[發明專利]土壤管道流侵蝕模擬試驗裝置

在審

• 申請號: 202110209547.2
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112816672A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 徐錫蒙
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/56;G01N21/84
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 方曉明

本申請實施例提供一種土壤管道流侵蝕模擬試驗裝置，所述裝置包括：土槽，所述土槽下方設置有用于調節坡度的千斤頂，所述土槽底部設置有用于水體下滲和壤中流供應的排水孔，所述土槽的前端還設置有用于供應地表徑流的穩流槽，所述土槽側邊設置有用于供應土壤管道流側向開口，所述土槽的出水口由地表徑流收集裝置和地下徑流收集裝置組成，所述出水口處的擋板由固定擋板和移動擋板組成，所述固定擋板用于固定低于土壤管道位置的土體，所述移動擋板用于固定高于土壤管道位置土體，在實驗開始后抽出移動擋板即可使地下徑流沿地下徑流收集裝置流出，本申請能夠準確模擬土壤管道和土壤管道流的存在對侵蝕過程的影響。

技術領域

本申請涉及土壤侵蝕實驗裝置領域，具體涉及一種土壤管道流侵蝕模擬試驗裝置。

背景技術

地下徑流通過滲流和優先流等形式改變土壤性質，分離土壤顆粒，并導致地下土壤侵蝕的發生。土壤管道侵蝕是一種重要的地下徑流侵蝕形式，當土壤管道流剪切力超過土壤顆粒分離的臨界切應力時，土壤管道內部的土壤顆粒就會被剝離，并造成土壤管道的擴大，最終在成管道頂部崩塌，并形成下沉特征和溝道。世界范圍內的觀測到的典型土壤管道崩塌特征通常是溝道特征的先兆，土壤管道流及相關的滲流過程可以引起溝頭的快速溯源過程和溝壁崩塌過程。但由于土壤管道和土壤管道流的不可見性，很難觀測，現有的侵蝕過程研究通常只關注于地表徑流侵蝕過程而忽略了地下徑流侵蝕過程。此外由于地表徑流和地下土壤管道流徑流特性的差異，普通的針對地表徑流的措施很難對土壤管道流引起的土壤侵蝕進行防治。因此，需要發展土壤管道制作和土壤管道流侵蝕模擬試驗裝置與方法，為地下土壤管道侵蝕的研究提供支持。

由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種土壤管道流侵蝕模擬試驗裝置，以克服現有技術的缺陷。

發明內容

針對現有技術中的問題，本申請提供一種土壤管道流侵蝕模擬試驗裝置，能夠快速、準確和便捷的模擬土壤管道和土壤管道流的存在對土壤侵蝕過程的影響。從而解決了以往無法定量評估土壤管道流對侵蝕貢獻的問題，為地下土壤管道流引起侵蝕的防治提供科學依據。

為解決上述技術問題，本申請提供以下技術方案：

第一方面，本申請提供一種土壤管道流侵蝕模擬試驗裝置，包括：

土槽，所述土槽下方設置有用于調節坡度的千斤頂，所述土槽底部設置有用于土槽水體下滲和壤中流供應的排水孔，所述土槽的前端還設置有用于供應地表徑流的穩流槽，所述土槽側邊設置有用于供應土壤管道流側向開口，所述土槽的出水口由地表徑流收集裝置和地下徑流收集裝置組成，所述出水口處的擋板由固定擋板和移動擋板組成，所述固定擋板用于固定低于土壤管道位置的土體，所述移動擋板用于在裝填土槽時固定高于土壤管道位置土體，實驗開始后抽出移動擋板并利用地下徑流收集裝置收集壤中流和土壤管道流。

進一步地，所述土槽最下層設置有厚度為5cm的沙層，所述沙層底部設置有排水孔，用于排水或提供壤中流。

進一步地，所述沙層上放置有一層高透水性的紗布，用于隔開土壤與沙子。

進一步地，所述土槽內設置有厚度為30cm的土體。

進一步地，所述土體每隔5cm厚度為一層進行裝填。

進一步地，在所述土體10cm深度處設置有土壤管道，制作所述土壤管道時需要依靠一根長為2.5m、外徑1.5cm的金屬制外表光滑的空心管道，金屬管道靠近所述土槽頂部的端口內部設置有用于監測金屬管到拉出時形成的內徑為1.5cm的土壤管道是否發生崩塌的微型相機。

進一步地，所述金屬管道的土壤管道的末端從所述移動擋板上的直徑1.5cm的圓孔位置伸出，圓孔位置用于金屬管道保持水平位置抽出。

進一步地，所述土壤管道通過一個彎曲轉接口與外部供水管道相連，所述外部供水管用于為所述土壤管道提供模擬土壤管道匯流。