[發明專利]一種土壤近地表水流流速測定系統及方法

有效

• 申請號: 201710596143.7
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107228953B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳曉燕;韓珍;黃鈺涵;黃永超;邢行;李彥海
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01P5/18
• 分類號: G01P5/18;G01N33/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發明屬于近地表水流測速技術領域，公開了一種土壤近地表水流流速測定系統及方法，所述土壤近地表水流流速測定系統設置有：透明有機玻璃槽底部均勻間隔安裝六根通水管道；透明有機玻璃槽右端開設排水通道；通水管道通過供水管連接恒定蠕動泵；恒定蠕動泵連接彈性輸送軟管。本發明為土壤近地表水流流速測定裝置，通過該裝置可以測定近地表水流的流速，進而補充在此研究領域的空白，為水土流失預測和預報模型、定量評價水土流失和水土保持效益提供更加精確的數據，從而減少水土流失給人類生產和生活帶來的嚴重影響。

技術領域

本發明屬于近地表水流測速技術領域，尤其涉及一種土壤近地表水流流速測定系統及方法。

背景技術

目前國內尚沒有一種廣泛使用的測量近地表水流流速的實驗儀器，國內外的眾多研究機構更多的是關注如何測定地表徑流的流量及流速。然而近地表水流對于農田土壤侵蝕過程和地表徑流形成有很大影響。眾多實驗表明土壤坡面徑流來自于地表徑流和近地表水流兩個方面，近地表水流在土壤侵蝕中起到了相當重要的觸發作用，遠遠高于片蝕、溝蝕等坡面侵蝕形式。近地表水流流速是所有土壤侵蝕過程模型的必要參數，如果近地表水流流速不能準確的獲得，即使侵蝕總量預測是準確的，也將造成侵蝕過程的錯誤預測。因此探求一種新的可以有效測量近地表水流流速的方法或儀器就顯得尤為重要。

綜上所述，現在的技術存在的問題是：國內沒有測量近地表水流流速的實驗儀器，無法準確測量近地表水流流速。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種土壤近地表水流流速測定系統及方法。

本發明是這樣實現的，一種土壤近地表水流流速測定方法，所述土壤近地表水流流速測定方法包括以下步驟：

步驟一：將試驗槽放置移動式液壓升降車之上，坡度范圍為0-30°，坡度調節步長為5°；

步驟二：試驗土槽全長3m，每1m設置1個近地表水流供水單元，共布設3個供水單元；

步驟三：蠕動泵泵管一端分別插入3根供水管中模擬水流分層運動，泵管另一端分別插入相應顏色的供水容器中；

步驟四：利用照相機每十分鐘拍照，記錄每一層水流經過時間段內通過的相應距離計算孔隙水流流速，同時測定不同顏色水層的厚度計算達西流速；

步驟五：計算水流流速和達西流速。

進一步，所述步驟二具體包括：在碎石層和黏土層之上裝填供土樣，并在碎石與土樣之間用孔隙大小均勻的紗布隔離，在每一段碎石層前端均插入供水管；將土均勻的填放于水槽內，填土高度為30cm；填土完畢后，利用移動式液壓升降車將試驗槽升至不同坡度，經坡度測定系統測定讀數后；打開試驗槽下部放水口，靜置試驗槽直至無明顯出水時用標準環刀在坡面上、中、下三個部位分別采樣，在試驗室中采用烘干法測定沙樣含水率、容重，采用干土測量法測定土樣的比重，計算得到土樣的孔隙率的基礎數據。

進一步，所述步驟五計算達西流速公式為：

UD＝AQ/(WH)

其中，UD代表達西流速，cm?s-1；Q代表水流給定流量，L?h-1；W代表試驗槽寬度，cm；H代表水層厚度，cm；A代表單位轉換系數。

進一步，所述步驟五計算土層孔隙水流流速公式為：

VM＝S/dt；

其中，VM代表沙層孔隙水流流速，cm?h-1；S代表水流流過的距離，cm；dt代表流過S距離的時間，h。

本發明的另一目的在于提供一種所述土壤近地表水流流速測定系統設置有：

透明有機玻璃槽；

供水蠕動泵通過供水管連接注水管的一端，所述注水管貼合在所述透明有機玻璃槽的內壁上；