[发明专利]一种地埂水土流失监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水土流失监测装置。

背景技术

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km²，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。

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)。

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，下层为风化石或砾石，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。

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：

一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。

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。