨滴谱仪、激光地貌仪。本发明专利技术自动监测系统能够模拟和监测降雨带来的水土流失，径流过程和输沙过程。水蚀自动监测装置能够自动监测水土流失径流过程和输沙过程，实现现场数据记录，减少了试验用工量，提高了试验数据的精度。移动升降式降雨模拟器操作简单，性能稳定，移动灵活，实现降雨模拟器的空间位置变化，以及在不同角度的的各径流小区上任意使用，满足调整降雨模拟器降雨位置的需求，可得到理想的降雨模拟效果，大大提高了仪器的利用率。器的利用率。器的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统


[0001]本专利技术涉及一种水侵蚀监测系统。

技术介绍

[0002]水土流失导致黑土层变薄、肥力下降，河段泥沙淤积，生态环境恶化、自然灾害频发的同时，也加剧了土壤养分、除草剂和农药对地表水和地下水的污染，威胁着粮食安全和生态安全。例如，北方某省水土流失面积11.56万km2，其中水蚀面积占77.2％。水土流失治理面积2.66万km2，水土流失治理程度仅为23.01％；该省耕地水土流失面积5.67万km2，耕地治理面积5308.3km2，耕地水土流失治理程度仅为9.36％。该省黑土区水土流失面积呈递增趋势，耕地黑土层变薄，地力明显减退。由于黑土抗蚀性弱的特点，长时间的风蚀、水蚀，造成耕层黑土大量流失。据调查，开垦六、七十年的黑土层一般都由原来的60～70cm 减少到30cm左右，有的地方甚至已露出了黄土母质，基本丧失了生产能力，而形成1cm 厚的黑土层需300～400年的时间，按此流失速度，黑土层再经过40～50年将流失殆尽，黑土地正面临着消失的危险，黑土区水土流失已成为重大环境问题之一，因此，黑土区水土流失治理，对保障粮食产能、提高黑土区作物产量、改善草原生态环境具有重要的现实意义。水土流失的检测作为水土流失治理的一部分，能够为水土流失治理提供必要的科学依据，目前，水土流失的检测采用较多的传统分流桶，有诸多不尽人意之处，例如工作量很大、工作效率极低、监测精度低、无法实现远程自动监测、使用寿命短。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了克服现有技术的不足，提供一种农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统，本专利技术农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统包括水蚀自动监测装置、移动升降式降雨模拟器、径流区、激光雨滴谱仪、激光地貌仪；
[0004]所述水蚀自动监测装置由箱体、一级混合器、二级混合器、收集器、数个收集瓶、翻斗、一级混合器外壳和转轮构成；箱体由四个立板、底板和上板构成；四个立板设置在底板和上板之间；一级混合器为方形筒，一级混合器的上端均匀设置有数个第一齿槽，其中一个第一齿槽上连接有第一导管；二级混合器为方形筒，二级混合器的上端均匀设置有数个第二齿槽，其中一个第二齿槽连接有第二导管；一级混合器外壳为方形筒，一级混合器外壳内下部设置有水平的垫板，一级混合器设置在垫板的上表面，一级混合器旁垫板上设置有第一排水口，第一排水口下方的上板上开有第二排水口；二级混合器设置在一级混合器外壳外部的上板的上表面，二级混合器上端低于垫板，第一导管的出水口设置在二级混合器上方；箱体内第二排水口下方设置有叶轮，叶轮下方设置有翻斗，叶轮右侧设置有离合器，离合器右侧设置有变速器，收集容器设置在箱体内变速器的上方，收集容器的上端为敞口，收集容器的侧壁下部设置有流出管；第二导管的出水口设置在收集容器的上方；收集容器的下端面固接有竖向的从动轴，从动轴与变速器的输出轴连接，变速器的输入轴与离合器的输出轴连接，离合器的输入轴与叶轮中心的转轴连接；连接板为水平的圆形板，连接板中心
开有通孔并套设在从动轴上，从连接板下表面设置有数个竖向的支板，支板一端与连接板下表面固接，支板另一端与变速器的壳体上表面固接；连接板上表面边缘均有设置有数个通孔，每个通孔下部设置有分水盘，分水盘底部连接有第三导管，每个分水盘的下方均设置有收集瓶，第三导管的下端设置在收集瓶内；流出管的出水端朝向分水盘设置；所述翻斗为V形敞口容器，翻斗下部设置有倾斜的支撑板，支撑板一端与翻斗底部重心固接，支撑板的另一端搭接在底板的上表面；翻斗下部设置有翻斗转轴，翻斗转轴设置在支撑板上靠近翻斗的底部一侧；翻斗的外壁设置有电磁感应器，箱体外表面设置有数据记录存储器，电磁感应器与数据记录存储器连接；
[0005]所述移动升降式降雨模拟器由降雨模拟器、门型支架、电动葫芦、遮风板、导向滑轮、导向滑轨和支撑架构成；电动葫芦设置在门型支架的横梁上，降雨模拟器吊装在电动葫芦下方；门型支架的两侧下部设置有行走轮，门型支架的两侧设置有驱动行走轮行走的电动机；径流区两侧分别设置有轨道，行走轮设置在轨道内；
[0006]所述径流区内设置有多个坡度不同的坡耕地，激光雨滴谱仪和激光地貌仪设置在径流区内的坡耕地中；径流区的其中一个轨道外侧设置有径流收集廊道，多个坡度不同的坡耕地的较低侧均朝向径流收集廊道，不同的坡耕地的较低侧均设置有集水槽，集水槽的出水口连接有径流传输管；多个水蚀自动监测装置分别设置在径流收集廊道内每个径流传输管的下方；径流传输管的出水口设置在一级混合器内。
[0007]进一步的，所述降雨模拟器两端设置有导向滑轮，门型支架的两侧内壁分别设置有导向滑轨，导向滑轮设置在导向滑轨内。
[0008]进一步的，门型支架的一个侧面设置有支撑架，所述门型支架外表面和支撑架外表面设置有遮风板。遮风板的应用避免了试验受外界气候条件的影响，提高了试验研究精度。
[0009]进一步的，所述坡耕地的坡度分别为1.5
°
、3
°
、5
°
、7
°
、9
°
、11
°
、13
°
、15
°
。
[0010]进一步的，所述底板的上表面和变速器之间设置有变速器支架。
[0011]进一步的，所述翻斗转轴一端设置在翻斗转轴支座上，翻斗转轴另一端设置在立板的内壁上。
[0012]进一步的，所述叶轮中心的转轴中远离离合器的一端设置在立板的内壁上。
[0013]进一步的，所述一级混合器和二级混合器的底面均为凸起的圆弧底面。圆弧底面的设置有利于泥沙与水混合，避免沉积。
[0014]进一步的，所述立板的内壁上设置有磁体，当翻斗转动后电磁感应器接近磁体时产生感应信号。
[0015]本专利技术原理及有益效果为：
[0016]本专利技术农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统能够模拟和监测降雨带来的水土流失，径流过程和输沙过程。其中，水蚀自动监测装置用于野外各种立地条件下的自然坡面水土流失观测，取代了传统分流桶；水蚀自动监测装置的特点为安装方便、无需职守，无需电源，自动监测水土流失径流过程和输沙过程，能够实现径流收集、径流测量、径流泥沙混合和样品分段采集，用于产流量及泥沙含量计算，并实现现场数据记录，极大减少了试验用工量，提高了试验数据的精度。解决了现有可移动式地表径流观测装置如分流桶中泥沙沉积严重，而影响观测的准确性的问题。移动升降式降雨模拟器操作简单，性能稳定，
移动灵活，实现降雨模拟器的空间位置变化，以及在不同角度的的各径流小区上任意使用，满足调整降雨模拟器降雨位置的需求，可得到理想的降雨模拟效果，大大提高了仪器的利用率。
附图说明
[0017]图1为农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统的结构示意图(俯视)；
[0018]图2为农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统的结构示意图(右视)；
[0019]图3为农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统，其特征在于：农田下垫面多坡度径流区水侵蚀自动监测系统包括水蚀自动监测装置(1)、移动升降式降雨模拟器(2)、径流区(35)、激光雨滴谱仪(49)、激光地貌仪(50)；所述水蚀自动监测装置(1)由箱体、一级混合器(4)、二级混合器(7)、收集器(9)、数个收集瓶(14)、翻斗(24)、一级混合器外壳(33)和转轮(28)构成；箱体由四个立板(15)、底板(19)和上板(30)构成；四个立板(15)设置在底板(19)和上板(30)之间；一级混合器(4)为方形筒，一级混合器(4)的上端均匀设置有数个第一齿槽(3)，其中一个第一齿槽(3)上连接有第一导管(5)；二级混合器(7)为方形筒，二级混合器(7)的上端均匀设置有数个第二齿槽(6)，其中一个第二齿槽(6)连接有第二导管(8)；一级混合器外壳(33)为方形筒，一级混合器外壳(33)内下部设置有水平的垫板(32)，一级混合器(4)设置在垫板(32)的上表面，一级混合器(4)旁垫板(32)上设置有第一排水口(31)，第一排水口(31)下方的上板(30)上开有第二排水口；二级混合器(7)设置在一级混合器外壳(33)外部的上板(30)的上表面，二级混合器(7)上端低于垫板(32)，第一导管(5)的出水口设置在二级混合器(7)上方；箱体内第二排水口下方设置有叶轮(28)，叶轮(28)下方设置有翻斗(24)，叶轮(28)右侧设置有离合器(23)，离合器(23)右侧设置有变速器(18)，收集容器(9)设置在箱体内变速器(18)的上方，收集容器(9)的上端为敞口，收集容器(9)的侧壁下部设置有流出管(11)；第二导管(8)的出水口设置在收集容器(9)的上方；收集容器(9)的下端面固接有竖向的从动轴(10)，从动轴(10)与变速器(18)的输出轴连接，变速器(18)的输入轴与离合器(23)的输出轴连接，离合器(23)的输入轴与叶轮(28)中心的转轴(27)连接；连接板(16)为水平的圆形板，连接板(16)中心开有通孔并套设在从动轴(10)上，从连接板(16)下表面设置有数个竖向的支板(20)，支板(20)一端与连接板(16)下表面固接，支板(20)另一端与变速器(18)的壳体上表面固接；连接板(16)上表面边缘均有设置有数个通孔，每个通孔下部设置有分水盘(12)，分水盘(12)底部连接有第三导管(13)，每个分水盘(12)的下方均设置有收集瓶(14)，第三导管(13)的下端设置在收集瓶(14)内；流出管(11)的出水端朝向分水盘(12)设置；所述翻斗(24)为V形敞口容器，翻斗(24)下部设置有倾斜的支撑板(21)，支撑板(21)一端与翻斗(24)底部重心固接，支撑板(21)的另一端搭接在底板(19)的上表面；翻斗(24)下部设置有翻斗转轴(26)，翻斗转轴(26)设置在支撑板(21)上靠近翻斗(24)的底部一侧；翻斗(24)的外壁设置有电磁感应器(25)，箱体外表面设置有数据记录存储器(29)，电磁感应器(25)与数据记录存储器(29)连接；所述移动升...

【专利技术属性】
技术研发人员：王柏，孙艳玲，曹程鹏，郝新宇，赵艺，黄彦，孙雪梅，杨奇鹤，岳国峰，刘勇，于艳梅，郑文生，孙彦君，刘淑艳，
申请(专利权)人：黑龙江省水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：