【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境岩土工程与生态保护，具体为一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统。
技术介绍
1、脆弱易蚀岩土体侵蚀是荒漠化和沙漠化的重要源头，明确寒区不同区域脆弱易蚀岩土体在风力、水力、冻融等不同营力作用下的侵蚀特性，定量精确监测并计算脆弱易蚀岩土体在野外真实侵蚀环境下的侵蚀量，是精准治理荒漠化和沙漠化的科学前提。
2、寒区脆弱易蚀岩土体在自然环境下的侵蚀过程是一个风力、水力、冻融复合侵蚀的过程，与单一侵蚀过程有显著区别，如何定量监测与计算不同侵蚀营力作用下的土体侵蚀量是一个亟待解决的难题。目前，关于土壤侵蚀和水土流失方面的监测多以单一营力或者复合侵蚀为主，极少公开有将不同侵蚀营力分开的装置和系统；公开复合侵蚀观测的相关专利也存在一定程度上的不足。
3、(1)野外自动土壤侵蚀监测装置及监测方法(申请号201711115134.8)公开了一种自动监测土壤侵蚀特性的装置，该装置结构简便，但是不能精准的分离不同侵蚀营力对侵蚀量的贡献。
4、(2)一种土壤侵蚀量定时测量装置(申请号202110907532.3)公开了一种定时测量装置，精度较高，但是也存在上述问题。
5、(3)为了分离不同侵蚀营力的作用，一种野外复合侵蚀定量剥离装置及观测方法(申请号202211340720.3)公开了一种定量计算土壤水蚀、风蚀和冻融侵蚀的模型试验装置，但是该方法与土体实际侵蚀情况差异较大。一种野外复合侵蚀观测小区构造及其应用方法(申请号202010360177.8)公开了一个在野外真实环境下定量分离风
6、基于现有公开专利技术的不足，围绕我国在黄河流域生态保护和高质量发展、打好“三北”工程攻坚战、筑牢北方重要生态安全屏障等方面的重大需求，本专利公开一套脆弱岩土体坡面复合侵蚀野外监测与分析系统，为精准监测与计算脆弱岩土体坡面单一和复合侵蚀量提供了新的技术手段与科学可行的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，该系统由四个间隔一定距离并排设置的脆弱岩土体冻融侵蚀监测区100、脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区200、脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区300、脆弱岩土体冻融-水力-风力复合侵蚀监测区400组成，用于监测脆弱岩土体冻融、风力、水力侵蚀特性并计算对应侵蚀量；
3、还包括气候监测模块500、泥沙监测模块600、地形扫描分析模块700、脆弱岩土体收集模块800，可分离并同步计算冻融、风力、水力这三个单一侵蚀作用的侵蚀量。
4、优选的，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区100外周设置径流小区保护带10，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区100由围埂顶板1、围埂侧板2、围埂底板3组成，所述围埂底板3两侧分别设置导流板4和坡面5，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区100内还安装指示牌6，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区100内还安装径流小区步梯7，所述径流小区步梯7一侧设置径流小区地表径流汇流通道8，所述径流小区地表径流汇流通道8与试验区排水与地表径流汇流通道9连通，所述地表径流汇流通道9与径流小区排水汇流通道27连通，所述地表径流汇流通道9还连通蒸发沉淀池28；
5、还包括雨水收集与慢滴透明装置11，所述雨水收集与慢滴透明装置11通过雨水收集与慢滴透明装置链接件12固定在围埂顶板1上，所述雨水收集与慢滴透明装置11内设置雨水收集槽13，所述雨水收集槽13下方设置雨水收集槽慢滴孔14，所述雨水收集槽13内安装雨水收集槽拦污阻砂网15；雨水收集与慢滴透明装置11设置为预制构件，组装在脆弱岩土体冻融侵蚀监测区围埂上方，通过雨水收集与慢滴透明装置链接件彼此拼装相连并与下方围埂相连固定，雨水收集槽用于收集每次降雨和降雪的水分，其深度根据监测区历年来降雨和降雪强度进行设置和预制，通过分布在槽底部的雨水收集槽慢滴孔将雨水均匀慢滴在冻融侵蚀监测坡面上，用于精准分离、监测、计算坡面冻融侵蚀；
6、还包括侵蚀监测径流小区集水槽20，所述侵蚀监测径流小区集水槽20设置脆弱岩土体冻融侵蚀监测区100内，所述侵蚀监测径流小区集水槽20通过导水管21连接分流桶24和集流桶25，所述集流桶25底部安装排水阀26；所述导水管21连接径流泥沙实时自动观测设备22，所述径流泥沙实时自动观测设备22连接径流泥沙观测数据集成与无线传输设备23。
7、优选的，所述围埂顶板1、围埂侧板2、围埂底板3均由预制构件加工而成，所述预制构件包括围埂金属预制构件17，所述围埂金属预制构件17内部设置围埂连接预留孔固定板19，所述围埂连接预留孔固定板19上开设围埂连接预留孔16，所述围埂金属预制构件17上还设置围埂顶板、侧板、底板互联预制构件18。
8、优选的，所述脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区200由径流小区围埂顶板31、径流小区围埂侧板32、径流小区围埂底板33组成，所述径流小区围埂底板33两侧分别设置径流小区坡面30和径流小区导流板34，所述脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区200内还安装地表风力监测传感器35和防雨型地表沙尘沉降全自动集尘设备36；防雨型地表沙尘沉降全自动集尘设备是一个在雨天自动关闭，在晴天自动打开的全自动集尘设备，每个监测区域至少配备3台，其内部配置了一个精度在0.01g的自动称量记录和传输设备，用于记录沙尘沉降量，在计算冻融、水力复合侵蚀产沙量时去除沙尘沉降量以提高监测精度。
9、优选的，所述脆弱岩土体冻融-水力-风力复合侵蚀监测区400由小区围埂顶板41、小区围埂侧板42、小区围埂底板43组成，所述小区围埂底板43两侧分别设置小区坡面40和小区导流板44，所述脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区300风一侧还设置风沙跃移与蠕移通道斜面板45，所述风沙跃移与蠕移通道斜面板45通过斜面板连接件46与小区围埂顶板41连接，其中，风沙跃移与蠕移通道斜面板用于改善浅地表流场以保证风力对坡面的风力侵蚀作用，同时用于防止跃移与蠕移风沙落入冻融、风力复合侵蚀监测径流小区地表径流汇流通道中造成监测误差，风沙跃移与蠕移通道斜面板与周围地表的坡度设置为5°。
10、优选的，所述脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区300内设置透明遮雨棚51，所述透明遮雨棚51通过遮雨棚支撑杆支撑于监测区地面，所述脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区300的坡面50上设置风沙跃移与蠕移通道斜面板54和地表径流汇流通道55，所述地表径流汇流通道55与地表径流排泄通道56连通，所述坡面50上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：该系统由四个间隔一定距离并排设置的脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)、脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区(200)、脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区(300)、脆弱岩土体冻融-水力-风力复合侵蚀监测区(400)组成，用于监测脆弱岩土体冻融、风力、水力侵蚀特性并计算对应侵蚀量；
2.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)外周设置径流小区保护带(10)，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)由围埂顶板(1)、围埂侧板(2)、围埂底板(3)组成，所述围埂底板(3)两侧分别设置导流板(4)和坡面(5)，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)内还安装指示牌(6)，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)内还安装径流小区步梯(7)，所述径流小区步梯(7)一侧设置径流小区地表径流汇流通道(8)，所述径流小区地表径流汇流通道(8)与试验区排水与地表径流汇流通道(9)连通，所述地表径流汇流通道(9)与径流小区排水汇流通道(27)连通，所述地表径流汇流通道(
3.根据权利要求2所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述围埂顶板(1)、围埂侧板(2)、围埂底板(3)均由预制构件加工而成，所述预制构件包括围埂金属预制构件(17)，所述围埂金属预制构件(17)内部设置围埂连接预留孔固定板(19)，所述围埂连接预留孔固定板(19)上开设围埂连接预留孔(16)，所述围埂金属预制构件(17)上还设置围埂顶板、侧板、底板互联预制构件(18)。
4.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区(200)由径流小区围埂顶板(31)、径流小区围埂侧板(32)、径流小区围埂底板(33)组成，围埂材料由金属或透明有机材质构成，所述径流小区围埂底板(33)两侧分别设置径流小区坡面(30)和径流小区导流板(34)，所述脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区(200)内还安装地表风力监测传感器(35)和防雨型地表沙尘沉降全自动集尘设备(36)；防雨型地表沙尘沉降全自动集尘设备(36)是一个在雨天自动关闭，在晴天自动打开的全自动集尘设备，每个监测区域至少配备3台，其内部配置了一个精度在0.01g的自动称量记录和传输设备，用于记录沙尘沉降量，在计算冻融、水力复合侵蚀产沙量时去除沙尘沉降量以提高监测精度。
5.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述脆弱岩土体冻融-水力-风力复合侵蚀监测区(400)由小区围埂顶板(41)、小区围埂侧板(42)、小区围埂底板(43)组成，所述小区围埂底板(43)两侧分别设置小区坡面(40)和小区导流板(44)，所述脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区(300)风一侧还设置风沙跃移与蠕移通道斜面板(45)，所述风沙跃移与蠕移通道斜面板(45)通过斜面板连接件(46)与小区围埂顶板(41)连接；其中，风沙跃移与蠕移通道斜面板(45)用于改善浅地表流场以保证风力对坡面的风力侵蚀作用，同时用于防止跃移与蠕移风沙落入冻融、风力复合侵蚀监测径流小区地表径流汇流通道中造成监测误差，风沙跃移与蠕移通道斜面板(45)与周围地表的坡度设置为5°。
6.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区(300)内设置透明遮雨棚(51)，所述透明遮雨棚(51)通过遮雨棚支撑杆支撑于监测区地面，所述脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区(300)的坡面(50)上设置风沙跃移与蠕移通道斜面板(54)和地表径流汇流通道(55)，所述地表径流汇流通道(55)与地表径流排泄通道(56)连通，所述坡面(50)上还设置多个风蚀桥(57)，所述坡面(50)两侧还跨接径流遮挡板(53)；其中，透明遮雨棚(51)用于遮挡降雨和降水，隔离水力对冻融、风力复合侵蚀监测径流小区坡面的侵蚀作用，透明遮雨棚(51)可减少因设置棚体对外部环境作用的扰动，保证冻融、风力复合侵蚀监测径流小区坡面对太阳辐射以及外部环境的热交换作用，使监测结果更为准确，设置2-3°快速将透明遮雨棚(51)上的积水排出；风沙跃移与蠕移通道斜面板(54)主要用于地表风沙通过跃移与蠕移进入监测区域，用于改善浅地表流场以减弱围埂阻挡风力对坡面的风力侵蚀作用，也起到了减弱雨水对周围土体溅蚀对监测区域产沙量的影响，风沙跃移与蠕移通道斜面板(54)与周围地表的坡度设置为10°。
7.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外...
【技术特征摘要】
1.一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：该系统由四个间隔一定距离并排设置的脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)、脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区(200)、脆弱岩土体冻融-风力复合侵蚀监测区(300)、脆弱岩土体冻融-水力-风力复合侵蚀监测区(400)组成，用于监测脆弱岩土体冻融、风力、水力侵蚀特性并计算对应侵蚀量；
2.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)外周设置径流小区保护带(10)，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)由围埂顶板(1)、围埂侧板(2)、围埂底板(3)组成，所述围埂底板(3)两侧分别设置导流板(4)和坡面(5)，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)内还安装指示牌(6)，所述脆弱岩土体冻融侵蚀监测区(100)内还安装径流小区步梯(7)，所述径流小区步梯(7)一侧设置径流小区地表径流汇流通道(8)，所述径流小区地表径流汇流通道(8)与试验区排水与地表径流汇流通道(9)连通，所述地表径流汇流通道(9)与径流小区排水汇流通道(27)连通，所述地表径流汇流通道(9)还连通蒸发沉淀池(28)；
3.根据权利要求2所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述围埂顶板(1)、围埂侧板(2)、围埂底板(3)均由预制构件加工而成，所述预制构件包括围埂金属预制构件(17)，所述围埂金属预制构件(17)内部设置围埂连接预留孔固定板(19)，所述围埂连接预留孔固定板(19)上开设围埂连接预留孔(16)，所述围埂金属预制构件(17)上还设置围埂顶板、侧板、底板互联预制构件(18)。
4.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区(200)由径流小区围埂顶板(31)、径流小区围埂侧板(32)、径流小区围埂底板(33)组成，围埂材料由金属或透明有机材质构成，所述径流小区围埂底板(33)两侧分别设置径流小区坡面(30)和径流小区导流板(34)，所述脆弱岩土体冻融-水力复合侵蚀监测区(200)内还安装地表风力监测传感器(35)和防雨型地表沙尘沉降全自动集尘设备(36)；防雨型地表沙尘沉降全自动集尘设备(36)是一个在雨天自动关闭，在晴天自动打开的全自动集尘设备，每个监测区域至少配备3台，其内部配置了一个精度在0.01g的自动称量记录和传输设备，用于记录沙尘沉降量，在计算冻融、水力复合侵蚀产沙量时去除沙尘沉降量以提高监测精度。
5.根据权利要求1所述的一种脆弱岩土体复合侵蚀野外监测与分析系统，其特征在于：所述脆弱岩土体冻融-水力-风力复合侵蚀监测区(400)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇航，徐湘田，耿波，胡雪冰，王继伟，刘永祥，王勇勤，刘堪龙，杨廷华，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：
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