專利名稱：一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型專利涉及在季節(jié)性凍融地區(qū)研究降雨或融雪條件下水文過程ー營養(yǎng)物運移規(guī)律的野外觀測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及ー種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施。
背景技術(shù)：
徑流實驗場是定量研究流域或坡地水文過程和土壌侵蝕過程的關(guān)鍵科研設(shè)施和觀測手段，由此得到的基礎(chǔ)觀測資料對于小尺度水土流失規(guī)律的研究進而擴展到區(qū)域水土流失的防治具有重要作用。徑流實驗場的修建受地形、氣候等條件的約束，因而不同地區(qū)徑流實驗場的設(shè)計方案也不盡相同。傳統(tǒng)的徑流實驗場設(shè)計中邊界、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)誤差増加。傳統(tǒng)的徑流實驗場大多關(guān)注坡面徑流的觀測，而對滲透進入包氣帶后水的橫向遷移關(guān)注較少，有的實驗場在土壌 剖面對側(cè)滲水進行了集總式收集，但缺乏必要的分層取樣處理，由于隨著土層深度増加土壤微結(jié)構(gòu)的變化會影響到土壌水的運移過程，這就需要針對不同深度的土壤側(cè)滲水運移的研究進行區(qū)別對待。一般的徑流實驗場的觀測項目集中在降雨、地表產(chǎn)流、土壤侵蝕、徑流沖刷等，而很少涉及到土壌中營養(yǎng)物在水文過程驅(qū)動下的運移和流失。隨著我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)非點源污染狀況的持續(xù)惡化，在傳統(tǒng)徑流實驗場觀測實驗中增加農(nóng)田景觀単元尺度營養(yǎng)物遷移規(guī)律的相關(guān)觀測項目勢在必行。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于設(shè)計ー種新型的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，解決上述問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，包括至少ー級坡面實驗場系統(tǒng)；每級所述坡面實驗場系統(tǒng)包括坡面實驗場、地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置、分流池和集水箱；所述坡面實驗場的邊界上設(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驗農(nóng)田；所述橫向圍墻位于所述坡面實驗場的上緣，所述縱向圍墻沿所述坡面實驗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驗場的地表徑流流向垂直，設(shè)置于所述坡面實驗場的下緣，并且與所述坡面實驗場同寬；所述分流池和所述集水箱位于所述地表徑流及土壌側(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。[0008]所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置多層設(shè)計，層數(shù)及每層深度根據(jù)實驗要求和現(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)滲水出流ロ與承接容器連通。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，對土壌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，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個同高度同流量的分流孔，其中一個連通到所述集水箱，所述分流池內(nèi)液面高于所述分流孔的下沿時，承接的地表徑流的1/5進入所述集水箱。 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。本實用新型涉及ー種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)研究降雨或融雪條件下水文過程-營養(yǎng)物運移規(guī)律的野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，主要應(yīng)用于在凍融循環(huán)存在的區(qū)域進行田間水文過程和營養(yǎng)物運移的觀測實驗。本實用新型針對傳統(tǒng)徑流實驗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)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，以實現(xiàn)在上述區(qū)域開展土壌流失、生態(tài)水文過程及營養(yǎng)物運移等研究工作。本實用新型的有益效果如下I.本實用新型提供了一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，同時滿足降雨和融雪條件下的水文過程、水土流失的野外觀測，可以有效抵抗土壌凍脹損害，保證實驗場的正常運行。2.本實用新型提供了一種分層收集土壤側(cè)滲水樣的裝置，層數(shù)及每層深度可根據(jù)實驗要求和現(xiàn)場條件進行設(shè)定，便于對壤中流進行實時觀測研究。3.本實用新型提供了ー種研究農(nóng)田尺度土壤營養(yǎng)物運移規(guī)律的有效手段，通過對地表徑流及土壤側(cè)滲水的收集，可以實現(xiàn)對表層土壤營養(yǎng)物溶出和次表層土壤營養(yǎng)物運移的觀測。

圖I為本實用新型的示意圖；圖2為圖I的A-A視圖；圖3為圖I的B局部放大圖；圖4為圖3的A-A視圖；圖5為圖3的B-B視圖；[0027]圖6為本實用新型的配筋表。其中，I、邊界2、實驗農(nóng)田3、地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置4、分流池5、集水箱6、地表徑流出流ロ 7、分流池與集水箱連接硬管8、地表徑流集流槽9、土壤側(cè)滲水收集槽10、分流孔11、球型閥門12、土壤側(cè)滲水出流ロ 13、鋼筋網(wǎng)。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一歩詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖I至圖5所示的一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，包括至少ー級坡面實驗場系統(tǒng)；每級所述坡面實驗場系統(tǒng)包括坡面實驗場、地表徑流及土壌側(cè)滲水收集裝置、分流池和集水箱；所述坡面實驗場的邊界上設(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驗農(nóng)田；所述橫向圍墻位于所述坡面實驗場的上緣，所述縱向圍墻沿所述坡面實驗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驗場的地表徑流流向垂直，設(shè)置于所述坡面實驗場的下緣，并且與所述坡面實驗場同寬；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，層數(shù)及每層深度根據(jù)實驗要求和現(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)滲水出流ロ與承接容器連通。在更加優(yōu)選的實施例中，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，對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，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個同高度同流量的分流孔，其中一個連通到所述集水箱，所述分流池內(nèi)液面高于所述分流孔的下沿時，承接的地表徑流的1/5進入所述集水箱。在更加優(yōu)選的實施例中，所述適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施還包括底座，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。詳細說如圖I所示，一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，主要由實驗場邊界、地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置、分流池、集水箱組成。其中邊界由加筋C25混凝土修筑，地上部分20cm，地下部分30cm，橫向圍墻位于坡面上緣，縱向圍墻沿實驗場坡面延伸至地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置，相鄰實驗場圍墻順坡度呈階梯狀；地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置與地表徑流流向垂直，設(shè)置于坡面下緣，與實驗場同寬，多層設(shè)計，地表徑流集流槽經(jīng)由出流口和硬管與分流池和集水箱連接；分流池與集水箱位于地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置的下坡向，并排設(shè)置，分流池使用5孔分流設(shè)計，分流池與集水箱底部均安裝球型閥門用于排水。如圖2所示，地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置多層設(shè)計，層數(shù)及每層深度可根據(jù)實驗要求和現(xiàn)場條件設(shè)定，第一層為地表徑流集流槽，通過出流ロ與分流池、集水箱連接，以下多層為土壤側(cè)滲水收集裝置，通過出流ロ與承接容器連接，地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置層與層的連接采用卡扣設(shè)計，對土壌橫向和縱向凍脹起緩沖作用。如圖3、4、5、6所示，分流池和集水箱容器壁均加筋處理，底座兩層鋼筋網(wǎng)狀布置并設(shè)置分縫，墻體單層鋼筋網(wǎng)，內(nèi)襯單層防水布，分流池和集水箱均設(shè)置木質(zhì)蓋板，防止雨水或融雪混入。以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細的描述了本實用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本實用新型并不局限于以上所述實施例，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作 的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于，包括至少ー級坡面實驗場系統(tǒng)； 每級所述坡面實驗場系統(tǒng)包括坡面實驗場、地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置、分流池和集水箱；所述坡面實驗場的邊界上設(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驗農(nóng)田；所述橫向圍墻位于所述坡面實驗場的上緣，所述縱向圍墻沿所述坡面實驗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驗場的地表徑流流向垂直，設(shè)置于所述坡面實驗場的下緣，并且與所述坡面實驗場同寬；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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于所述地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置多層設(shè)計，層數(shù)及每層深度根據(jù)實驗要求和現(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)滲水出流ロ與承接容器連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于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，對土壌橫向和縱向凍脹起緩沖作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于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30cmo
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于所述分流池使用5孔分流設(shè)計，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于所述分流池設(shè)置5個同高度同流量的分流孔，其中一個連通到所述集水箱，所述分流池內(nèi)液面高于所述分流孔的下沿時，承接的地表徑流的1/5進入所述集水箱。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于還包括底座，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)，并且對土壤垂向凍脹作用起緩沖作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于所述底座中設(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。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，其特征在于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。
專利摘要一種適用于季節(jié)性凍融地區(qū)野外觀測徑流實驗場的設(shè)施，坡面實驗場的邊界上設(shè)有橫向圍墻、地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置和左右兩列縱向圍墻，橫向圍墻、地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置和左右兩列縱向圍墻閉合圍攏成實驗農(nóng)田；橫向圍墻位于坡面實驗場的上緣，縱向圍墻沿坡面實驗場的坡面延伸至地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置；地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置與坡面實驗場的地表徑流流向垂直，設(shè)置于坡面實驗場的下緣，并且與坡面實驗場同寬；分流池和集水箱位于地表徑流及土壤側(cè)滲水收集裝置的下坡向。本實用新型同時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，保證實驗場的正常運行。
文檔編號G01N33/24GK202649202SQ20122018526
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者程紅光, 郝芳華, 蒲曉, 丁兆亮, 王東利, 路路 申請人:程紅光