[发明专利]一种野外复合侵蚀观测小区构造及其应用方法

说明书

本发明涉及一种野外复合侵蚀观测小区构造及其应用方法。观测小区由三个并排设置的单体式水土流失监测用径流小区组成；冻融观测区全包裹透气透水层；冻融+风蚀观测区上方由挡雨盖板完全遮挡；冻融+风蚀+水蚀观测区全裸露以保证水力、风力、冻融自由作用。本发明的野外复合侵蚀观测小区可以方便地安装于各种地表类型的坡面，能够实现冻融、冻融+风蚀、冻融+风蚀+水蚀等不同侵蚀动力作用下径流小区的同步观测。使用时，在一个时间段的不同时期对观测小区进行三维地形扫描，获得不同时期的地形点云数据并生成坡面DEM，然后对比不同时期的点云数据，得到该时间段的地形变化量，经过换算得到冻融小区、冻融+风蚀小区和冻融+风蚀+水蚀的侵蚀量。

技术领域

本发明涉及水土流失监测技术领域。具体涉及一种野外复合侵蚀观测小区构造及其应用方法。

背景技术

在黄土高原风水交错带、北方农牧交错带等干旱、半干旱区域，土壤侵蚀受水力-风力-冻融的交替驱动，呈季节性周期变化，冬春季冻融、风化严重，泻溜物堆积在坡脚形成扇形坡积裙；夏秋季暴雨洪水多发，形成富含泥沙的暴雨径流，使前期堆积的粗颗粒泥沙大量向下输移，导致高强度的侵蚀产沙过程。水蚀-风蚀-冻融侵蚀是自然界水、风、温度综合作用的结果，在时空分布、能量供给、物质来源等方面相互耦合，形成了与单一的水蚀或风蚀发生机理完全不同的泥沙侵蚀、搬运、沉积过程。

目前，对水土流失的监测多以单一的水蚀或风蚀为主，即将风蚀和水蚀作为两个独立的过程分别测量。

如授权公告号为CN 205749231 U的实用新型专利“坡面水蚀监测装置”公开了一种能够提高测量土壤迁移量准确性的坡面水蚀监测装置；公开号为CN 106813892 A的发明专利“一种土壤风蚀圈内土壤风蚀量的测量方法”通过设置土壤风蚀圈，然后，测量风速风向，最后，计算与土壤风蚀量相关的物理参数以及土壤风蚀圈内的土壤风蚀量。

然而水蚀有明显的边界，可以通过测量流域出口的径流泥沙得到，而风蚀没有明显的边界，只能通过跟踪土壤表面的变化或分析微粒来测量风蚀通量。目前，分析风蚀产沙常用的方法有直接估算法、输沙平衡法、粒度分析法、模型法、同位素示踪法等。其中，前三种方法是通过调查观测或试验，利用风力、地面条件观测、取样以及调查资料计算风蚀量，但是很难反映风蚀与水蚀之间的交互作用。同位素示踪法是通过对放射性核素¹³⁷Cs、⁷Be的分析，确定沉积物通量的空间变化，在水蚀、风蚀测量方面表现出了一定的优越性。但是，风蚀对水蚀的影响分为风积和风化两个方面，目前的风蚀测量方法都是针对风积作用的定量观测，而对风化作用造成的影响尚无法定量，这也增加了风水交互侵蚀的研究难度。

发明内容

为了解决现有技术无法实现不同动力复合模式下坡面侵蚀产沙过程时空分异规律研究的问题，本发明提供一种用于开展野外复合侵蚀条件下原位坡面侵蚀动力观测的试验小区构造，可以监测不同时段坡面地形、泥沙粒径分布、不同岩层剥蚀速率、坡面侵蚀产沙过程。该观测小区构造结构简单，操作、维护便捷，能够监测水力、风力、冻融等不同动力复合作用下坡面侵蚀过程。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种野外复合侵蚀观测小区构造，所述观测小区由三个并排设置的单体式水土流失监测用径流小区组成，依次为冻融观测区、冻融+风蚀观测区、冻融+风蚀+水蚀观测区；所述冻融观测区全包裹透气透水层；

所述冻融+风蚀观测区上方由挡雨盖板完全遮挡；

所述冻融+风蚀+水蚀观测区全裸露以保证水力、风力、冻融自由作用。

作为优选方案，所述径流小区之间间隔1m。

作为优选方案，每个所述径流小区长为5m，宽为1m。