地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统和试验方法技术方案

本发明专利技术涉及土壤侵蚀监测技术领域，公开了一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统和试验方法。上述地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统包括试验土槽、第一供水装置、第二供水装置和预埋件；试验土槽内装有试验土壤；预埋件用于在试验土壤内构造出管道通道，管道通道沿试验土槽内的径流方向延伸；第一供水组件用于向试验土壤的表层供水，第二供水组件用于向管道通道内供水。本发明专利技术可真实模拟表径流和管道流叠加作用对土壤的侵蚀过程，其操作简单便捷，有利于提高试验结果的准确性和可靠性，为土壤侵蚀过程量化研究提供方法支持，为土壤侵蚀精准防控提供科学指导。为土壤侵蚀精准防控提供科学指导。为土壤侵蚀精准防控提供科学指导。

【技术实现步骤摘要】
地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统和试验方法


[0001]本专利技术涉及土壤侵蚀监测
，尤其涉及一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统和试验方法。

技术介绍

[0002]土壤侵蚀是土壤或其他地面组成物质在外营力作用下被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程，土壤侵蚀可按照外营力的类型划分为水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和风力侵蚀等，水力侵蚀是土壤侵蚀当中最主要的一种形式，习惯上称为水土流失。
[0003]经研究发现，在天然降水条件下，地表径流和管道流会直接冲刷和挟带土壤颗粒，是造成水土流失的主要驱动因子。为了防止水土流失，需要监测水土流失的数据，分析和掌握水土流失规律，进而指导水土保持实践。然而，目前大多研究仅聚焦地表径流驱动的坡面水土流失规律，而有关地表径流和管道流叠加作用对土壤侵蚀过程的驱动机制研究较为少见，从而难以精准实施水土保持防治措施和实现水土资源的持续利用。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统和试验方法，用以模拟地表径流和管道流造成的土壤侵蚀，为土壤侵蚀过程量化研究提供方法支持，为土壤侵蚀精准防控提供科学指导。
[0005]本专利技术提供一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，包括：试验土槽、第一供水装置、第二供水装置和预埋件；
[0006]所述试验土槽内装有试验土壤；所述预埋件用于在所述试验土壤内构造出管道通道，所述管道通道沿所述试验土槽内的径流方向延伸；所述第一供水装置用于向试验土壤的表层供水，所述第二供水装置用于向所述管道通道内供水。
[0007]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，所述第一供水装置包括第一供水组件；所述第一供水组件沿所述径流方向设于所述试验土槽的一端，以实现沿所述径流方向向所述试验土壤的表层供水。
[0008]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，所述第一供水组件包括稳流槽，所述稳流槽和试验土槽连接，并在所述稳流槽和所述试验土槽之间形成溢流面，所述溢流面和所述试验土壤的表面齐平。
[0009]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，所述第一供水装置包括第二供水组件，所述第二供水组件用于沿垂直于所述径流方向设于所述试验土槽的至少一侧边，以实现沿垂直于所述径流方向向所述试验土壤的表层供水。
[0010]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，所述第二供水组件包括供水主管和多个供水支管；
[0011]所述供水主管分别与多个所述供水支管连通，所述供水主管沿所述径流方向延伸，所述多个供水支管沿所述径流方向依次间隔设置，所述供水支管沿垂直于所述径流方
向伸向所述试验土槽的内侧。
[0012]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，所述第二供水组件设有两套，两套所述第二供水组件分设于所述试验土槽的相对侧，两套所述第二供水组件的所述供水支管呈一一相对设置。
[0013]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，所述试验土壤在所述试验土槽内形成为试验土层，所述试验土层的下侧依次铺设有纱布层和沙层；所述试验土层当中构造有所述管道通道。
[0014]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，还包括：坡度调节装置，所述坡度调节装置和所述试验土槽连接，以调节所述试验土槽相对于地面的倾角。
[0015]根据本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，还包括：降雨装置，所述降雨装置设置于所述试验土槽的上方，以对所述试验土槽内的试验土壤进行人工模拟降雨。
[0016]本专利技术还提供的一种如上所述的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统的试验方法，包括：
[0017]控制降雨装置对试验土壤进行人工模拟降雨，使得试验土壤的含水量达到饱和，然后将试验土壤静置预设时间，使得试验土壤内的水分均匀分布；
[0018]在试验土壤内没有管道通道的情况下，控制第一供水装置和降雨装置当中的至少一者按照第一预设条件对试验土壤的表层供水，采集试验土壤中流出的第一径流泥沙样品；
[0019]在试验土壤内构造管道通道，控制第一供水装置和降雨装置当中的至少一者按照第一预设条件对试验土壤的表层供水，采集试验土壤中流出的第二径流泥沙样品；
[0020]根据第一径流泥沙样品和第二径流泥沙样品，分别获取试验土壤的土壤侵蚀速率，进而分析地表径流和管道通道对试验土壤的侵蚀情况。
[0021]根据本专利技术提供的一种试验方法，还包括：
[0022]在试验土壤内构造有管道通道的情况下，控制第一供水装置和降雨装置当中的至少一者按照第二预设条件对试验土壤的表层供水，以及控制第二供水装置按照第三预设条件向管道通道供水；
[0023]在试验土壤出现地表径流和管道流后，采集试验土壤中流出的第三径流泥沙样品和管道流泥沙样品；以及在管道通道出现坍塌后，采集试验土壤中流出的第四径流泥沙样品；
[0024]根据第三径流泥沙样品、管道流泥沙样品和第四径流泥沙样品，分别获取试验土壤的土壤侵蚀速率，进而分析地表径流和管道流对试验土壤的侵蚀情况，以及管道通道坍塌对试验土壤侵蚀的贡献率。
[0025]本专利技术提供的一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统和试验方法，通过设置试验土槽、第一供水装置、第二供水装置和预埋件，可通过第一供水装置和第二供水装置实现对整个试验土槽在浅沟发育过程中的供水，真实模拟表径流和管道流造成的土壤侵蚀，其操作简单便捷，有利于提高试验结果的准确性和可靠性，为土壤侵蚀过程量化研究提供方法支持，为土壤侵蚀精准防控提供科学指导。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本专利技术提供的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术提供的第二供水装置相对于稳流槽布设的示意图；
[0029]图3是本专利技术提供的试验土槽的剖视结构示意图；
[0030]图4是本专利技术提供的基于地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统的试验方法的流程示意图之一；
[0031]图5是本专利技术提供的基于地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统的试验方法的流程示意图之二。
[0032]附图标记：
[0033]1、试验土槽；101、沙层；102、纱布层；103、试验土层；2、第一供水装置；21、第一供水组件；211、稳流槽；212、挡板；2111、溢流面；22、第二供水组件；221、供水主管；222、供水支管；3、第二供水装置；31、供水管道；311、硬质管段；312、软管段；4、预埋件；5、恒压水箱；6、集流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，其特征在于，包括：试验土槽、第一供水装置、第二供水装置和预埋件；所述试验土槽内装有试验土壤；所述预埋件用于在所述试验土壤内构造出管道通道，所述管道通道沿所述试验土槽内的径流方向延伸；所述第一供水装置用于向试验土壤的表层供水，所述第二供水装置用于向所述管道通道内供水。2.根据权利要求1所述的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，其特征在于，所述第一供水装置包括第一供水组件；所述第一供水组件沿所述径流方向设于所述试验土槽的一端，以实现沿所述径流方向向所述试验土壤的表层供水。3.根据权利要求2所述的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，其特征在于，所述第一供水组件包括稳流槽，所述稳流槽和试验土槽连接，并在所述稳流槽和所述试验土槽之间形成溢流面，所述溢流面和所述试验土壤的表面齐平。4.根据权利要求1所述的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，其特征在于，所述第一供水装置包括第二供水组件，所述第二供水组件用于沿垂直于所述径流方向设于所述试验土槽的至少一侧边，以实现沿垂直于所述径流方向向所述试验土壤的表层供水。5.根据权利要求4所述的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，其特征在于，所述第二供水组件包括供水主管和多个供水支管；所述供水主管分别与多个所述供水支管连通，所述供水主管沿所述径流方向延伸，所述多个供水支管沿所述径流方向依次间隔设置，所述供水支管沿垂直于所述径流方向伸向所述试验土槽的内侧。6.根据权利要求5所述的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，其特征在于，所述第二供水组件设有两套，两套所述第二供水组件分设于所述试验土槽的相对侧，两套所述第二供水组件的所述供水支管呈一一相对设置。7.根据权利要求1至6任一项所述的地表径流和管道流叠加的土壤侵蚀试验系统，其特征在于，所述试验土壤在所述试验土槽内形成为试验土层，所述试验土层的下侧依次铺设有纱布层和沙层；所述试验土层当中构造有所述管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑粉莉，赵录友，耿华杰，秦琪珊，张艳，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：