[发明专利]土壤表面粗糙度测定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高度测量装置以及用这种装置进行测量的方法。确切讲本发明是一种用于测量地块表面粗糙度的装置及测量方法。

背景技术

土壤表面的粗糙度是表征土壤水文特性和影响土壤性质的一个重要参数。粗糙的土壤表面增加了土壤表面积，可以蓄积部分降雨；增加太阳的辐射面积，增加地温；减小风速，降低土壤风蚀；同时增加了土壤的蒸发量，降低了土壤水分。

土壤表面粗糙度的测定方法通常有非接触式和接触式两种测定方式。非接触式测定方法是用激光扫描探测进行测量。接触式测定方法是在测定时仪器与地表接触，接触式方法主要有测针法，链条法和杆尺法。

测针法用间隔10cm的20根测针，沿地面测定20次，得到的400个点，由下式计算出粗糙度：

            R＝100lgS                        式1

式1中R(roughness)表示粗糙度，S表示各测定点高程值的标准差。

链条法是美国人Ali Salch(1993)提出的，他认为当给定长度的链条(L₁)置于地表时，由于地面的上下起伏，其水平长度会减小，计算链条长度的减小值，再按式2得出衡量地面粗糙度的指数：

Cr=100*(1-L2L1)]]>式2

式2中Cr表示地面粗糙度指数，L₂为链条置于地面时的水平长度。

中国发明专利申请03114152.8公开一种土壤粗糙度的测量方法，这种方法与链条法相类似。该专利申请包括以下的步骤：1)在目标土地内随机取样，随机固定两点，两点间距离为L；2)在固定两点所在的直线上，用无弹性软绳紧贴土壤的粗糙面放平，获取两点间软绳拉直的距离L′：3)依次类推测定每个样方：4)根据测得的数据得出每个样方的土壤粗糙度Ci＝Li′/L(i＝1、2、3...n)，再这一公式得出整片目标土地的土壤粗糙度。

杆尺法分别用20，30，40，50cm长的测杆，沿降雨径流方向置于地表，用直尺测量地面凹地的中点到杆的垂直高差，其平均值即为粗糙度R_h：

Rh=1hΣi=1nHi]]>式3

有研究表明，相对于杆尺法，链条法测定的结果稳定性高。但对于凹凸较小的地表，由于链条和地面的接触面小和链条本身的节点之间距离大小的影响，链条法测定的精确度受到限制。

现阶段尚无用于测量土壤表面粗糙度的专用装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量土壤表面粗糙度的专用装置。

本发明的装置是在一个框架上固定有一个支点，框架上还分别设置至少两个与固定测臂平行且可沿框架的上下边框运动的测针和可测量测针高度变化的高度指示。这里所述的高度指示是高度刻度。

本发明的框架上还设置有测量面与测针相垂直的水平仪。

本发明的框架上还设置有水位计。

本发明的框架上还设置至少两根支撑杆，在测量时两根支撑杆与固定支点形成对框架的稳定支撑。

本发明的水位计由柔性且透明的材料制成的水管，水管的一端与测针相平行的固定于框架上，并标有刻度，水管的另一端固定于与框架分离的支撑件上。

本发明的框架由空腹型材构成，框架的两个相对的边上定距离开设有测针孔，由刚性材料制成的测针的一端为尖端，另一端带有一个可以限制其从框架的测针孔中滑出的结构。