專利名稱：便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
水土流失監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容之一。目前野外觀測站/場大都有大大小小的水土流失觀測小區(qū)。對于沒有建立觀測站的野外區(qū)域而言，其水土流失的監(jiān)測需要重新搭建徑流小區(qū)與監(jiān)測設(shè)施，增加了水土流失的監(jiān)測成本和繁瑣性，非常耗時。同時，較多依賴于天然降水條件，無法有效動態(tài)監(jiān)測，實用性存在一定局限，監(jiān)測結(jié)果缺少連續(xù)性和時效性。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)野外區(qū)域水土流失監(jiān)測的快速簡易搭建，以及監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其包括徑流小區(qū)，由圍板在被測坡地上圍繞形成；模擬降雨單元，設(shè)置在所述徑流小區(qū)上方，用于模擬降雨；供水單元，與所述模擬降雨單元相連，為模擬降雨單元供水；水沙量測器，與所述徑流小區(qū)相連，對徑流小區(qū)流出的水沙進行計量；以及動力調(diào)節(jié)器和微處理器，所述動力調(diào)節(jié)器連接模擬降雨單元和供水單元，分別控制模擬降雨單元的降雨量大小和供水單元的供水啟停，所述微處理器連接所述水沙量測器，對水沙量測器測得的水沙數(shù)據(jù)進行分析，獲得被測坡地的水土流失狀態(tài)。其中，所述徑流小區(qū)為四邊形，所用圍板包括位于被測坡地上游和兩側(cè)的不銹鋼板，以及位于被測坡地下游的網(wǎng)槽板。其中，所述網(wǎng)槽板的底部且位于所述徑流小區(qū)的外側(cè)，設(shè)置有匯流槽。其中，所述匯流槽通過導(dǎo)流管與所述水沙量測器相連。其中，所述模擬降雨單元包括支撐在地面上的立柱支架，設(shè)置在所述立柱支架頂端且與其垂直的降雨橫桿；所述降雨橫桿上設(shè)置有全角降雨噴頭，所述全角降雨噴頭位于所述徑流小區(qū)上方。其中，所述立柱支架和降雨橫桿為相連通的中空管，所述供水單元與所述立柱支架下部相連。其中，所述供水單元包括儲水箱及與其相連的水泵，所述水泵通過輸水管與所述立柱支架相連。其中，所述儲水箱與所述水泵通過輸水管相連。其中，所述立柱支架與降雨橫桿之間可拆卸連接。其中，形成所述徑流小區(qū)的不銹鋼板和網(wǎng)槽板之間可拆卸連接。
(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，小型化，分段組裝、可拆卸、 可調(diào)節(jié)，占用空間小，易于攜帶；徑流小區(qū)搭建耗時短，模擬降雨單元安裝簡便、操作快捷； 徑流小區(qū)下游水沙數(shù)據(jù)自動采集處理，直接量測和計算土壤侵蝕模數(shù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；可同時對單個或多個徑流小區(qū)連續(xù)監(jiān)測，實時計量，動態(tài)讀取和存儲數(shù)據(jù)；適用范圍廣，可廣泛適用于土質(zhì)、土石、植被覆蓋等不同下墊面條件下，各類開發(fā)建設(shè)項目擾動地表區(qū)域的土壤侵蝕量動態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。


圖I是本發(fā)明實施例的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I :儲水箱；2 :水泵；3 :立柱支架；4 :降雨橫桿；5 :全角降雨噴頭；6 :不銹鋼板；7 :網(wǎng)槽板；8 :水沙量測器；9 :動力調(diào)節(jié)器；10 :微處理器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖I示出了本實施例的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖示，本實施例的動態(tài)監(jiān)測儀包括以下幾個部分。徑流小區(qū)，由圍板在被測坡地上圍繞形成。通常，徑流小區(qū)設(shè)置為四邊形，需要在選定的一處被測坡地上圈定，具體利用不銹鋼板6設(shè)置在坡地的上游和所選定坡地的兩側(cè)，利用網(wǎng)槽板7設(shè)置在坡地的下游，由此在所選定坡地上圍成一個池槽結(jié)構(gòu)。所述的不銹鋼板6和網(wǎng)槽板7之間可拆卸連接，且在網(wǎng)槽板7的底部且位于所述徑流小區(qū)的外側(cè)，設(shè)置有匯流槽(圖中未標(biāo)示)，匯流槽用于徑流小區(qū)水土流失狀態(tài)下水沙的收集。模擬降雨單元，設(shè)置在徑流小區(qū)上方，以模擬降雨。具體地，模擬降雨單元包括支撐在地面上的立柱支架3，設(shè)置在立柱支架3頂端且與其垂直的降雨橫桿4，立柱支架3與降雨橫桿4之間可拆卸連接；降雨橫桿4上設(shè)置有全角降雨噴頭5，全角降雨噴頭5位于徑流小區(qū)上方。與模擬降雨單元相關(guān)的還有與其相連的供水單元，為其提供降雨所用水源。 供水單元包括儲水箱I及與其相連的水泵2，水泵2通過輸水管將水送至降雨模擬單元，儲水箱I與水泵2之間也通過輸水管相連。通過水泵2從儲水箱I內(nèi)抽水，通過輸水管送至降雨模擬單元。本實施例優(yōu)選將立柱支架3和降雨橫桿4設(shè)置為相連通的中空管，由水泵 2引出的輸水管與立柱支架3下部相連。水沙量測器8，通過導(dǎo)流管與徑流小區(qū)的匯流槽相連，將匯流槽收集的水沙導(dǎo)流至水沙量測器8，水沙量測器8通常選用雨量筒和數(shù)碼天平，以對水沙進行計量。動力調(diào)節(jié)器9和微處理器10，動力調(diào)節(jié)器9連接模擬降雨單元和供水單元，分別控制模擬降雨單元的降雨量大小和供水單元的供水啟停；微處理器連接水沙量測器8，對水沙量測器8測得的水沙數(shù)據(jù)進行分析，獲得被測坡地的水土流失狀態(tài)。微處理器10中設(shè)置有雨量調(diào)節(jié)、水沙數(shù)據(jù)采集及侵蝕模數(shù)運算分析軟件，微處理器10中的雨量調(diào)節(jié)軟件控制動力調(diào)節(jié)器9工作。使用本實施例的動態(tài)監(jiān)測儀進行某一區(qū)域水土流失分析時，首先將不銹鋼板6和網(wǎng)槽板7安插在待測坡面，以形成徑流小區(qū)，并將匯流槽設(shè)置在徑流小區(qū)下游方位，然后在匯流槽水沙出口設(shè)置雨量筒和自動數(shù)碼天平，天平用塑料袋罩住，防止進水影響使用；然后搭建模擬降雨單元和供水單元，整個水流由儲水箱I開始被抽送到水泵2，然后由水泵2再送到降雨支架和全角降雨噴頭5，水泵2至儲水箱I和降雨支架都是輸水管連接，形成降雨支架的立柱支架3和降雨橫桿4均為不銹鋼管，由卡環(huán)快速連接。本實施例動態(tài)監(jiān)測儀使用的電源為直流蓄電池，通過動力調(diào)節(jié)器9連接到微處理器10進行反向控制，通過改變電壓控制水泵2輸水能力。在實施水土流失監(jiān)測前需給定本次監(jiān)測的降雨強度，以便模擬當(dāng)?shù)匕l(fā)生頻率較高的自然降雨，測定該雨強條件下的土壤侵蝕情況，使實驗更具實際意義。通常根據(jù)已測定的電壓-雨強關(guān)系曲線，由微處理器10和動力調(diào)節(jié)器9相結(jié)合控制降雨模擬單元的降雨量大小。具體地，根據(jù)率定的電壓-雨強關(guān)系曲線查出監(jiān)測雨強對應(yīng)的電壓，然后打開電子天平并清零，采用微處理器10調(diào)至所需電壓值，待動力調(diào)節(jié)器9電壓穩(wěn)定后開始計測，直至得到監(jiān)測對象土壤侵蝕模數(shù)為止，監(jiān)測實驗結(jié)束即關(guān)閉電源。本實施例便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀的自動化控制主要包括水沙數(shù)據(jù)自動采集軟件和穩(wěn)壓調(diào)速軟件，水沙數(shù)據(jù)自動采集軟件可以將數(shù)碼電子秤上承接的水沙重量實時傳送到微處理器10上，然后形成包含實時數(shù)據(jù)和降雨時間的表格，并保存成excel形式，為數(shù)據(jù)運算和得出結(jié)論提供依據(jù)；穩(wěn)壓調(diào)速軟件主要功能是通過微處理器10有針對的調(diào)節(jié)電壓大小，達到需要的降雨強度，研究特定降雨強度下的水土流失情況，因此，可以很容易的通過不斷改變電壓獲得不同雨強，模擬自然降雨條件下，不同降雨造成的水土流失情況；動態(tài)監(jiān)測儀自動化控制部分實現(xiàn)了電腦操作，減少了實驗人員手動調(diào)控設(shè)備的誤差和繁雜， 更加方便和簡單，同時數(shù)據(jù)科學(xué)準(zhǔn)確，實驗效率高。徑流小區(qū)流失掉的水沙通過網(wǎng)槽板7和匯流槽被引至水沙量測器8，水沙量測器8 的重量通過自動采集數(shù)據(jù)的電子秤不斷傳輸?shù)轿⑻幚砥?0上，然后通過微處理器10運算分析軟件上預(yù)設(shè)好的公式得到土壤侵蝕模數(shù)與降雨歷時曲線，當(dāng)曲線趨于穩(wěn)定，不再發(fā)生波動，此時得到的數(shù)據(jù)即為實驗小區(qū)在已知雨強下的土壤侵蝕模數(shù)。在使用本實施例的檢測儀時，需要注意以下情形該檢測儀需在無風(fēng)或小風(fēng)氣候下使用；監(jiān)測過程需按順序和操作要求進行現(xiàn)場實時監(jiān)測；輸水管和降雨支架管件需墊好生膠帶，用卡環(huán)上緊，防止漏水；水泵泵頭部分監(jiān)測前需先將側(cè)管注滿水，起到引流的作用； 每次監(jiān)測使用完后需要按順序拆卸設(shè)備儀器，清理干凈設(shè)備污泥，延長設(shè)備使用壽命，合理歸類儲藏；對每次現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)妥善儲存與保管，便于后期對比分析。本實施例便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀可適用于無風(fēng)或小風(fēng)氣候下的不同下墊面條件下，各類開發(fā)建設(shè)項目擾動地表區(qū)域的土壤侵蝕量動態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析，很好地服務(wù)于水土保持各項野外監(jiān)測監(jiān)督任務(wù)，方便于水土保持工作人員開展實時監(jiān)測監(jiān)督，提高水土保持監(jiān)測監(jiān)督工作效率。由以上實施例可以看出，本發(fā)明實施例小型化，分段組裝、可拆卸、可調(diào)節(jié)，占用空間小，易于攜帶；徑流小區(qū)搭建耗時短，模擬降雨單元安裝簡便、操作快捷；徑流小區(qū)下游水沙數(shù)據(jù)自動采集處理，直接量測和計算土壤侵蝕模數(shù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；可同時對單個或多個徑流小區(qū)連續(xù)監(jiān)測，實時計量，動態(tài)讀取和存儲數(shù)據(jù)；適用范圍廣，可廣泛適用于土質(zhì)、土石、植被覆蓋等不同下墊面條件下，各類開發(fā)建設(shè)項目擾動地表區(qū)域的土壤侵蝕量動態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，包括徑流小區(qū)，由圍板在被測坡地上圍繞形成；模擬降雨單元，設(shè)置在所述徑流小區(qū)上方，用于模擬降雨；供水單元，與所述模擬降雨單元相連，為模擬降雨單元供水；水沙量測器，與所述徑流小區(qū)相連，對徑流小區(qū)流出的水沙進行計量；以及動力調(diào)節(jié)器和微處理器，所述動力調(diào)節(jié)器連接模擬降雨單元和供水單元，分別控制模擬降雨單元的降雨量大小和供水單元的供水啟停，所述微處理器連接所述水沙量測器，對水沙量測器測得的水沙數(shù)據(jù)進行分析，獲得被測坡地的水土流失狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求I所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述徑流小區(qū)為四邊形，所用圍板包括位于被測坡地上游和兩側(cè)的不銹鋼板，以及位于被測坡地下游的網(wǎng)槽板。
3.如權(quán)利要求2所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述網(wǎng)槽板的底部且位于所述徑流小區(qū)的外側(cè)，設(shè)置有匯流槽。
4.如權(quán)利要求3所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述匯流槽通過導(dǎo)流管與所述水沙量測器相連。
5.如權(quán)利要求I所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述模擬降雨單元包括支撐在地面上的立柱支架，設(shè)置在所述立柱支架頂端且與其垂直的降雨橫桿；所述降雨橫桿上設(shè)置有全角降雨噴頭，所述全角降雨噴頭位于所述徑流小區(qū)上方。
6.如權(quán)利要求5所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述立柱支架和降雨橫桿為相連通的中空管，所述供水單元與所述立柱支架下部相連。
7.如權(quán)利要求6所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述供水單元包括儲水箱及與其相連的水泵，所述水泵通過輸水管與所述立柱支架相連。
8.如權(quán)利要求7所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述儲水箱與所述水泵通過輸水管相連。
9.如權(quán)利要求5所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，所述立柱支架與降雨橫桿之間可拆卸連接。
10.如權(quán)利要求2所述的便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，其特征在于，形成所述徑流小區(qū)的不銹鋼板和網(wǎng)槽板之間可拆卸連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式水土流失動態(tài)監(jiān)測儀，包括徑流小區(qū)，由圍板在被測坡地上圍繞形成；模擬降雨單元，設(shè)置在徑流小區(qū)上方，模擬降雨；供水單元，與模擬降雨單元相連，為其供水；水沙量測器，與徑流小區(qū)相連，對徑流小區(qū)流出的水沙進行計量；動力調(diào)節(jié)器，連接模擬降雨單元和供水單元，分別控制降雨量大小和供水啟停；微處理器，連接水沙量測器，分析水沙量測器測得的水沙數(shù)據(jù)，以判斷水土流失狀態(tài)。本發(fā)明分段組裝、可拆卸，占用空間小，易于攜帶；徑流小區(qū)搭建耗時短，模擬降雨單元安裝便捷；徑流小區(qū)水沙數(shù)據(jù)實時采集處理，動態(tài)量測和計算土壤侵蝕模數(shù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；應(yīng)用廣泛，適用于不同區(qū)域土壤侵蝕量動態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。
文檔編號G01N33/24GK102590472SQ20121001953
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者舒安平 申請人:舒安平