[发明专利]可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材

说明书

技术领域

本发明涉及水文学实验研究技术领域，尤其涉及一种可观测土壤 湿润锋的运移情况及分层收集壤中流的实验器材，可用于研究不同下 垫面、雨强、坡度土壤含水率对土壤水分运移情况的响应关系。

背景技术

在气候变化和人类活动的双重影响下，流域水循环演变发生着深 刻变化。气候变化通过改变降水、气温、日照、风、相对湿度等影响 水文循环，进而改变降水、径流、蒸发、土壤湿度等水文要素的时空 分布。人类活动则通过改变流域下垫面和水量的时空分布格局等影响 水文循环过程。因此在降雨过程中土壤水分变化对径流的响应关系， 或者不同坡度、雨强、下垫面对径流的响应关系亟需开展相关的研究 工作，这也是目前水文学研究的热点之一。

在目前的研究工作中，土壤水分运动对径流响应关系的研究，多 采用自行设计的土槽，在室内用过人工模拟降雨过程，观测土槽中土 壤湿润锋的运移情况及其对降雨的响应关系。但是这种土槽的设计大 多四周全用钢板焊接，无法从外部观测土壤水分的变化情况，仅能利 用从土壤中埋设水分传感器获得的数据了解土壤水分的状态变化。壤 中流的收集也仅采用单一的导流装置收集，无法对不同深度的壤中流 进行分层收集。

实验器材的构造制约了相关领域工作深入细致的研究。因此改进 现有技术能对实验进一步细化，获取更多数据的实验器材对相关领域 的研究具有重要意义。

改进后的装置可用于相关领域对于土壤水分运移状态的研究，可 分层收集不同土壤深度的壤中流，并实时观测土壤湿润锋的运移状态。 对于水文学领域，可利用该装置对不同坡度、雨强、植被覆盖度下降 雨对径流及壤中流的响应关系。同样，对于水土保持方面，可通过改 进前端导流装置的设计及填土过程中对土壤容重的控制，模拟降雨过 程中土壤的侵蚀状态。

发明内容

本发明设计了一种可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流 的实验器材，其解决了实验过程中土壤水分运移深度的观测及壤中流 分层收集的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材， 包括装有土壤的土槽，所述土槽底部设有防水装置(6)，其特征在于： 土槽的一个侧面设有防止降雨过程中土壤侧漏的保护网，保护网位于 土槽内部的一侧连接多个壤中流分层收集装置(7)，壤中流分层收集 装置(7)其作用是防止上层壤中流产流以后沿前端土壤剖面流入下层 壤中流收集装置(7)中，保护网位于土槽外部的一侧连接设有多个导 流装置(4)，导流装置(4)用以收集和观测地表径流和壤中流，每 个导流装置(4)与每个壤中流分层收集装置(7)对应设置；土槽的 其他侧面由钢板(1)和钢化玻璃(2)拼装而成；所述实验器材可收 集降雨过程中的地表径流，土壤层不同高度的壤中流及地下径流，并 通过所述钢化玻璃(2)观测土壤水分的运动。

进一步，保护网包括细纱网(9)和铁网(10)，细纱网(9)自 下而上垂直布设于土槽中土壤和铁网(10)之间，以防止降雨过程中 的土壤侧漏；壤中流分层收集装置(7)的钢片通过所述铁网(10)与 导流装置(4)连接，三者的连接处进行密封以防止壤中流通过钢片与 导流装置(4)连接处的孔隙进入下层导流装置(4)。

进一步，壤中流分层收集装置(7)的钢片在垂直方向置于所述导 流装置(4)上部。

进一步，多个壤中流分层收集装置(7)和多个导流装置(4)根 据实验要求在不同深度布设，不同的导流装置(4)之间通过玻璃胶进 行密封。

进一步，防水装置(6)位于土槽的最下端，防水装置(6)通过 玻璃胶使其与土槽四周紧密结合在一起。

进一步，钢板(1)和钢化玻璃(2)都为多块，每块钢化玻璃(2) 夹持在两块钢板(1)之间或者每块钢板(1)夹持在两块钢化玻璃(2) 之间，钢化玻璃(2)贴有刻度尺(3)。

进一步，所述实验器材分别收集降雨过程中的0-10cm、10-20cm、 20-60cm、60-100cm之间的壤中流。

该可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材具有 以下有益效果：