專利名稱：水蝕區(qū)土壤侵蝕標(biāo)尺及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬水土流失監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，涉及一種適用于水蝕區(qū)土壤侵蝕速率監(jiān)測(cè)的土壤侵蝕標(biāo)尺。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，目前我國(guó)水土流失面積達(dá)356. 92 萬(wàn)平方公里。土壤侵蝕機(jī)理、侵蝕速率監(jiān)測(cè)及其防治對(duì)策等相關(guān)研究已成為地學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，也是長(zhǎng)期以來(lái)水土保持工作者的重要研究課題。侵蝕針?lè)ㄊ撬帘３挚蒲泄ぷ髡咴谏a(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)工作需求而創(chuàng)造的一種簡(jiǎn)便、快捷、實(shí)用性很高的簡(jiǎn)易方法，也是我國(guó)部頒標(biāo)準(zhǔn)中土壤侵蝕測(cè)量方法之一。但長(zhǎng)期以來(lái)，侵蝕針的制作尚未形成規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)踐中通常采用去帽鐵釘、鋼筋、硬質(zhì)塑料棒、竹筷等材料代替侵蝕針，這種簡(jiǎn)易的侵蝕針需要借助傳統(tǒng)測(cè)量工作完成相應(yīng)量測(cè)任務(wù)，無(wú)法解決侵蝕針裸露或掩埋的問(wèn)題，測(cè)量誤差和工作量較大，且無(wú)法避免人為對(duì)地表的擾動(dòng)，進(jìn)而影響測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種水蝕區(qū)土壤侵蝕標(biāo)尺及其應(yīng)用。本發(fā)明提供的水蝕區(qū)土壤侵蝕標(biāo)尺，其為首位順次相連的第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面以及兩個(gè)底面組成的柱體，其中三側(cè)面為凹弧面，第一側(cè)面和第二側(cè)面相交的棱為第一棱，第二側(cè)面和第三側(cè)面相交的棱為第二棱，第三側(cè)面和第一側(cè)面相交的棱為第三棱，其中，第一側(cè)面對(duì)應(yīng)的第一弧線的弧度和弧長(zhǎng)與第二側(cè)面對(duì)應(yīng)的第二弧線的弧度和弧長(zhǎng)相同，所述第一弧線所在圓的半徑大于第三弧線所在圓的半徑，其中，第一側(cè)面和第二側(cè)面分別在其與第一棱相交的一側(cè)涂覆與側(cè)面本體不同的顏色，第二側(cè)面和第三側(cè)面分別在其與第二棱相交的一側(cè)和/或第三側(cè)面和第一側(cè)面分別在其與第三棱相交的一側(cè)設(shè)置刻度。將本發(fā)明前述的柱體定義為凹弧面三棱柱。其中，所述柱體的橫截面圖形關(guān)于第一弧線和第二弧線所成夾角的角平分線軸對(duì)稱。其中，第二側(cè)面對(duì)應(yīng)的第二弧線的弧長(zhǎng)大于第三側(cè)面對(duì)應(yīng)的第三弧線的弧長(zhǎng)。其中，所述柱體的第一弧線和第二弧線所成的夾角為5 15°，第二弧線和第三弧線所成的夾角為5 15°，第三弧線和第一弧線所成的夾角為5 15°。其中，上述三個(gè)夾角可相同或不同，優(yōu)選為相同。本發(fā)明，兩條弧線的夾角是指分別以兩弧線的交點(diǎn)做切線，所求出的兩條切線的夾角。其中，所述刻度包括正值刻度、0刻度和負(fù)值刻度，優(yōu)選最小刻度為毫米。其中，正值刻度所在區(qū)域的顏色和負(fù)值刻度所在區(qū)域的顏色不同，優(yōu)選地，兩者的區(qū)分度應(yīng)當(dāng)大。如，黑和紅、藍(lán)和黑、紅和藍(lán)、黃和紅、黃和黑等。更優(yōu)選地，正值部分的顏色為黑色，負(fù)值部分的顏色為紅色。
本發(fā)明中，可用本領(lǐng)域公知的方法進(jìn)行顏色處理，如噴涂、浸染等，或采用符合要求的著色材料加工而成。本發(fā)明提供的標(biāo)尺優(yōu)選由硬質(zhì)塑料、鋁合金、竹材等材料制成，更優(yōu)選優(yōu)選由硬質(zhì)塑料材料制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)水蝕區(qū)的流水力侵蝕特點(diǎn)，設(shè)計(jì)本發(fā)明侵蝕標(biāo)尺的長(zhǎng)度， 優(yōu)選總長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成30cm，黑色正值部分為10cm，紅色負(fù)值部分為20cm。這樣的長(zhǎng)度基本可用于所有的水蝕區(qū)的土壤侵蝕速率監(jiān)測(cè)。用本發(fā)明提供的水蝕區(qū)土壤侵蝕標(biāo)尺進(jìn)行土壤侵蝕速率的監(jiān)測(cè)，其包括如下步驟1)在預(yù)選監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，按照行列式布設(shè)侵蝕標(biāo)尺，侵蝕標(biāo)尺垂直埋于監(jiān)測(cè)樣地表面，0刻度線與地表齊平，正值部分掩埋在地表以下，使侵蝕標(biāo)尺分流線一端(即，弧長(zhǎng)較長(zhǎng)，弧所在半徑較大的兩個(gè)弧面相交的棱)迎向水流方向，并依次編號(hào)；2)按照預(yù)定的監(jiān)測(cè)時(shí)間要求，采用人工讀數(shù)或借助數(shù)碼照相機(jī)拍照并讀數(shù)的方法依次讀出各侵蝕標(biāo)尺度數(shù)。讀數(shù)為正，表示侵蝕標(biāo)尺受侵蝕而裸露；讀數(shù)為負(fù)，表示侵蝕標(biāo)尺被堆積掩埋；3)根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)計(jì)算方法，計(jì)算出監(jiān)測(cè)樣地平均土層侵蝕厚度，乘以監(jiān)測(cè)樣地土壤容重和面積，可計(jì)算出土壤侵蝕量。本發(fā)明侵蝕標(biāo)尺外形設(shè)計(jì)充分應(yīng)用流體力學(xué)原理，采用了凹弧面三棱柱的外形設(shè)計(jì)，盡可能避免了因侵蝕標(biāo)尺的布設(shè)，而引起外營(yíng)力流體力學(xué)特征的變化，以降低測(cè)量誤差；可規(guī)避采用傳統(tǒng)測(cè)量工具量測(cè)量測(cè)過(guò)程中的量具因素、人為因素、視覺因素和環(huán)境因素，提高工作效率和測(cè)量精度；本發(fā)明的標(biāo)尺的齊地線定義為0刻度線，標(biāo)識(shí)柱黑色部分刻度為正，表示侵蝕標(biāo)尺被掩埋，紅色部分刻度為負(fù)，標(biāo)識(shí)侵蝕標(biāo)尺受侵蝕裸露，判斷簡(jiǎn)單直觀。在本發(fā)明的侵蝕標(biāo)尺頂部標(biāo)注了布設(shè)方向，方便侵蝕標(biāo)尺精確布設(shè)。


圖1為本發(fā)明標(biāo)尺的主視圖，其中，不同陰影表示不同的顏色。圖2所示為本發(fā)明標(biāo)尺的底面，其中Si、S2和S3分別表示第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面所對(duì)應(yīng)的第一弧線、第二弧線和第三弧線，L為Sl和S2所成夾角的角平分線。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。圖1所示為本發(fā)明標(biāo)尺的主視圖。圖2所示為本發(fā)明標(biāo)尺的底面。本發(fā)明的用于水蝕區(qū)土壤侵蝕速率監(jiān)測(cè)的土壤侵蝕標(biāo)尺，其為首位順次相連的第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面以及兩個(gè)底面組成的柱體，其中三側(cè)面為凹弧面，第一側(cè)面和第二側(cè)面相交的棱為第一棱，第二側(cè)面和第三側(cè)面相交的棱為第二棱，第三側(cè)面和第一側(cè)面相交的棱為第三棱， 其中，第一側(cè)面對(duì)應(yīng)的第一弧線(Si)的弧度和弧長(zhǎng)與第二側(cè)面對(duì)應(yīng)的第二弧線(S》的弧度和弧長(zhǎng)相同，所述第一弧線所在圓的半徑大于第三弧線(s;3)所在圓的半徑，其中，第一側(cè)面和第二側(cè)面分別在其與第一棱相交的一側(cè)涂覆與側(cè)面本體不同的顏色，第二側(cè)面和第三側(cè)面分別在其與第二棱相交的一側(cè)和第三側(cè)面和第一側(cè)面分別在其與第三棱相交的一側(cè)設(shè)置刻度。將正值刻度所在的區(qū)域涂覆成黑色，將負(fù)值刻度所在區(qū)域涂覆成紅色。當(dāng)然， 本發(fā)明不限于這兩種顏色。本實(shí)施方案中，所述柱體的橫截面圖形關(guān)于第一弧線(Si)和第二弧線(S2)所成夾角的角平分線(L)軸對(duì)稱。本實(shí)施方案中，第一弧線(Si)和第二弧線(S2)的弧長(zhǎng)不小于第三弧線(S3)的弧長(zhǎng)。本實(shí)施方案中，第一弧線(Si)和第二弧線(S2)所成的夾角為10°，第二弧線 (S2)和第三弧線(S3)所成的夾角為10°，第三弧線(S3)和第一弧線(Si)所成的夾角為 10°。在一個(gè)實(shí)施方案中，標(biāo)尺橫截面寬1cm，長(zhǎng)3cm，標(biāo)尺長(zhǎng)30cm，正值部分20cm，負(fù)值部分10cm，最小刻度為毫米。橫截面三頂點(diǎn)的連線構(gòu)成一個(gè)等腰三角形，等腰三角形的底邊為2. 0cm，高為2. 0cm，第三弧線與的切點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離為1. 5cm，第一弧線與第二弧線所在圓的半徑為4. km，第三弧線所在圓的半徑為1. 2cm。正值刻度和正值刻度中間為零刻度。 侵蝕標(biāo)尺總長(zhǎng)度和正負(fù)值部分長(zhǎng)度，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的標(biāo)尺用硬質(zhì)塑料制成，但也可由其它材料制成。本發(fā)明標(biāo)尺使用時(shí)，將標(biāo)尺埋于預(yù)選的監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)，0刻度線與地表對(duì)齊，露出黑色的負(fù)值部分，依次編號(hào)；按照預(yù)定的監(jiān)測(cè)方案要求，采取數(shù)碼照相機(jī)成像或人工讀數(shù)的方式，依次讀出各侵蝕標(biāo)尺被掩埋或裸露高度，通過(guò)計(jì)算監(jiān)測(cè)樣地土壤侵蝕平均厚度，乘以監(jiān)測(cè)樣地面積和土壤容重，即可計(jì)算出土壤侵蝕量。實(shí)施例1在人工模擬降雨條件下，對(duì)該標(biāo)尺的監(jiān)測(cè)精度進(jìn)行了檢驗(yàn)，侵蝕槽面積為4m2，預(yù)設(shè)土壤厚度25cm，布設(shè)侵蝕標(biāo)尺3列4行，列間距與行間距均為0. 5m,試驗(yàn)降雨強(qiáng)度分別為 Smmh-1、1 Ommh-1USmmh-1。與實(shí)際侵蝕量相比，該標(biāo)尺的測(cè)量精度分別為92. 77%,94. 52%, 95. 79%。實(shí)施例2在徑流小區(qū)內(nèi)完成了該標(biāo)尺的野外監(jiān)測(cè)精度測(cè)定工作，選定徑流小區(qū)面積為 50m2，共布設(shè)侵蝕標(biāo)尺4列5行，列間距為lm，行間距為2m，連續(xù)進(jìn)行了 5次自然降雨觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。以徑流小區(qū)觀測(cè)法為基準(zhǔn)，該方法的測(cè)量精度分別為92. 35 %、91. 82 %、93. 50 %、 94. 83%,91. 07%，平均監(jiān)測(cè)精度達(dá)到90%以上。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種水蝕區(qū)土壤侵蝕標(biāo)尺，其特征在于，其為首位順次相連的第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面以及兩個(gè)底面組成的柱體，其中三側(cè)面為凹弧面，第一側(cè)面和第二側(cè)面相交的棱為第一棱，第二側(cè)面和第三側(cè)面相交的棱為第二棱，第三側(cè)面和第一側(cè)面相交的棱為第三棱，其中，第一側(cè)面對(duì)應(yīng)的第一弧線的弧度和弧長(zhǎng)與第二側(cè)面對(duì)應(yīng)的第二弧線的弧度和弧長(zhǎng)相同，所述第一弧線所在圓的半徑大于第三弧線所在圓的半徑，其中，第一側(cè)面和第二側(cè)面分別在其與第一棱相交的一側(cè)涂覆與側(cè)面本體不同的顏色，第二側(cè)面和第三側(cè)面分別在其與第二棱相交的一側(cè)和/或第三側(cè)面和第一側(cè)面分別在其與第三棱相交的一側(cè)設(shè)置刻度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)尺，其特征在于，所述柱體的橫截面圖形關(guān)于第一弧線和第二弧線所成夾角的角平分線軸對(duì)稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)尺，其特征在于，第二側(cè)面對(duì)應(yīng)的第二弧線的弧長(zhǎng)大于第三側(cè)面對(duì)應(yīng)的第三弧線的弧長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)尺，其特征在于，所述柱體的第一弧線和第二弧線所成的夾角為5 15°，第二弧線和第三弧線的所成夾角為5 15°，第三弧線和第一弧線所成的夾角為5 15°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)尺，其特征在于，所述刻度包括正值刻度、0刻度和負(fù)值刻度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的標(biāo)尺，其特征在于，最小刻度為毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的標(biāo)尺，其特征在于，其中，正值刻度所在區(qū)域的顏色和負(fù)值刻度所在區(qū)域的顏色不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)尺，其特征在于，正值刻度所在的區(qū)域的顏色為黑色，負(fù)值刻度所在區(qū)域的顏色為紅色。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的標(biāo)尺，其特征在于，所述標(biāo)尺由硬質(zhì)塑料、鋁合金、 竹材、或木材制成。
10.權(quán)利要求1 9任一項(xiàng)所述的標(biāo)尺在水蝕區(qū)土壤侵蝕速率監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水蝕區(qū)土壤侵蝕標(biāo)尺，其為三凹弧面棱柱，其中，第一側(cè)面對(duì)應(yīng)的第一弧線的弧度和弧長(zhǎng)與第二側(cè)面對(duì)應(yīng)的第二弧線的弧度和弧長(zhǎng)相同，所述第一弧線所在圓的半徑大于第三弧線所在圓的半徑，其中，第一側(cè)面和第二側(cè)面分別在其相交的一側(cè)涂覆與側(cè)面本體不同的顏色，第二側(cè)面和第三側(cè)面分別在其相交的一側(cè)和/或第三側(cè)面和第一側(cè)面分別在其相交的一側(cè)設(shè)置刻度。本發(fā)明提供的標(biāo)尺有效避免了采用傳統(tǒng)測(cè)量工具量測(cè)過(guò)程中的量具因素、人為因素、視覺因素和環(huán)境因素，提高了工作效率和測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01B5/06GK102564265SQ20111040161
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者楊建英, 祁有祥, 趙廷寧, 辜再元 申請(qǐng)人:北京北林綠源生態(tài)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司