[发明专利]径流小区土壤水分及出流监测系统及方法

说明书

本发明提供一种径流小区土壤水分及出流监测系统及方法，该系统包括：径流小区，包括基岩层、设置在所述基岩层上方的土壤层；出流收集槽，设置在所述径流小区的下游端，导流管，与所述出流收集槽相连；三角量水堰，通过第一出流导管与所述出流收集槽相连；液位传感器，设置在所述三角量水堰内；集水桶，通过第二出流导管与所述三角量水堰相连。本发明提供了一种径流小区土壤水分及出流监测系统及方法，本发明能够实时监测径流小区的土壤水入渗地表、地下出流过程，精度高。

技术领域

本发明涉及水文水资源工程、水土保持实验的径流小区土壤水分及出流监测领域，尤其涉及一种径流小区土壤水分及出流监测系统及方法。

背景技术

国内外径流小区测量降雨产汇流，只关注地表径流，流量采用体积法，即采用圆柱桶存放出流水量，人工测量桶内水位高度,然后计算总出流量；为了研究降雨产汇流的机理，需要知道降雨入渗过程，地表产流量、地下基岩产流量，因此如何测量土壤层的土壤水入渗情况、地表和地下出流的过程仍是该领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种径流小区土壤水分及出流监测系统，包括：

径流小区，包括基岩层、设置在所述基岩层上方的土壤层；

出流收集槽，设置在所述径流小区的下游端，

三角量水堰，通过第一出流导管与所述出流收集槽相连；

液位传感器，设置在所述三角量水堰内；

集水桶，通过第二出流导管与所述三角量水堰相连。

在一个可能的设计中，所述出流收集槽包括设置在所述土壤层的端部的地表出流收集槽以及设置在所述基岩层的端部的基岩层出流收集槽。

在一个可能的设计中，所述地表出流收集槽或所述基岩层出流收集槽是直径为5-15cm的半圆形或弧形凹槽。

在一个可能的设计中，还包括雨水挡板，设置在所述出流收集槽的上方。

在一个可能的设计中，还包括：

土壤水分提取器，一端与所述土壤层相连，另一端连接收集瓶；

土壤水分传感器，设置在所述土壤层中；

多个土壤水势传感器，垂直间隔分布在所述土壤层中；

数据采集器，与所述土壤水分传感器、土壤水势传感器相连。

在一个可能的设计中，所述三角量水堰的堰角的角度为15-25°，距离底部为8-15cm。

在一个可能的设计中，所述三角量水堰中设有稳水挡板，所述稳水挡板上设有稳水孔。

在一个可能的设计中，所述液位传感器设置在所述稳水挡板上。

本发明还提供一种径流小区土壤水分及出流监测方法，包括：

降雨时，利用本发明实施例提供的所述径流小区土壤水分及出流监测系统收集雨水；

若雨水未从所述径流小区土壤水分及出流监测系统中的三角量水堰内流出，则流量为：

Q_t＝(h_t-h_t-1)*a*b/Δt

其中，h_t为t时刻所述液位传感器测量的水位高度；Q_t为t时刻的流量；

若雨水从所述三角量水堰内流出，则流量为：