一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置

1.本实用新型涉及自然环境中土壤坡面侵蚀的试验技术领域，具体涉及一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置。


背景技术：

2.水土流失是环境保护中的主要生态环境问题之一，对人类生产、生活构成了严重威胁。为了有效防范灾害发生，非常有必要对土体侵蚀过程、影响因子及特性进行全方面的小型现场试验研究，才能得到比较真实，适合实际特色的数据。目前，国内外学者通过降雨模拟试验已经开展了大量了土壤侵蚀试验，但是，试验设计和侵蚀理念存在的问题限制了研究深入。溅蚀设计缺少向下向上两个方位溅蚀收集区，这种设计会造成雨滴分离率和间接计算的径流分离率偏小；其次，坡长设计较短，侵蚀监测区紧挨溅蚀收集区，这种设计会打破了侵蚀监测区溅蚀平衡，边缘效应会被放大，试验结果代表性不足。另外，现有侵蚀理念仍未细化雨滴分离输沙与径流分离输沙关系，这造成径流分离率和输沙率计算方法上存在问题，导致径流分离率和径流输沙率的试验数据不够准确。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置。此土槽装置可平衡侵蚀监测与溅蚀收集区试验效果，更加精确的计算雨滴分离率、雨滴输沙率、径流分离率和径流输沙率。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置，包括侵蚀监测区、环状的溅蚀收集区和环状的缓冲区，所述侵蚀监测区位于缓冲区的环内，所述缓冲区位于溅蚀收集区的环内；
6.所述侵蚀监测区和缓冲区之间设有第一接样口，所述溅蚀收集区包括首尾依次连接第一溅蚀收集区、第二溅蚀收集区、第三溅蚀收集区和第四溅蚀收集区，所述第一溅蚀收集区、第二溅蚀收集区、第三溅蚀收集区和第四溅蚀收集区均设有第二接样口。
7.优选的，所述侵蚀监测区和缓冲区之间设有第一隔板，所述第一隔板设有孔洞。
8.优选的，所述第四溅蚀收集区与缓冲区之间设有第二隔板，所述第二隔板的一端与第一溅蚀收集区连接，所述第二隔板的另一端与第三溅蚀收集区连接。
9.优选的，所述缓冲区和侵蚀监测区内均设有土质结构，所述土质结构位于土槽装置的底板的上面。
10.优选的，所述土质结构包括沙石和纱布，所述沙石铺设于底板的上面，所述纱布铺设于沙石的上面。
11.优选的，所述底板设有孔隙，所述孔隙的直径为3～8mm。
12.优选的，所述土槽装置的侧板相对于底板呈倾斜状，所述侧板与水平轴线之间的夹角r为65～80
°
。
13.本实用新型相对现有技术具有以下优点及有益效果：
14.1、本实用新型用于土壤侵蚀试验的土槽装置，此土槽装置的四个方位溅蚀收集区，另外在溅蚀收集区和侵蚀监测区之间设置了缓冲带，使侵蚀指标的测定更加准确，溅蚀收集区的四周均设有第二接样口，从而更加细化的分析雨滴对径流分离和输沙影响，同时也能计算雨滴分离率、雨滴输沙率、径流分离率和径流输沙率。
15.2、本实用新型用于土壤侵蚀试验的土槽装置，此土槽装置的第一隔板设有孔洞，使侵蚀监测区的雨滴能流入缓冲区，第二隔板能隔断侵蚀监测区的雨水，从而更加真实的模拟原土层结构径流的效果。
16.3、本实用新型用于土壤侵蚀试验的土槽装置，此土槽装置的缓冲区和侵蚀监测区内设有土质结构，土质结构完全模拟土壤地质层的结构，使试验土壤在试验中测试的数据更加准确。
附图说明
17.图1是本实用新型的一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置的平面图。
18.图2是本实用新型的一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置的a
‑
a剖面图。
19.图3是本实用新型的一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置的b
‑
b剖面图。
20.图4是本实用新型的一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置的c
‑
c剖面图。
21.其中，1为溅蚀收集区，101为第一溅蚀收集区，102为第二溅蚀收集区，103为第三溅蚀收集区，104为第四溅蚀收集区，105为侧板，2为缓冲区，3为第一隔板，301为第一钢板，302为第二钢板，303为第三钢板，304为第四钢板，3041为第一接样口，3042为孔洞，4为第二接样口，5为第二隔板，6为侵蚀监测区，601为试验土壤，602为纱布，603为沙石，604为底板，r为侧板与底板之间的夹角。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实用新型目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。
23.如图1至4所示，一种用于土壤侵蚀试验的土槽装置，包括侵蚀监测区、环状的溅蚀收集区和环状的缓冲区，所述侵蚀监测区位于缓冲区的环内，所述缓冲区位于溅蚀收集区的环内，缓冲区的主要目的是为了平衡侵蚀监测区的雨滴滴溅，使侵蚀试验更加真实。所述侵蚀监测区和缓冲区之间设有第一接样口，所述溅蚀收集区包括首尾依次连接第一溅蚀收集区、第二溅蚀收集区、第三溅蚀收集区和第四溅蚀收集区，所述第一溅蚀收集区、第二溅蚀收集区、第三溅蚀收集区和第四溅蚀收集区均设有第二接样口。第一接样口和第二接样口的下方用于放置接样桶，在试验过程中，提前将接样桶放置于第一接样口和第二接样口，当土槽的上方模拟降雨时，雨滴落入到土槽内，雨水经过土槽内的试验用土渗入到底部，一部分的雨滴通过底部排除，土槽下方设有升降机构，升降机构将土槽设定试验所需的坡度，另外一部分雨滴顺着斜坡流入第一接样口和第二接样口，从而完成试验采样，试验人员通过接样桶取得的样品计算出雨滴分离率和雨滴输沙率，在土槽中设置了缓冲带，使侵蚀指标的测定更加准确，溅蚀收集区的四周设有第二接样口，从而更加细化的分析雨滴分离相关指标。采用第一溅蚀收集区、第二溅蚀收集区、第三溅蚀收集区和第四溅蚀收集区收集雨滴分离量更加全面，所得出的试验结果更加准确。
24.所述侵蚀监测区和缓冲区之间设有第一隔板，所述第一隔板包括第一钢板、第二钢板、第三钢板和第四钢板，所述第一钢板、第二钢板、第三钢板和第四钢板首尾相连接，所述第二钢板和第四钢板均设有孔洞。雨滴通过孔洞进入缓冲区，第二钢板和第四钢板均设有孔洞真是模拟地下土层的情况，第一接样口采取的样品用于计算侵蚀率。
25.所述第四溅蚀收集区与缓冲区之间设有第二隔板，所述第二隔板的一端与第一溅蚀收集区连接，所述第二隔板的另一端与第三溅蚀收集区连接。第二隔板用于阻挡侵蚀监测区的雨滴，使第四溅蚀收集区的第二接样口采集土槽雨滴分离量更加准确，而且可以计算雨滴输沙率、径流分离率、径流输沙率。
26.所述缓冲区和侵蚀监测区内均设有土质结构，所述土质结构位于土槽装置的底板的上面。此土质结构模拟地下土质特征，使试验场景接近于真实的地质结构，土质结构根据试验需要添加不同的土质元素。
27.所述土质结构包括沙石和纱布，所述沙石铺设于底板的上面，所述纱布铺设于沙石的上面。此土质结构完全模拟地表层一下的地质环境，使缓冲区和侵蚀监测区的雨滴经过真实的地质环境，然后在流入第一接样口和第二接样口，使试验土壤在试验中测试的数据更加准确。此实施例中的土质结构采用沙石和纱布，可以根据不同的试验要求，采用不同的土质结构。
28.所述底板为钢板，所述钢板设有孔隙，所述孔隙均匀排列，所述孔隙的直径为3～8mm。此实施例中的孔隙为5mm，在试验过程中，雨滴经过土质结构渗入底板，一部分的雨滴通过底板的孔隙排除，另外一部分的雨滴流入第一接样口和第二接样口，更加真实模拟地表径流环境，从而保证试验数据的准确率。
29.所述土槽装置的侧板相对于底板呈倾斜状，所述侧板与水平轴线之间的夹角r为65～80
°
，此实施例中的夹角r为72
°
。呈倾斜状的侧板让溅蚀收集区的雨滴加速流入到第二接样口，增加样品的收集效率。
30.上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。