[發明專利]一種坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕的模擬裝置和模擬方法

有效

• 申請號: 201711386734.8
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108088787B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 雷廷武;黃鈺涵;李法虎;馮忍;陳麗燕;陳萍
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕模擬裝置和模擬方法，通過在侵蝕槽外側設置能夠持續供水的供水單元，供水單元每隔預設距離設有供水管，供水管下端與滲水單元連接處的高度高于侵蝕槽底面，水源經輸水管并通過供水管持續給侵蝕槽供水，侵蝕槽內鋪設供試土壤至高度與供水管的上端接口高度齊平，通過檢測供試土壤表面是否有水滲出來調節供水單元高度和流量，保持穩定的供水流量并調節侵蝕槽的升降調節單元使侵蝕槽與水平方向處于預設的夾角，進行坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕的模擬試驗；從而在土壤侵蝕試驗中，不僅能模擬預設角度的坡面，還能保持坡面土壤持續飽和滲水狀態，達到了較好地坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕的模擬試驗的效果。

技術領域

本發明涉及土壤侵蝕技術領域，更具體地，涉及一種坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕的模擬裝置和模擬方法。

背景技術

土壤侵蝕是土壤在水力、風力、凍融、重力等外營力作用下，被剝蝕、破壞、分離、搬運和沉積的過程；根據外營力的種類，可將土壤侵蝕劃分為水力侵蝕、風力侵蝕、凍融侵蝕、重力侵蝕、淋溶侵蝕、山洪侵蝕、泥石流侵蝕及土壤坍陷等。有犁底層的農耕地、下伏凍土的融凍侵蝕土壤堆積區及具有坡面構型為A-C層的土壤，它們的下層土壤密度和強度較大而滲透性較低，由于降雨與融水的輸入使得表層土壤飽和，土壤結構差而強度低，更容易產生嚴重的水力侵蝕，對生態及生產、生活和工程設施產生嚴重影響。

當坡面表層土壤飽和后，在地表水流作用下，土壤顆粒間粘聚力減小，加之浮力作用土壤抗侵蝕能力降低，使得坡地土壤更易受到沖刷，侵蝕加劇；坡面對水流摩擦阻力降低，水流通道更平滑而流速增大，導致坡面輸沙量的增加。通過侵蝕現象定量試驗研究，才可能認識這些與侵蝕過程相關因素作用機理的實質，因此研究飽和土壤坡面侵蝕產沙具有重要意義。

目前國內外進行了大量坡面土壤侵蝕的試驗研究，但很少關注持續飽和滲水條件下的土壤侵蝕過程的研究，也缺乏完善的坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕的試驗裝置和研究方法。

發明內容

為了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發明提供一種坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕的模擬裝置和模擬方法。

根據本發明的一個方面，提供一種坡面持續飽和滲水的土壤侵蝕的模擬裝置，包括：侵蝕槽和供水單元；侵蝕槽為頂部開口的空腔，侵蝕槽設有升降調節單元，升降調節單元用于調節侵蝕槽的兩端的高度；供水單元包括輸水管、供水管和滲水管；輸水管沿侵蝕槽的長度方向設置在侵蝕槽的外側，輸水管的一端連接至水源，輸水管的另一端設有溢流孔；每隔預設距離沿垂直于侵蝕槽的底面設有供水管，供水管設有閥門，供水管的上端接口連接至輸水管；平行于侵蝕槽的底面且垂直于侵蝕槽的側壁設有滲水管，滲水管的一端穿過侵蝕槽的一個側壁連接至供水管的下端接口，滲水管的另一端穿過侵蝕槽的另一個側壁并密封，滲水管的管壁設有若干滲水孔，滲水孔位于侵蝕槽的內部。

其中，該裝置還包括滲水單元；滲水單元包括第一滲水層和第二滲水層，第一滲水層與侵蝕槽的底面接觸，第二滲水層位于第一滲水層每隔預設距離設置的凹槽內，以使滲水管位于第二滲水層內；第一滲水層填充有第一填充物，第二滲水層填充有第二填充物；由第一滲水層的上端面與第二滲水層的上端面組成的滲水單元的上端面平行于侵蝕槽的底面，滲水單元的上端面的高度低于供水管的上端接口的高度；第一填充物的飽和導水率小于供試土壤的飽和導水率，第二填充物的飽和導水率大于供試土壤的飽和導水率。

其中，溢流孔的開口方向垂直于侵蝕槽的底面向上。

其中，滲水管包裹有土工織物。

其中，滲水孔的開口方向垂直于侵蝕槽的底面向上。

其中，第一滲水層與第二滲水層的交界面與滲水管的外壁相接觸。

其中，滲水單元的上端面的表面鋪設有土工織物，該土工織物用于隔離滲水單元的填充物與供試土壤。

其中，第一填充物為粘土，第二填充物為粗砂或者細石。