坡面水土流失自动监测装置

1.本实用新型涉及测量技术领域，具体涉及一种坡面径流过程中对径流量和泥沙流失量自动监测的测量装置。


背景技术：

2.水力侵蚀地表土壤，使水土资源和土地生产力受到破坏和损失，直接影响人类和其他动植物的生存。在水土保持研究和水土流失监测工作中，两项十分重要的观测指标就是径流过程中径流量和泥沙流失量的观测，这两项指标在水土资源保护和改善生态环境方面有着十分重要的意义。
3.目前，水土保持工作中对于径流量和泥沙流失量的监测方法主要包括人工监测和自动化监测两种方式。人工监测方法比较原始和落后，对于径流量的测量主要通过人员现场观察集流池内水位的高度，然后计算出径流总量。对于泥沙流失量的测量还是通过人员现场对集流池内的泥水混合物搅拌，然后取样，通过烘干计算出单次降雨的平均泥沙含量，整个过程耗时长，操作繁琐，而且无法实现实时监测。当前的自动化监测设备，采用单个测量桶，并在底部通过排水阀排出水样。
4.现有技术中存在的问题包括：（1）当测量桶装满水样开始测量时，进水阀关闭，这时就会造成无法第一时间对即将到来的径流进行测量，而且测量完还要空淋清洗桶壁，将水排出后再打开进水阀进行下一阶段测量，整个过程较复杂，影响了测量的实时性与准确性。（2）排水阀的通径一般不超过dn50，所以就会造成排水速度过慢，而且极易损坏，如果采用翻斗式将水排出，虽然排水速度加快，但是当泥沙含量过大时，泥沙可能会粘在桶壁，同样影响了测量的准确性。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是提供一种坡面水土流失自动监测装置，至少达到避免径流量和泥沙流失量测量过程的中断，使得整个测量过程可以连续进行的目的，此外，能够实现快速排水的特点，而且在减少喷洗装置的同时还要具备冲洗的功能，减小误差，使得测量过程更简单，快捷。
6.为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种坡面水土流失自动监测装置，包括测量筒，此外，还包括：
8.——隔离板，沿测量筒中心轴截面设置；隔离板将所述测量筒分割成两个独立的测量室；
9.——导流板，通过导流板连接轴转动连接于测量筒顶部；所述导流板连接轴安装在隔离板上方的测量筒壁上；
10.——底盖，包括对称地向下倾斜连接于底盖连接轴的第一底盖和第二底盖；所述底盖连接轴安装在隔离板下方的测量筒壁上；第一底盖处设置第一压力传感器，第二底盖处设置第二压力传感器；
11.——水位监测组件，包括分别设置在两个测量室内壁的探针铜片。
12.进一步地，所述坡面水土流失自动监测装置包括设置于测量筒上方的漏斗，所述漏斗的漏斗槽侧壁开有缺口作为进水口，漏斗槽外壁上设置有用于与坡面连接的漏斗支架。
13.进一步地，所述水位监测组件还包括对应于两个测量室设置于筒壁支杆上的第一液位传感器和第二液位传感器。
14.进一步地，所述第一底盖和第二底盖之间具有75
°‑
90
°
夹角。
15.进一步地，所述的底盖连接轴包括截面为弧形的第一滑动面和第二滑动面，第一滑动面和第二滑动面的内侧通过固定板连接，第一滑动面外壁固定连接第一机械臂，第二滑动面外壁固定连接第二机械臂，第一底盖、第二底盖分别与第一机械臂、第二机械臂连接固定。
16.进一步地，所述固定板包括第一固定板和第二固定板，第一固定板和第二固定板之间通过固定板连接轴相连接。
17.进一步地，导流板连接轴与第一电机输出端连接。
18.进一步地，所述固定板连接轴与第二电机输出端连接。
19.与现有技术相比，本实用新型实现了对坡面径流量和泥沙流失量快速、准确、实时测量的目的。具体而言，（1）采用两个测量部分交替测量径流量和泥沙含量，实现了测量过程的连续性、实时性，提高了测量精度。（2）采用下部排水方式，既解决了排水速度过慢的问题，同时在快速排水过程中，也对桶壁进行了清洗，减少了泥沙的附着，省去了清洗装置，使得装置内部更加的简便，整个装置更加轻巧、便携，进一步提高了测量的实时性和准确性。
附图说明
20.此处的附图用来提供对本实用新型的进一步说明，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用来解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1为本实用新型坡面水土流失自动监测装置的结构示意图；
22.图2为机械臂的结构示意图；
23.图3为机械臂的主视图。
24.图中，1-测量筒，2-隔离板，3-导流板，4-第一测量室，5-第二测量室，6-导流板连接轴，7-第一底盖，8-第二底盖，9-第一压力传感器，10-第二压力传感器，11-第一探针铜片，12-第二探针铜片，13-密封条，14-漏斗，15-进水口，16-漏斗支架，17-过滤网，18-第一液位传感器，19-第二液位传感器，20-第一滑动面，21-第二滑动面，22-第一机械臂，23-第二机械臂，24-第一固定板，25-第二固定板，26-固定板连接轴，27-第一电机，28-第二电机，29-底盖连接轴。
具体实施方式
25.为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型，以下结合参考附图并结合实施例对本实用新型作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施方式及实施例中的特征可以相互组合。
26.本实用新型一种典型的实施方式提供的坡面水土流失自动监测装置，包括测量筒
1、隔离板2、导流板3和底盖。
27.所述隔离板2沿测量筒1中心轴截面设置；隔离板2将所述测量筒1分割成两个独立的测量室，即第一测量室4和第二测量室5；
28.所述导流板3通过导流板连接轴6转动连接于测量筒1顶部；所述导流板连接轴6安装在隔离板2上方的测量筒1壁上；
29.所述底盖包括对称地向下倾斜连接于底盖连接轴29的第一底盖7和第二底盖8；所述底盖连接轴29安装在隔离板2下方的测量筒1壁上；第一底盖7处设置第一压力传感器9，第二底盖8处设置第二压力传感器10；
30.所述水位监测组件包括分别设置在两个测量室内壁的探针铜片。
31.如图1所示，以上实施方式中，本实施方式所述的坡面水土流失自动监测装置内部分为两个测量部分，左侧为第一测量室4，右侧为第二测量室5，用来交替测量整个径流过程。测量筒1底部支撑于支架上。
32.其中，测量筒1两侧内筒壁上分别安装有探针铜片，其中，第一测量室4内安装第一探针铜片11，第二测量室5内安装第二探针铜片12，当上述探针铜片接触到液面时，向控制系统发出信号，控制导流板3转动，改变径流流向，使得各个测量室的水样容积固定，测量结果更加精确。
33.其中，底盖整体是可活动的，控制底盖连接轴29转动使得第一底盖7、第二底盖8中的一个打开、另一个闭合，以此来快速排出各个测量室内的水样，同时在水样快速排出的同时，测量室上方水样也可以对下部的筒壁进行冲刷，降低泥沙在桶壁的附着，提高了测量精度。优选地，所述第一底盖7和第二底盖8之间具有75
°‑
90
°
夹角，例如75
°
、80
°
、90
°
。
34.第一压力传感器9和第二压力传感器10分别用来称量第一测量室4和第二测量室5内水样的重量，得出此部分水样的重量，并传到控制系统开始计算径流量和泥沙含量。
35.优选地，第一底盖7和第二底盖8边缘固定有一层密封条13，以此来使得底盖闭合时可以保证与测量筒1筒壁的密封性良好。
36.在以上实施方式的基础上，如图1所示，本实用新型还包括设置于测量筒1上方的漏斗14，所述漏斗14的漏斗槽侧壁开有缺口作为进水口15，漏斗槽外壁上设置有用于与坡面连接的漏斗支架16。测量时将漏斗支架16固定在坡面上，然后径流从进水口15进入漏斗部分，通过漏斗中的过滤网17将径流中的大颗粒石块和树枝等杂物过滤掉。
37.如图1所示，一种优选的实施方式中，所述水位监测组件还包括对应于两个测量室的第一液位传感器18和第二液位传感器19，上述液位传感器分别固定在两个测量室内筒壁的支杆上。径流结束后，液面接触不到探针铜片时，由上述液位传感器测出此时水样的液位高度，并传到控制系统，开始计算径流量和泥沙含量，最后打开底盖将水样排出，最终完成整个径流过程的测量。
38.如图2、3所示，一种相对具体的实施方式中，所述的底盖连接轴29包括截面为弧形的第一滑动面20和第二滑动面21，第一滑动面20和第二滑动面21的内侧通过固定板连接，第一滑动面20外壁固定连接第一机械臂22，第二滑动面21外壁固定连接第二机械臂23，第一底盖7、第二底盖8分别与第一机械臂22、第二机械臂23连接固定。
39.第一底盖7与第一机械臂22之间设置两个第一压力传感器9，第二底盖8与第二机械臂23之间设置两个第二压力传感器10。
40.优选的实施方式中，所述固定板包括第一固定板24和第二固定板25，第一固定板24和第二固定板25之间通过固定板连接轴26相连接。
41.所述导流板连接轴6与第一电机27输出端连接，由控制系统发出信号，控制导流板3转动，改变径流流向。固定板连接轴26与第二电机28输出端连接，由控制系统发出信号，在第二电机28的带动下，固定板连接轴28转动使得底盖可以打开或关闭。
42.测量时，将漏斗支架16固定在坡面上，然后径流从进水口15进入漏斗部分，通过过滤网17将径流中的大颗粒石块和树枝等杂物过滤掉，当系统检测到径流时，第一电机27会带动导流板连接轴6转动，使得导流板3偏向第一测量室4，第二电机28带动固定板连接轴26转动使得第一底盖7闭合。此时，第一测量室4内液面开始上涨，当液面上涨接触到第一探针铜片11时，第一测量室4内的水样体积达到预定值，控制系统控制第一电机27使得导流板3偏向第二测量室5，第一测量室4中的水样由第一压力传感器9得出此部分水样的重量，并传到控制系统，同时由控制系统发出信号，改变第二电机28的转动方向，第二电机28带动固定板连接轴26转动，在第一机械臂22的作用下，将第一底盖7打开，快速排出水样，并将第二底盖8闭合，至此第一测量室4测量结束，第二测量室5开始接收水样。第二测量室5重复第一测量室4的测量过程，两部分交替循环，直到最后径流结束，液面接触不到探针铜片时，由液位传感器测出此时水样的液位高度，并传到控制系统，开始计算径流量和泥沙含量。最后打开底盖将水样排出，最终完成整个径流过程的测量。
43.本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。