[發(fā)明專利]一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)施

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210126668.1
• 申請(qǐng)日: 2012-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN102680661A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程紅光;郝芳華;蒲曉;丁兆亮;王東利;路路
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 程紅光
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及在季節(jié)性凍融地區(qū)研究降雨或融雪條件下水文過程-營養(yǎng)物運(yùn)移規(guī)律的野外觀測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)施。

背景技術(shù)

徑流實(shí)驗(yàn)場是定量研究流域或坡地水文過程和土壤侵蝕過程的關(guān)鍵科研設(shè)施和觀測手段，由此得到的基礎(chǔ)觀測資料對(duì)于小尺度水土流失規(guī)律的研究進(jìn)而擴(kuò)展到區(qū)域水土流失的防治具有重要作用。徑流實(shí)驗(yàn)場的修建受地形、氣候等條件的約束，因而不同地區(qū)徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)計(jì)方案也不盡相同。傳統(tǒng)的徑流實(shí)驗(yàn)場設(shè)計(jì)中邊界、集流槽、集水箱采用混凝土材料，由于存在凍脹變形現(xiàn)象，很難滿足我國北方季節(jié)性凍融地區(qū)的使用條件，而其多空膠凝的結(jié)構(gòu)又不可避免造成水分滲漏損失，使觀測數(shù)據(jù)誤差增加。傳統(tǒng)的徑流實(shí)驗(yàn)場大多關(guān)注坡面徑流的觀測，而對(duì)滲透進(jìn)入包氣帶后水的橫向遷移關(guān)注較少，有的實(shí)驗(yàn)場在土壤剖面對(duì)側(cè)滲水進(jìn)行了集總式收集，但缺乏必要的分層取樣處理，由于隨著土層深度增加土壤微結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響到土壤水的運(yùn)移過程，這就需要針對(duì)不同深度的土壤側(cè)滲水運(yùn)移的研究進(jìn)行區(qū)別對(duì)待。一般的徑流實(shí)驗(yàn)場的觀測項(xiàng)目集中在降雨、地表產(chǎn)流、土壤侵蝕、徑流沖刷等，而很少涉及到土壤中營養(yǎng)物在水文過程驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)移和流失。隨著我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染狀況的持續(xù)惡化，在傳統(tǒng)徑流實(shí)驗(yàn)場觀測實(shí)驗(yàn)中增加農(nóng)田景觀單元尺度營養(yǎng)物遷移規(guī)律的相關(guān)觀測項(xiàng)目勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)施，解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)施，包括至少一級(jí)坡面實(shí)驗(yàn)場系統(tǒng)；

每級(jí)所述坡面實(shí)驗(yàn)場系統(tǒng)包括坡面實(shí)驗(yàn)場、地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置、分流池和集水箱；所述坡面實(shí)驗(yàn)場的邊界上設(shè)有橫向圍墻、所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置和左右兩列縱向圍墻，所述橫向圍墻、所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置和所述左右兩列縱向圍墻閉合圍攏成實(shí)驗(yàn)農(nóng)田；所述橫向圍墻位于所述坡面實(shí)驗(yàn)場的上緣，所述縱向圍墻沿所述坡面實(shí)驗(yàn)場的坡面延伸至所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置；所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置與所述坡面實(shí)驗(yàn)場的地表徑流流向垂直，設(shè)置于所述坡面實(shí)驗(yàn)場的下緣，并且與所述坡面實(shí)驗(yàn)場同寬；所述分流池和所述集水箱位于所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置的下坡向。

所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置包括地表徑流集流槽和土壤側(cè)滲水收集槽，所述地表徑流集流槽經(jīng)由地表徑流出流口和連接硬管與所述分流池和所述集水箱連通。

所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置多層設(shè)計(jì)，層數(shù)及每層深度根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和現(xiàn)場條件設(shè)定，第一層為所述地表徑流集流槽，以下各層為所述土壤側(cè)滲水收集槽，所述土壤側(cè)滲水收集槽通過土壤側(cè)滲水出流口與承接容器連通。

所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置的層與層的連接采用卡扣設(shè)計(jì)，對(duì)土壤橫向和縱向凍脹起緩沖作用。

所述橫向圍墻和所述縱向圍墻由加筋C25混凝土修筑，地上部分20cm，地下部分30cm；

所述分流池使用5孔分流設(shè)計(jì)，所述分流池與所述集水箱底部均安裝用于排水的球型閥門。

所述分流池設(shè)置5個(gè)同高度同流量的分流孔，其中一個(gè)連通到所述集水箱，所述分流池內(nèi)液面高于所述分流孔的下沿時(shí)，承接的地表徑流的1/5進(jìn)入所述集水箱。

還包括底座，所述分流池和所述集水箱并排設(shè)置在所述底座上，所述分流池的墻壁、所述集水箱的墻壁和所述底座的內(nèi)部均加設(shè)不同密度的起加固作用的鋼筋網(wǎng)，并且對(duì)土壤垂向凍脹作用起緩沖作用。

所述底座中設(shè)置兩層鋼筋，所述兩層鋼筋網(wǎng)狀布置并設(shè)置分縫；所述分流池的墻壁和所述集水箱的墻壁中設(shè)置單層鋼筋網(wǎng)，內(nèi)襯單層防水布。

所述分流池和所述集水箱均設(shè)置蓋板，防止雨水或融雪混入。

本發(fā)明涉及一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)研究降雨或融雪條件下水文過程-營養(yǎng)物運(yùn)移規(guī)律的野外觀測徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)施，主要應(yīng)用于在凍融循環(huán)存在的區(qū)域進(jìn)行田間水文過程和營養(yǎng)物運(yùn)移的觀測實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)徑流實(shí)驗(yàn)場存在的不足和問題，結(jié)合我國北方凍土區(qū)特殊的自然條件，提出一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)在上述區(qū)域開展土壤流失、生態(tài)水文過程及營養(yǎng)物運(yùn)移等研究工作。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.本發(fā)明提供了一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實(shí)驗(yàn)場的設(shè)施，同時(shí)滿足降雨和融雪條件下的水文過程、水土流失的野外觀測，可以有效抵抗土壤凍脹損害，保證實(shí)驗(yàn)場的正常運(yùn)行。