[发明专利]野外原位观测坡面径流-基质流-优先流水分运移过程的系统及方法

权利要求书

1.一种野外原位观测坡面径流、基质流和优先流水分运移过程的系统，其特征在于，包括：模拟降雨器(10)、坡面径流集水装置(20)、土壤水集水装置(30)、坡面径流流量收集器(40)、土壤水流量收集器(50)以及数据采集处理器(60)；

其中，坡面径流集水装置(20)包括坡面径流集流框(21)以及坡面径流集流槽(22)；所述坡面径流集流框(21)用于设置在待观测的野外坡面上，所述坡面径流集流框(21)包括开口(211)，模拟降雨器(10)中的降雨降落到待观测的野外坡面上之后，坡面径流流经所述开口(211)进入坡面径流集流槽(22)中；然后进入坡面径流流量收集器(40)中；

其中，土壤水集水装置(30)包括底面(31)、设置在底面部分周边上的挡水板(32)以及设置在挡水板上的集水口(33)；土壤水集水装置(30)用于设置在待观测的野外坡面的地下土壤层中，以收集来自模拟降雨器(10)中降雨流经土壤之后的基质流和优先流，之后通过集水口(33)进入土壤水流量收集器(50)中，

所述坡面径流流量收集器(40)和土壤水流量收集器(50)底部设置有压力传感器，能够实时读取收集器中流体的压力；

所述数据采集处理器(60)与所述坡面径流流量收集器(40)和土壤水流量收集器(50)中的压力传感器连接，用于采集并处理数据。

2.根据权利要求1所述的野外原位观测坡面径流、基质流和优先流水分运移过程的系统，其特征在于，坡面径流集流槽(22)上设置有防泥沙布。

3.根据权利要求1所述的野外原位观测坡面径流、基质流和优先流水分运移过程的系统，其特征在于，集水口(33)上设置有防泥沙布。

4.根据权利要求2所述的野外原位观测坡面径流、基质流和优先流水分运移过程的系统，其特征在于，所述坡面径流集流槽(22)包括集水管(221)以及集水过渡部(222)，集水过渡部(222)的一端用于邻接所述开口(211)，另一端连接集水管(221)，所述防泥沙布设置在集水过渡部(222)的朝向集水管(221)逐渐收窄的倾斜面(222’)上。

5.根据权利要求4所述的野外原位观测坡面径流、基质流和优先流水分运移过程的系统，其特征在于，所述坡面径流集流槽(22)还包括用于集水过渡部(222)的盖(223)。

6.一种野外原位观测坡面径流-基质流-优先流水分运移过程的方法，其特征在于，包括：

(1)对野外坡面样地进行处理，包括清除地表上的杂物，挖出坡面下游土壤以在下游形成土壤垂直剖面，以及在土壤垂直剖面的底部形成地下水平集水剖面；

(2)将坡面径流集水装置(20)设置在处理后的坡面上以限定出试验坡面，并将土壤水集水装置(30)设置在地下水平集水剖面中，其中，所述地下水平集水剖面与试验坡面相对应；

(3)利用示踪液，例如染色溶液，优选亮蓝溶液，对试验坡面进行模拟降雨试验；

(4)利用收集器和数据采集处理器(60)实时收集和记录通过坡面径流集水装置(20)流出的坡面径流和通过土壤水集水装置(30)流出的壤中流的动态量；

(5)模拟降雨结束后，利用防水覆盖物来覆盖所述坡面径流集水装置(20)以及试验坡面，在预定时间之后，移除防水覆盖物以及坡面径流集水装置(20)；

(6)在试验坡面中选取水平剖面挖取区和垂直剖面挖取区，分别在水平剖面挖取区和垂直剖面挖取区进行挖取，以依次形成多个水平剖面以及多个垂直剖面，并且在形成每一个水平剖面和每一个垂直剖面时利用记录设备例如图像采集设备来记录剖面；以及

(7)基于步骤(4)的动态量以及步骤(6)的结果来分析径流-基质流-优先流水分运移过程。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述坡面径流集水装置(20)、土壤水集水装置(30)中均设有防泥沙布。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水平剖面挖取区和垂直剖面挖取区与试验坡面的边界之间具有缓冲区。