[发明专利]一种适合研究降雨-分层径流关系的人工流域

摘要

本发明涉及一种人工流域，尤其是适合研究降雨‑分层径流关系的人工流域，包括三部分：人工流域的主体部分、输入部分和输出部分。主体部分包括流域边界(1)、实验土体(2)、纵向集流沟(3)和横向集流沟(4)；输入部分包括人工降雨系统(5)、(6)和测量站网。输出部分指人工流域的观测室(7)，根据集流槽的数目设置分层测流堰(9)，并配设系统的水样采集点。相对于传统意义上的利用自然实验流域降雨‑分层径流关系研究，本发明可在输入、输出和内部变量等三方面精确测量水文要素，并进行分析水样的同位素组成及水化学指标，利用这些指标的示踪作用进行研究流域水文机制。

主权项

1.一种适合研究降雨‑分层径流关系的人工流域，其特征在于：全面获取流域的输入量、输出量和内部变量，用于研究流域的降雨‑分层径流关系，包括三部分：人工流域的主体部分、输入部分和输出部分，所述的输入部分包括人工降雨系统和测量站网，所述的输出部分指人工流域的观测室(7)，所述主体部分包括流域边界(1)、实验土体(2)、纵向集流沟(3)和横向集流沟(4)；所述流域边界(1)由四周边界和底部边界构成，所述四周边界和底部边界都使用混凝土构建隔水边界，四周边界的形状为叶状或扇状自然流域边界，不采用矩形规则的边界，流域面积100‑10000m²；底部边界以中线分两片，两片以5‑20度的倾角汇集于中线；底部边界从流域上游向下游的纵向倾角在5‑20度；在流域边界(1)内，分层回填1‑5米厚的土壤作为实验土体(2)；在实验土体(2)的中央开挖宽度为30‑100cm的纵向集流沟(3)，在纵向集流沟(3)以上区域未开沟，作为一个独立的产流区，即无沟区；在流域出口边界布设横向集流沟(4)，在横向集流沟(4)中每隔30‑60cm架设多层集流槽，包括一层直接收集降雨的集流槽(25)、一层收集地表径流的集流槽(26)和若干层收集地面下径流的集流槽(27)；集流槽两侧为10‑20cm的分层嵌板(21)直接切入实验土体(2)中，用于分隔不同层土壤产生的径流，在人工流域的观测室(7)内，根据集流槽的数目设置分层测流堰(9)，纵向集流沟(3)、横向集流沟(4)和分层测流堰(9)之间由弯折的导流槽(8)连接；各分层径流经过分层测流堰(9)后，汇集到缓冲池(10)，在缓冲池(10)的出口处设置总径流测流堰(11)。