[发明专利]坡沟系统土壤侵蚀试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及土壤侵蚀防治技术领域，提供了坡沟系统土壤侵蚀试验装置及试验方法。坡沟系统土壤侵蚀试验装置，包括试验土槽，所述试验土槽的第一侧的顶部设有第一连接板，第一连接板上设有第一输水管，试验土槽的第二侧的顶部设有第二连接板，第二连接板上设有第二输水管。试验方法，包括如下步骤：在试验土槽内装填待试土壤；向第一输水管供水，经第一出水孔流入试验土槽内，向第二输水管供水，经第二出水孔流入试验土槽内；在试验土槽下部出口端收集径流泥沙。本发明增加了沟道侵蚀的试验模拟情况，增加了对坡沟系统沟道侵蚀与两侧坡面侵蚀研究的全面性，提高了坡沟系统土壤侵蚀研究结果的准确性。

技术领域

本发明涉及土壤侵蚀防治技术领域，特别是涉及一种坡沟系统土壤侵蚀试验装置及试验方法。

背景技术

土壤侵蚀是影响人类生存与发展的重要环境问题，不但造成当地生态环境恶化和土地生产力下降，而且严重影响河流健康运行和生态安全。

土壤侵蚀导致土地严重退化；淤积江河湖库，加剧洪涝灾害；削弱生态系统调节功能，加重旱灾损失和面源污染，对生态安全和饮水安全构成严重威胁。因此，迫切需要开展土壤侵蚀防治研究。

沟蚀是水蚀过程的重要组成部分，对流域侵蚀产沙具有重要影响和贡献。目前，开展的有关沟蚀监测研究主要包括野外原型观测和室内模拟试验观测。在自然条件下，降雨过程中坡沟系统径流在坡面不断汇集并最终汇入沟道，由于沟道径流剪切力和径流侵蚀能力明显大于两侧坡面薄层水流，因而其造成沟蚀量明显大于坡面侵蚀量。且由于沟道径流侵蚀能力和搬运能力较强，造成沟道侵蚀主要以侵蚀搬运过程为主，而沉积过程很少发生。坡沟系统中沉积过程主要发生在坡脚和地形明显变化处。为了开展沟蚀过程的定量观测和研究，研究者一是通过在野外自然坡面上建立径流小区监测沟道侵蚀过程，二是通过在室内试验土槽开展模拟降雨和汇流试验研究沟蚀发育过程。

但目前在室内模拟沟蚀过程研究中，沟道出水口均为高度固定的集水槽，而实际上由于沟道下切侵蚀速度较快，导致沟道出水口的高度在模拟降雨过程中会低于集水槽所在高度，致使试验观测过程在沟道出口部位发生严重显淤积，一方面限制了沟道的自然下切过程，不能准确模拟自然沟道侵蚀过程；另一方面，导致监测的沟蚀量小于实际沟蚀量，不能真实反映坡沟系统土壤侵蚀的本质规律，更为严重的是一旦沟道出水口过度淤积，形成临时微小型的“坝库”，阻塞径流流出沟道，导致无法完成试验观测和试验失败。还有目前沟蚀模拟试验研究中，仅在试验土槽出口处安装一个集水槽观测坡沟系统侵蚀泥沙，这样的集水装置不能用于同时监测坡沟系统沟道和两侧坡面的径流泥沙量，无法评价沟蚀对坡沟系统侵蚀的贡献，也难于为侵蚀防治提供理论指导。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种坡沟系统土壤侵蚀试验装置，以解决无法区分来自于坡沟系统沟槽内的沟蚀量和沟槽两侧坡面的侵蚀量问题。

本发明还提出一种坡沟系统土壤侵蚀试验方法。

根据本发明第一方面实施例的一种坡沟系统侵蚀试验装置，包括用以装填待试土壤的试验土槽，所述试验土槽的第一侧的顶部设有第一连接板，所述第一连接板上沿其长度方向设有第一输水管，所述第一输水管上沿其长度方向设有多个第一出水孔，与所述试验土槽的第一侧相对的所述试验土槽的第二侧的顶部设有第二连接板，所述第二连接板上沿其长度方向设有第二输水管，所述第二输水管上沿其长度方向设有多个第二出水孔。

根据本发明实施例提供的一种坡沟系统侵蚀试验装置，通过在试验土槽的第一侧的顶部设置第一连接板，在试验土槽的第二侧的顶部设置第二连接板，并在第一连接板上设置带有第一出水孔的第一输水管，在第二连接板上设置带有第二出水孔的第二输水管，实现了模拟试验土槽两侧输入汇流对试验土槽内土壤的侵蚀，增加了坡沟系统土壤侵蚀试验模拟情况，增加了对坡沟系统沟道侵蚀与两侧坡面侵蚀研究的全面性，提高了坡沟系统土壤侵蚀研究结果准确性，加深了对坡沟系统土壤侵蚀本质规律的全面认识。