[发明专利]定量区分坡面片流侵蚀量和细沟侵蚀量的装置及其方法

说明书

本发明提供了定量区分坡面片流侵蚀量和细沟侵蚀量的装置及其方法，在测试平台上设置有一个以上的土槽用以装填土壤，土槽相互平行，由两块具有一定间距的侧向板构成，两块侧向板之间的间距形成土槽的宽度，在两块侧向板的顶端，设置有上部挡板；每个土槽的下端，都设置一个集流桶；喷水头与带控制装置的喷水管道连接，喷水管道输入一定压力的水，通过喷水头喷入土槽内。通过向本发明的土槽的土壤坡面喷入水，模拟降雨对土槽内的土壤坡面的冲刷，能有效地定位坡面片流侵蚀向细沟侵蚀转变的临界坡长；制作工艺较为简单，使用和测量方法便捷；消除了取样过程中对水流断面的扰动，提高了土壤侵蚀量测量过程中的准确性。

技术领域

本发明涉及一种土壤侵蚀量测量技术领域，尤其涉及一种定量区分坡面片流侵蚀量和细沟侵蚀量的装置及其方法。

背景技术

坡面是土壤流失的主要策源地，坡面引起的土壤侵蚀随时间和空间逐渐发展演变。随着坡面长度增加，降雨片流汇集，达到一定坡长时，片流逐渐形成集中水流。在集中水流作用下，土壤侵蚀急剧增加，在被侵蚀的坡面上逐渐形成细小沟道，侵蚀过程由片蚀逐渐向细沟侵蚀演变。细沟侵蚀是片蚀向沟蚀发展的关键侵蚀过程，细沟的产生标志着坡面主要侵蚀方式的改变，坡面侵蚀动力都将随细沟的发生和发育产生本质改变，其侵蚀力和搬运力均会显著大于坡面片状水流所具有的侵蚀和搬运能力。土壤坡面的片流侵蚀和细沟侵蚀在空间上是两个相互联系的侵蚀过程链，将片流侵蚀和细沟侵蚀作为一个整体进行研究，能更好地契合坡面降雨侵蚀演变过程的规律。而坡面侵蚀过程随着降雨历时和空间位置不断转化演变，定量区分片流侵蚀和细沟侵蚀过程成为研究的难点。

在现有的坡面侵蚀随坡长空间变化特征的研究中，大多采用沿程取样的方法测量土壤侵蚀量，该方法的缺点在于取样时会造成沿程水流断面的扰动，且需要较多人力，易产生人为误差导致测量结果不准确。

此外，采用沿程分段冲刷的方法测量土壤侵蚀量也较为常见，该方法的缺点在于忽略了对土槽出口处部分的重复冲刷，其方法在测量结果的准确性上未能得到验证。

目前，定量研究降雨片蚀和细沟侵蚀空间变化规律的技术中，采用REE元素示踪方法，可测定不同地形部位侵蚀量，从而定量研究土壤坡面片流侵蚀量。

然而，现有的一些土壤侵蚀量测量方法将片流侵蚀或细沟侵蚀作为两个独立的侵蚀过程进行研究，忽略了片流侵蚀和细沟侵蚀的差异，与实际坡面降雨侵蚀过程存在差异，未涉及坡面片流侵蚀和细沟侵蚀演变过程区分的方法及装置的提出或改进。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种定量区分坡面片流侵蚀量和细沟侵蚀量的装置及其方法；首先是通过克服现有测量方法在取样时对水流断面扰动较大，测量结果不准确的缺点，提供一种能够通过试验区分坡面片流侵蚀量和细沟侵蚀量的装置；第二是通过所述装置来定量区分坡面片流侵蚀量和细沟侵蚀量的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种定量区分坡面片流侵蚀量和细沟侵蚀量的装置，包括测试平台，其特征在于：在测试平台上设置有一个以上的土槽，用以装填土壤，所述土槽相互平行，沿测试平台的高度方向设置；所述土槽由两块相互平行的、具有一定间距的侧向板构成，两块侧向板之间的间距形成土槽的宽度，侧向板的长度形成土槽的长度，在两块侧向板的顶端，设置有上部挡板；每个土槽的下端，都设置一个集流桶；还设置有喷水头，喷水头与带控制装置的喷水管道连接，喷水管道输入一定压力的水，通过喷水头喷出，喷入土槽内；试验时，在每个土槽内填入高度相同的供试土壤。

这样，向本发明的多个土槽的土壤坡面内喷入水，模拟下雨对土槽内的土壤坡面的冲刷，能有效地定位坡面片流侵蚀向细沟侵蚀转变的临界坡长；施工原料获取方便，制作工艺较为简单，使用和测量方法便捷；消除了取样过程中对水流断面的扰动，提高了土壤侵蚀量测量过程中的准确性。

进一步地：在测试平台上设置有一个排水通道。这样能将没有喷入土槽内的水通过排水通道流出，也便于收集。