[发明专利]一种地表土壤侵蚀测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于水土保持领域，涉及一种地表土壤测量装置及方法。

背景技术

水土流失是一个全球性的问题，是造成土壤肥力退化、农业生产力低下的主要原因，另一方面水土流失会淤积抬高河床、加剧洪涝灾害，而且随水土流失运移的污染物质会对生态、环境、人类生存和经济社会发展带来严重影响。研究土壤侵蚀过程对于控制水土流失、改善人类的生存环境，特别是对水土流失严重地区的可持续发展具有重要意义。

目前，我国常用的土壤侵蚀测量方法主要有接触式测量法和非接触式测量法。传统接触测量方法主要有径流小区观测法、插钎法、填土法、量沟法等；非接触式测量法主要有遥感影像、摄影测量、三维激光扫描等方法。径流小区法精度高、操作简便，且还可配套自动采样、观测等先进设备，但该方法需固定土建设施，成本较高，多用于科研示范和定点监测等方面，不适合广泛推广应用和野外多点进测量；插钎法简便、快捷、实用性较高，也是我国部颁标准中土壤侵蚀测量方法之一，制作尚未形成规范标准，其新型光电侵蚀针被积雪、植被覆盖或扰动时会丢失数据；非接触式测量如遥感影像、摄影测量、三维激光可用来监测较大范围时间、空间尺度的侵蚀状况，且具有重复周期短、分辨率高、节省人力等优点，但该法在使用时校正过程、多时段相互对比时的叠加等可能带来较大误差，此外使用费用较高，适用于大尺度区域研究，一般只能得到二维侵蚀和堆积面积等，且需要大量地表水土流失测量试验验证。

发明内容

针对上述土壤侵蚀测量技术存在的问题，本发明的目的是提供一种地表土壤侵蚀测量装置及方法，采用该系统可实现对野外或室内地表土壤侵蚀较为快速准确的测量，为水土流失防治及科学研究提供基础数据。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种地表土壤侵蚀测量装置，其特征在于：该装置包括一组侵蚀测量单元，所述侵蚀测量单元包括外套筒、带刻度的内套筒、两根带刻度的标记细线和固定螺栓，所述外套筒是底部为圆锥形的圆环形，在外套筒上沿平行中心线方向设置细缝，在外套筒内部与细缝垂直方向固定有外表光滑的细杆，与外套筒相适配的内套筒可滑动地套装在外套筒内；在内套筒顶部上方设有拉环，拉环连接有穿过内套筒的细线；固定螺栓安装在外套筒的细缝处，在细缝内上下滑动的标记细线缠绕在固定螺栓上，固定螺栓通过拉环上绕过细杆的细线与内套筒连接，且使内套筒和标记细线向反方向滑动。

本发明中，外套筒和细线采用不锈钢或PVC材料制成。内套筒的外径略小于外套筒的内径。

一种地表土壤侵蚀测量装置的测量方法，其特征在于该测量方法包括如下步骤：

1）将一组地表土壤侵蚀测量装置中的侵蚀测量单元安装在待测地表，外套筒和内套筒均与地表垂直，标记细线贴于地表，通过标记细线将三套侵蚀装置组成三角形，形成一个工作中的侵蚀测量单元；

2）根据试验设定在规定时间内观测，当标记细线与地表有空隙便通过拔出内套筒使细线继续贴于地表；

3）内套筒拔出部分刻度即为该点处土壤侵蚀厚度；

4）通过下述公式算出该侵蚀单元的土壤侵蚀量：

A=S×H

式中A为侵蚀单元的土壤侵蚀量；S为三角形面积；H为三点侵蚀厚度的平均值；

5）在待测地表布设1，2，3，，n个侵蚀单元，计算出该地表的土壤侵蚀模数；

式中B为土壤侵蚀模数；S₁，S₂，S₃，，S_n为第1，2，3，，n个侵蚀单元的面积；H₁，H₂，H₃，，H_n为第1，2，3，，n个侵蚀单元的平均厚度。

本发明提供的地表土壤侵蚀测量系统的优点在于：以测量三点土壤侵蚀的侵蚀单元直观测量出地表（含坡面）的土壤侵蚀，对地表土壤侵蚀的测量由点到面，根据测量对象不同地形灵活多变地布设侵蚀单元，符合科学试验重复性原则，解决原有测量工具钢钎在实际测量中读数易被覆盖、遮挡等问题，克服人为读数带来的误差，简单快捷，造价低，方便携带，便于在科研试验、水土保持监测等生产应用中大量推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2是本发明中外套筒的结构示意图。

图3是本发明中内套筒的结构示意图。

图4为本发明列举的布设方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步描述。