[發明專利]巖溶坡地與石漠化邊坡地表和地下水土流失一體化試驗模型

有效

• 申請號: 202111100714.6
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113718864B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 周成;林煜宏;何廷全;劉君靜;陳群;李家勝;梁若翔;葉瓊瑤;周澤昶;聶杰雄;羅祺;陳曉紅;張勱捷;范麗娟
• 申請（專利權）人: 四川大學;廣西新發展交通集團有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;E02D33/00
• 代理公司: 成都海成知識產權代理事務所(普通合伙) 51357
• 代理人: 周敏

本發明公開了巖溶坡地與石漠化邊坡地表和地下水土流失一體化試驗模型，包括試驗槽體、防水膜、填料、土體及其中的示蹤劑粒子、植物、降雨模擬裝置、水土流失收集槽、吸力和含水率傳感器、測溫探頭和支撐結構。所述填料包括模擬坡體的碎石和形狀規則的砌體，通過對填料的改變模擬不同情況巖溶坡地與石漠化邊坡以及對應的水土流失測試。并通過種植板槽的設置，模擬在巖溶坡地與石漠化邊坡上設置板槽種植植物進行植被恢復過程中，板槽以及巖溶坡地與石漠化邊坡的水土地表和地下流失情況。本發明能夠揭示巖溶坡地與石漠化邊坡水土的地表流失和地下漏失的發生和運移機制。

技術領域

本發明屬于巖溶坡地與石漠化邊坡的水土流失治理和生態環境重建等領域，具體涉及巖溶坡地與石漠化邊坡地表和地下水土流失測試的試驗模型。

背景技術

巖溶坡地與石漠化邊坡存在著地表和地下的雙層結構，會產生一系列特殊復雜的水土地表流失和地下漏失等嚴重問題，特別是溶溝、溶槽和洼地發育以及石質化嚴重的碳酸鹽巖坡地, 地下漏失往往是主要的土壤流失方式。這些都致使形成石漠化及生態環境退化，嚴重制約著地區的農業和農村、交通和水利等行業的可持續發展。為了抑制巖溶坡地與石漠化邊坡嚴重的水土地表流失和地下滲漏，促進巖溶坡地與石漠化邊坡的植被恢復，必須探明巖溶坡地與石漠化邊坡嚴重的水土地表流失和地下滲漏的模式和機理。

巖溶坡地與石漠化邊坡的地表水土流失研究一般可采用野外觀測、室內模擬及同位素示蹤等一系列的方法，但巖溶坡地與石漠化邊坡的地下漏失機理的試驗研究手段和方法較少。巖溶裂隙通道會隨著水作用的時間不斷發展，很難搞清楚巖溶通道的分布規律和滲漏模式，目前僅處于定性描述和室內模擬探索階段。巖溶坡地與石漠化邊坡的地下漏失機制還未能得到充分揭示，特別是在巖溶坡地與石漠化邊坡水土的地表流失和地下漏失一體化測試的方法及模擬系統方面還是空白。因此，發明一種快速、簡捷、實用的一體化的試驗方法及模擬系統，充分揭示巖溶坡地與石漠化邊坡水土的地表流失和地下漏失的發生和運移機制，是控制巖溶坡地與石漠化邊坡水土的地表流失和地下漏失以及促進植被恢復的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供巖溶坡地與石漠化邊坡地表和地下水土流失一體化試驗模型，以一種快速、便捷的方式，充分揭示巖溶坡地與石漠化邊坡水土的地表流失和地下漏失的發生和運移機制，從而為控制巖溶坡地與石漠化邊坡水土的地表流失和地下漏失以及促進植被恢復提供支持。

本發明提供的第一種模型：巖溶坡地與石漠化邊坡地表和地下水土流失一體化試驗模型，包括試驗槽體、防水膜、填料、降雨模擬裝置、水土流失收集槽和支撐結構；所述試驗槽體為格柵板和有機玻璃板通過卡具連接圍成的長方體形，試驗槽體通過支撐結構根據所需試驗的坡度保持傾斜，按照順坡方向，長方體槽體的上下兩端面和底板為格柵板，左右兩側面為有機玻璃板，所述防水膜完全貼合三塊格柵板；所述填料包括模擬坡體的碎石和形狀規則的砌體：當模擬坡體巖體強發育裂隙時，填料為碎石；當模擬坡體巖體弱發育裂隙含巖溶通道時，填料為砌體，砌體堆砌在試驗槽體下層，并預留出垂直于試驗槽體底板的通道模擬巖溶通道；當模擬坡體巖體為表層強發育、底層弱發育含巖溶通道時，填料為碎石和砌體，砌體堆砌在試驗槽體下層，并預留出垂直于試驗槽體底板的通道模擬巖溶通道，碎石均勻鋪設在砌體上層；所述水土流失收集槽包括設置在試驗槽體下端面格柵板上的側壁水土流失收集槽，和設置在試驗槽體底板下的底部水土流失收集槽，設置有水土流失收集槽的防水膜對應位置預留有開口；所述降雨模擬裝置設置在試驗槽體上空。

本發明提供的第二種模型：巖溶坡地與石漠化邊坡的種植板槽的地下水土流失試驗模型，該模型模擬在巖溶坡地與石漠化邊坡上設置板槽種植植物進行植被恢復過程中（不考慮坡面徑流），板槽的水土地下流失情況。所述板槽是巖溶坡地與石漠化邊坡的一個種植單元，通過在坡面設置擋土板，在擋土板與坡面的夾角空間內填充種植土種植植物進行植被恢復。