一種坡面水量平衡場觀測裝置及應(yīng)用該裝置的觀測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤侵蝕和森林水文學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能夠觀測坡面水量平衡過程的坡面水量平衡場觀測裝置及應(yīng)用該裝置的觀測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水量平衡是水文現(xiàn)象和水文過程分析研究的基礎(chǔ)，也是水資源數(shù)量和質(zhì)量計算及評價的依據(jù)。坡面水量平衡場是研究自然降雨條件下坡面的水量平衡過程和土壤侵蝕過程的常用方法。傳統(tǒng)的研究方法是建立徑流試驗小區(qū)，其設(shè)計原理是模擬自然坡面，通過集流槽收集坡面的徑流以及泥沙，從而研究自然降雨條件下坡面的水文過程與土壤侵蝕過程。傳統(tǒng)的徑流小區(qū)主要由兩部分組成，試驗坡面和集流系統(tǒng)，試驗坡面是將坡面四周用垂直埋入地下的水泥板或其他擋流設(shè)施將坡面獨立開來，確保不與周圍發(fā)生水分交換，并在底部設(shè)置集流槽，用來收集坡面產(chǎn)生的徑流；另一部分是集流系統(tǒng)，根據(jù)當?shù)氐慕涤炅恳约爱a(chǎn)流量，采用磚砌或鐵皮設(shè)計制作集流系統(tǒng)用來儲存坡面產(chǎn)生的徑流。
[0003]然而，傳統(tǒng)的徑流小區(qū)在實際工作工程中存在諸多不足，其一，傳統(tǒng)的坡面徑流小區(qū)通過集流槽只能收集坡面在降雨過程中產(chǎn)生的徑流和泥沙，但土壤的入滲過程以及壤中流過程不能觀測出來，這就直接導(dǎo)致坡面的水量平衡過程不能得到驗證，不能滿足部分實驗要求；其二，為了防止大、暴降雨產(chǎn)生的徑流在集流系統(tǒng)中不外溢，常需建造一級或多級分流等龐大的分流設(shè)施，這不僅增加了工程成本，而且排水清沙工作費工費時。
[0004]地表徑流是指大氣降水后除直接蒸發(fā)、植物截留、滲入地下、填充洼地外，其余在流域地面由重力作用下沿著一定的方向和路徑流動的水流。地面徑流又由于降水形態(tài)的不同，可分為多種形式，如降雨徑流或融雪徑流。其大小和速度取決于地形、降雨強度、土壤透水性、地面覆蓋及水頭壓差等，是水循環(huán)的一個重要環(huán)節(jié)，也是水土流失發(fā)生的重要原因與動力。坡面地表徑流的變化對于研究森林水文過程和坡面的水量平衡均具有重要作用，準確獲取一定降水時間段內(nèi)地表徑流量變化信息是研究坡面水文過程和土壤侵蝕的重要基礎(chǔ)。
[0005]地表徑流過程中的流量自動觀測是目前野外試驗的難點問題，野外試驗由于場地限制很難做到實時監(jiān)測坡面徑流量的動態(tài)變化，通常采用徑流泥沙池儲存坡面產(chǎn)生的徑流，定期進行測量得到坡面的徑流量，但是這種方法需要計量人員在降雨期間親臨現(xiàn)場，不斷測量徑流產(chǎn)生量，人力耗費比較大，而且不能得到連續(xù)的徑流量數(shù)據(jù)不能滿足實際需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)的坡面徑流小區(qū)不能觀測出來土壤的入滲過程以及壤中流過程，且為了徑流在集流系統(tǒng)中不外溢，常需建造一級或多級分流等龐大的分流設(shè)施，不僅增加了工程成本，而且排水清沙工作費工費時且很難實時監(jiān)測坡面徑流量的動態(tài)變化。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種坡面水量平衡場觀測裝置，其包括:隔離邊墻、集水槽、擋墻及收集裝置；所述隔離邊墻設(shè)置于坡面的基巖面上，所述集水槽對應(yīng)于所述隔離邊墻設(shè)置，所述擋墻內(nèi)分別設(shè)置有表層導(dǎo)流管及壤中導(dǎo)流管，所述表層導(dǎo)流管對應(yīng)于所述集水槽設(shè)置，所述壤中導(dǎo)流管與所述收集裝置連通，所述表層導(dǎo)流管通過堰箱與所述收集裝置連通。
[0010]優(yōu)選地，所述壤中導(dǎo)流管包括第一壤中導(dǎo)流管及第二壤中導(dǎo)流管，所述第一壤中導(dǎo)流管設(shè)置于所述表層導(dǎo)流管與所述第二壤中導(dǎo)流管之間。
[0011]優(yōu)選地，還包括分別對應(yīng)于所述第一壤中導(dǎo)流管及第二壤中導(dǎo)流管設(shè)置的鋼板。
[0012]優(yōu)選地，所述堰箱內(nèi)設(shè)置有水位計。
[0013]優(yōu)選地，所述收集裝置包括與所述表層導(dǎo)流管連通的徑流泥砂池，及與所述壤中導(dǎo)流管連通的蓄水池。
[0014]優(yōu)選地，所述集水槽上設(shè)置有槽蓋。
[0015]優(yōu)選地，所述槽蓋的材質(zhì)為不銹鋼。
[0016]優(yōu)選地，坡面上對應(yīng)于所述隔離邊墻設(shè)置有排水溝。
[0017]優(yōu)選地，所述集水槽與所述表層導(dǎo)流管之間設(shè)置有過濾網(wǎng)。
[0018]本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用如上所述的坡面水量平衡場觀測裝置的觀測方法，其特征在于，具體步驟為:
[0019]S1、在坡面的基巖面上設(shè)置有隔離邊墻，隔離邊墻圍成隔離徑流小區(qū)；
[0020]S2、將擋墻內(nèi)的表層導(dǎo)流管及壤中導(dǎo)流管與收集裝置連通。
[0021](三)有益效果
[0022]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明提供的坡面水量平衡場觀測裝置中的隔離邊墻設(shè)置于坡面的基巖面上，集水槽對應(yīng)于隔離邊墻設(shè)置，擋墻內(nèi)分別設(shè)置有表層導(dǎo)流管及壤中導(dǎo)流管，表層導(dǎo)流管對應(yīng)于集水槽設(shè)置，壤中導(dǎo)流管與收集裝置連通，表層導(dǎo)流管通過堰箱與收集裝置連通。本發(fā)明提供的坡面水量平衡場觀測裝置中擋墻內(nèi)設(shè)置有表層導(dǎo)流管及壤中導(dǎo)流管，堰箱能夠?qū)崿F(xiàn)地表徑流信息的便捷采集，便于操作、實施，計量精確，并能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，能夠有效克服當前地表徑流計量工作中的難題，實現(xiàn)對坡面水量過程全面的觀測。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例的坡面水量平衡場觀測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例的坡面水量平衡場觀測裝置中堰箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1:排水溝；2:隔離邊墻；3:集水槽；4:擋墻；5:表層導(dǎo)流管；6:第一壤中導(dǎo)流管；7:第二壤中導(dǎo)流管；8:徑流泥砂池；10:基巖面；11:鋼板；12:蓄水池；14:堰箱；15:水位計。
【具體實施方式】
[0026]在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的機或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0028]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。
[0029]如圖1及圖2所示，本發(fā)明實施例提供的坡面水量平衡場觀測裝置包括隔離邊墻2、集水槽3、擋墻4及收集裝置；所述隔離邊墻2設(shè)置于坡面的基巖面10上，所述集水槽3對應(yīng)于所述隔離邊墻2設(shè)置，所述擋墻4內(nèi)分別設(shè)置有表層導(dǎo)流管5及壤中導(dǎo)流管，所述表層導(dǎo)流管5對應(yīng)于所述集水槽3設(shè)置，所述壤中導(dǎo)流管與所述收集裝置連通，所述表層導(dǎo)流管5通過堰箱14與所述收集裝置連通。所述堰箱14采用V形堰箱，在水量平衡場的隔離邊墻2的下方修建集水槽3，用來收集坡面產(chǎn)生的徑流和泥沙，通過表層導(dǎo)流管5匯集到收集裝置內(nèi)，集水槽寬25cm，深25cm。
[0030]本發(fā)明中的坡面水量平衡場由坡面系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)組成，坡面水量平衡場采用傳統(tǒng)徑流小區(qū)方法設(shè)計，面積可根據(jù)實驗需要而定，一般寬5m，與等高線平行，水平投影長20m，水平投影面積100m2。
[0031]本發(fā)明提供的坡面水量平衡場觀測裝