一种地埂水土流失监测装置制造方法

一种地埂水土流失监测装置制造方法
【专利摘要】一种地埂水土流失监测装置，它涉及一种水土流失监测装置。本发明的目的是为了解决现有装置无法监测地埂水土流失的情况的问题。装置包括第一彩钢板、第二彩钢板、第三彩钢板、第四彩钢板和第五彩钢板、收集器、第一管堵、第二管堵、导管和存储器；第一彩钢板分别与第二彩钢板和第三彩钢板相连接；第二彩钢板与第四彩钢板相连接；第三彩钢板与第五彩钢板相连接；收集器设置在围堰监测区的一侧，且分别与第四彩钢板和第五彩钢板相连接；收集器上设有开口，收集器的一端设有第一管堵，另一端设有第二管堵；导管一端通过第二管堵与收集器相连通，导管的另一端与存储器相连通。本发明可获得一种地埂水土流失监测装置。
【专利说明】一种地埂水土流失监测装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水土流失监测装置。

【背景技术】
[0002] 水土流失是世界上的主要灾害之一，它破坏土地资源，造成生产力衰退和淤积；消 耗有限水资源，形成干旱、洪涝等灾害，引起生态环境恶化，严重威胁着人类的生存和发展， 成为各国普遍关注的问题。无论是发展中国家还是发达国家都不同程度地存在水土流失这 一问题，且有向继续恶化的方向发展的趋势。据联合国粮农组织估算，全球发生水土流失的 土地面积高达2500万km 2,占陆地总面积的16. 7%，每年流失土壤260亿吨。我国水土流 失面积为356万km2,占国土面积的三分之一。水土流失已成为造成土地退化的最主要原因 之一，严重威胁着宝贵的表土资源和社会的可持续发展。
[0003] 当前世界各国都在探讨水土流失治理措施，已形成了一整套行之有效的水土保持 技术，并在水土流失严重区推广应用。严重的水土流失主要发生在已垦的坡耕地，以美国为 代表的美洲国家主要采取免耕地表覆盖和间隔修筑地埂来防治水土流失。而以我国为代表 的人口多土地相对少的国家主要采取修筑梯田的方式来防治水土流失，在我国的商品粮最 大产区东北黑土区，坡耕地坡缓坡长，坡耕地的水土流失治理主要采用梯田、地埂植物带和 改垄等工程措施，缩短坡面地表径流坡长，复平垄向坡度，层层拦截地表径流；延长径流行 走路程，增加入渗时间，其主要目标是通过减少地表径流和延长径流地表流动时间来降低 土壤流失，增加土壤水分，实现水土保持的目的，现已形成了一整套行之有效的适用于东北 黑土区坡耕地水土保持的技术与模式，并纳入了 2009年水利部颁布的《黑土区水土流失综 合防治技术标准》（SL446- 2009)。
[0004] 东北主要由松嫩、三江和辽河三大平原以及长白山、大兴安岭和小兴安岭三大山 脉组成，耕地主要集中在三大平原，除松嫩平原中北部漫川漫岗黑土区多为7度以下的坡 耕地外，其他平原区域耕地较为平缓，主要采用梯田、地埂植物带和改垄等工程措施以及垄 向区田、垄沟深松等水土保持耕作措施防治水土流失。新中国成立后，森林过度砍伐，三大 山脉原始森林砍伐殆尽，低山丘陵区开垦了大量农田，绝大部分农田为坡耕地，其特点是坡 度在5°?15°居多，土层薄，多在10cm?30cm，下层为风化石或碌石，水土流失更为严重， 沟壑密度大，土壤侵蚀强度高，经常发生山洪，有的地方甚至出现泥石流。这些山区居住着 地方农民和森工系统的林场，当前国家实施了天保工程，全面禁伐，种植农作物已成为他们 的主要生活来源，一方面土地越种越瘦，部分已不能耕种；另一方面当地居民难以找到其他 生存出路；此外国家粮食安全不容乐观，难以将这部分耕地退出还林还草。以黑龙江省穆棱 市为代表探索出一种因山地土层薄难以修筑梯田替代技术，在复合式植物带的基础上，自 主创新研发了双埂带水土保持技术，兼顾了保水保土和适当排水，有效地控制了山坡农田 的水土流失，为东北黑土区低山丘陵区水土流失综合治理提供了有效模式。
[0005] 综上所述，我国的水土保持技术较为成熟，坡耕地水土保持措施主要有修筑梯田 和地埂植物带，虽修筑地埂占地5%?20%，但保水保土效果显著，有效地遏止了水土流 失，实现坡耕地可持续利用。然而由于受观测设备的限制，水土流失监测和水土保持效益评 价仍滞后，尤其是尚无用于地埂上的水土流失监测设备，严重制约着水土保持生态建设的 科学发展。纵观国内外水土流失监测设备和方法主要可归纳为以下几个方面：
[0006] -是坡面标准径流小区水土流失监测。主要采用美国创建的标准径流小区（Olson 和Wischmeier，1963)，小区长22. 13m，宽5m，坡度9%，小区下设径流收集口，连接分流桶和 集流桶，人工观测每次降雨后的径流总量和土壤流失总量，目前我国约有500个这样的面 标准径流小区水土流失观测场，监测设备为分流桶和集流桶，方法为人工观测。
[0007] 二是坡面自然小区的水土流失监测。野外自然坡面水土流失监测是获取最真实数 据的重要手段，近些年发展较快，有德国UGT水土流失观测装置，分段式可移动径流观测装 置（Divider collector, Cruse, 2001)，我国自主创新研发的一种可移动径流观测装置（专 利号：ZL200610163240. 9, ZL201010594588. X，ZL201110255659. X)，在全国主要生态类型区 坡面水土流失监测逐渐推广应用。
[0008] 三是小流域控制站水土流失监测。小流域水土流失监测是坡面上一级尺度的监 测，国内外均采用把口站（也叫控制站、围水偃等），利用三角堰、矩形堰和复合堰等监测出 口处径流量和输沙量，观测的方法也分为人工和仪器自动监测，记录数据包括水深、流速、 泥沙含量等，人工自动监测仪器以中国农业大学雷廷武教授的基于光电法研制出径流泥沙 /流量自动测量系统（雷廷武等，2002)，实现泥沙含量、水位、流速等自动记录。
[0009] 地埂植物带和梯田是水土保持的主要措施，修筑的地埂和梯田埂，要求具有良好 的阻挡地表径流能力，同时自身固土良好抗侵蚀，因此修筑后在埂上和坎处栽植水保植物， 一方面固土保水，另一方面增加经济收入。在东北黑土区无论是地埂植物带还是梯田，埂带 的规格为下宽1.5m?5.0m，上宽0.2m?0.6m，田坎坡度30°?60°，上坎长度0.3m? 0. 5m，下坎长0. 6m?2. 0m。通过对埂带上下坎水土流失直接观测，才能科学地对各种修筑 后的埂带保水保土作用进行评价，然而国内外尚无用于埂带水土流失的装置。


【发明内容】

[0010] 本发明的目的是为了解决现有装置无法监测地埂水土流失的情况的问题，而提供 一种地埂水土流失监测装置。
[0011] 一种地埂水土流失监测装置包括第一彩钢板、第二彩钢板、第三彩钢板、第四彩钢 板和第五彩钢板、收集器、第一管堵、第二管堵、导管和存储器；
[0012] 所述的第一彩钢板分别与第二彩钢板和第三彩钢板相连接；第二彩钢板与第四彩 钢板相连接；第三彩钢板与第五彩钢板相连接；第一彩钢板、第二彩钢板、第三彩钢板、第 四彩钢板和第五彩钢板围成围堰监测区；所述的收集器设置在围堰监测区的一侧，水平高 度低于该监测区，且分别与第四彩钢板和第五彩钢板相连接；收集器上设有开口，且开口连 通围堰监测区；收集器的一端设有第一管堵，另一端设有第二管堵，且第一管堵和第二管堵 的内径均与收集器的外径相匹配；导管一端通过第二管堵与收集器相连通，导管的另一端 与存储器相连通。
[0013] 本发明的使用方法、原理和优点：
[0014] -、将第一彩钢板沿地埂走向插入土中150mm，露出地面100mm?150mm，再将第 二彩钢板和第三彩钢板分别与第一彩钢板的两端相连接，第二彩钢板和第三彩钢板沿垂直 地埂走向插入土中150mm，露出地面100mm?150mm ;再将第二彩钢板与第四彩钢板相连 接；第四彩钢板垂直地埂走向插入田坎的土中150mm，露出地面250mm?350mm;再将第三 彩钢板与第五彩钢板相连接；第五彩钢板垂直地埂走向插入田坎的土中150mm，露出地面 250mm?350mm ;在第一彩钢板、第二彩钢板、第三彩钢板、第四彩钢板和第五彩钢板围成围 堰监测区的一侧用铁锹挖土，修成与收集器等长度，直径为收集器直径的三分之一的圆柱 形土坑，将收集器置于圆柱形土坑上；收集器水平高度低于围堰监测区，且收集器分别与第 四彩钢板和第五彩钢板相连接；将第一管堵和第二管堵分别安装到收集器的两端，开口连 通围堰监测区，开口的下端与田坎土壤接触，使用覆土压实，使得土壤与收集器紧密相接； 收集器的下部用泥土筑埂，踩实，阻止其移动；导管一端通过第二管堵与收集器相连通，导 管的另一端与存储器相连通；存储器安装在围堰监测区外面的土坑中，存储器的上口与收 集器的底部垂直距离为30mm?50mm ;
[0015] 本发明一种地埂水土流失监测装置的检测过程是单次降雨结束后，取出存储器， 用标记笔在存储器上标记号码、时间等信息，用相同的备用存储器安装于原存储器的位置 上，与收集器相连通；将盛有径流的存储器带回实验室，测定径流总量和泥沙含量，以此获 取本次降雨的径流总量和输沙总量；
[0016] 二、填补该领域无观测装置的空白，目前国内外尚无可用于地埂水土流失监测的 成型产品，而地埂植物带和梯田是水土保持生态建设的主要工程措施，修筑的地埂尺寸各 异，所用的材料大不相同，栽种的植物也不同，修筑后能否达到保水固埂要求，需要在监测 的基础上对其科学评价，因此本装置是急需的，可服务于国家正在大面积开展的水土保持 生态建设；
[0017] 三、使用者可自行制作，造价低廉，本发明装置所需的材料为彩钢板、PVC管、塑料 软管等，均为生活常用材料，市场上都能买到，制作简单，普通人使用简单工具可自行制作， 不需委托专业加工厂制作，成本低；
[0018] 三、安装简便，用时短；
[0019] 四、监测简单，监测人员只需每次降雨后，用新的同规格的存储器将存储器更换即 可，将装有径流的存储器带回实验室测定径流量和泥沙含量。
[0020] 本发明可获得一种地埂水土流失监测装置。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1为【具体实施方式】一所述的一种地埂水土流失监测装置的结构示意图。

【具体实施方式】
[0022]

【具体实施方式】一：结合图1，本实施方式是一种地埂水土流失监测装置包括第一 彩钢板，1、第二彩钢板2、第三彩钢板3、第四彩钢板4和第五彩钢板5、收集器6、第一管堵 7、第二管堵8、导管10和存储器11 ;
[0023] 所述的第一彩钢板1分别与第二彩钢板2和第三彩钢板3相连接；第二彩钢板2 与第四彩钢板4相连接；第三彩钢板3与第五彩钢板5相连接；第一彩钢板1、第二彩钢板 2、第三彩钢板3、第四彩钢板4和第五彩钢板5围成围堰监测区；所述的收集器6设置在围 堰监测区的一侧，水平高度低于该监测区，且分别与第四彩钢板4和第五彩钢板5相连接； 收集器6上设有开口 9,且开口 9连通围堰监测区；收集器6的一端设有第一管堵7,另一端 设有第二管堵8,且第一管堵7和第二管堵8的内径均与收集器6的外径相匹配；导管10 - 端通过第二管堵8与收集器6相连通，导管的另一端与存储器11相连通。
[0024] 图1为【具体实施方式】一所述的一种地埂水土流失监测装置的结构示意图；图中1 为第一彩钢板，2为第二彩钢板，3为第三彩钢板，4为第四彩钢板，5为第五彩钢板，6为收集 器，7为第一管堵,8为第二管堵,9为开口，10为导管，11为存储器。
[0025] 本【具体实施方式】的使用方法、原理和优点：
[0026] -、将第一彩钢板1沿地埂走向插入土中150mm，露出地面100mm?150mm，再将 第二彩钢板2和第三彩钢板3分别与第一彩钢板1的两端相连接，第二彩钢板2和第三彩 钢板3沿垂直地埂走向插入土中150_，露出地面100mm?150mm ;再将第二彩钢板2与第 四彩钢板4相连接；第四彩钢板4垂直地埂走向插入田坎的土中150mm，露出地面250mm? 350mm ;再将第三彩钢板3与第五彩钢板5相连接；第五彩钢板5垂直地埂走向插入田坎的 土中150mm，露出地面250mm?350mm;在第一彩钢板1、第二彩钢板2、第三彩钢板3、第四彩 钢板4和第五彩钢板5围成围堰监测区的一侧用铁锹挖土，修成与收集器6等长度，直径为 收集器6直径的三分之一的圆柱形土坑，将收集器6置于圆柱形土坑上；收集器6水平高度 低于围堰监测区，且收集器6分别与第四彩钢板4和第五彩钢板5相连接；将第一管堵7和 第二管堵8分别安装到收集器6的两端，开口 9连通围堰监测区，开口 9的下端与田坎土壤 接触，使用覆土压实，使得土壤与收集器6紧密相接；收集器6的下部用泥土筑埂，踩踩实， 阻止其移动；导管10 -端通过第二管堵8与收集器6相连通，导管的另一端与存储器11相 连通；存储器11安装在围堰监测区外面的土坑中，存储器11的上口与收集器6的底部垂直 距离为3Ctam?5Ctam ;
[0027] 本【具体实施方式】一种地埂水土流失监测装置的检测过程是单次降雨结束后，取出 存储器11，用标记笔在存储器11上标记号码、时间等信息，用相同的备用存储器11安装于 原存储器11的位置上，与收集器6相连通；将盛有径流的存储器11带回实验室，测定径流 总量和泥沙含量，以此获取本次降雨的径流总量和输沙总量；
[0028] 二、填补该领域无观测装置的空白，目前国内外尚无可用于地埂水土流失监测的 成型产品，而地埂植物带和梯田是水土保持生态建设的主要工程措施，修筑的地埂尺寸各 异，所用的材料大不相同，栽种的植物也不同，修筑后能否达到保水固埂要求，需要在监测 的基础上对其科学评价，因此本装置是急需的，可服务于国家正在大面积开展的水土保持 生态建设；
[0029] 三、使用者可自行制作，造价低廉，本发明装置所需的材料为彩钢板、PVC管、塑料 软管等，均为生活常用材料，市场上都能买到，制作简单，普通人使用简单工具可自行制作， 不需委托专业加工厂制作，成本低；
[0030] 三、安装简便，用时短；
[0031] 四、监测简单，监测人员只需每次降雨后，用新的同规格的存储器11将存储器11 更换即可，将装有径流的存储器11带回实验室测定径流量和泥沙含量。
[0032] 本【具体实施方式】可获得一种地埂水土流失监测装置。

【具体实施方式】 [0033] 二：本实施方式与一不同点是：第一彩钢板1的厚度 为0. 5mm?1mm，高度为250mm?300mm。其他步骤与一相同。

【具体实施方式】 [0034] 三：本实施方式与一或二之一不同点是：第二彩钢板 2的厚度为0. 5mm?1mm，高度为250mm?300mm。其他步骤与一或二相同。

【具体实施方式】 [0035] 四：本实施方式与一至三之一不同点是：第三彩钢板 3的厚度为0. 5mm?1mm，高度为400mm?500mm。其他步骤与一至三相同。

【具体实施方式】 [0036] 五：本实施方式与一至四之一不同点是：第四彩钢板 4的厚度为0. 5mm?1mm，高度为400mm?500mm。其他步骤与一至四相同。

【具体实施方式】 [0037] 六：本实施方式与一至五之一不同点是：第五彩钢板 5的厚度为0. 5mm?1mm，高度为250mm?300mm。其他步骤与一至五相同。

【具体实施方式】 [0038] 七：本实施方式与一至六之一不同点是：导管10的外 直径为75mm?80mm。其他步骤与一至六相同。

【具体实施方式】 [0039] 八：本实施方式与一至七之一不同点是：开口 9的宽 度B为30mm?50mm。其他步骤与一至七相同。

【具体实施方式】 [0040] 九：本实施方式与一至八之一不同点是：收集器6的 材质为PVC塑料管。其他步骤与一至八相同。
[0041] 【具体实施方式】十：本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同点是：导管10的材 质为塑料软管。其他步骤与【具体实施方式】一至九相同。
【权利要求】
1. 一种地埂水土流失监测装置，其特征在于一种地埂水土流失监测装置包括第一彩钢 板（1)、第二彩钢板（2)、第三彩钢板（3)、第四彩钢板（4)和第五彩钢板（5)、收集器（6)、第 一管堵（7)、第二管堵（8)、导管（10)和存储器（11); 所述的第一彩钢板（1)分别与第二彩钢板（2)和第三彩钢板（3)相连接；第二彩钢板 (2)与第四彩钢板（4)相连接；第三彩钢板（3)与第五彩钢板（5)相连接；第一彩钢板（1)、 第二彩钢板（2)、第三彩钢板（3)、第四彩钢板（4)和第五彩钢板（5)围成围堰监测区；所述 的收集器（6)设置在围堰监测区的一侧，水平高度低于该监测区，且分别与第四彩钢板（4) 和第五彩钢板（5)相连接；收集器（6)上设有开口（9)，且开口（9)连通围堰监测区；收集 器（6)的一端设有第一管堵（7)，另一端设有第二管堵（8)，且第一管堵（7)和第二管堵（8) 的内径均与收集器（6)的外径相匹配；导管（10) -端通过第二管堵（8)与收集器（6)相连 通，导管的另一端与存储器（11)相连通。
2. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于第一彩钢板（1)的 厚度为〇· 5謹?1謹，高度为25Ctam?30Ctam。
3. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于第二彩钢板（2)的 厚度为〇· 5謹?1謹，高度为25Ctam?30Ctam。
4. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于第三彩钢板（3)的 厚度为〇· 5謹?1謹，高度为400mm?50Ctam。
5. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于第四彩钢板（4)的 厚度为〇· 5謹?1謹，高度为400mm?50Ctam。
6. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于第五彩钢板（5)的 厚度为〇· 5謹?1謹，高度为25Ctam?30Ctam。
7. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于导管（10)的外直径 为 75mm ?80mm。
8. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于开口（9)的宽度B 为 30mm ?50mm。
9. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于收集器￠)的材质 为PVC塑料管。
10. 根据权利要求1所述的一种地埂水土流失监测装置，其特征在于导管（10)的材质 为塑料软管。
【文档编号】G01N33/24GK104155151SQ201410342208
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】张兴义, 王禹宸, 孙涛, 宋春雨, 陈强, 李 浩, 陈帅 申请人:中国科学院东北地理与农业生态研究所