一种小流域生态修复释水保土效益监测装置

摘要

本发明提供一种小流域生态修复释水保土效益监测装置，其特征在于，包括拦水板、支撑架、引水槽、第一连通管、第二连通管、支架、出水堰、降水收集装置、自动雨量计、测沙仪，所述引水槽的槽侧板上沿水流的方向依次连接有所述第一连通管(3)、所述第二连通管，所述引水槽的槽体水平放置于所述支撑架上。本发明的小流域生态修复释水保土效益监测装置制作周期短；测量精度高，可进行长期自动观测，节省人力物力。

说明书

技术领域

本发明涉及生态修复技术领域，尤其是涉及一种小流域生态修复释水保土效 益监测装置。

背景技术

我国是生态系统退化程度最严重的国家之一，人类活动和气候变化使生态系 统结构和功能遭到了严重的破坏。为此，我国从上世纪50年代开始，批准和实施 了一系列重大的生态修复项目。在对受损生态系统进行恢复的同时，及时了解生 态修复对生态系统产生的效益和影响具有重要意义，可以为进一步调整和改进修 复方案提供参考。

目前评价植被生态修复对生态系统造成的影响的研究还处于起步阶段，现有 的研究主要从较大区域尺度的角度，单一地通过测量地表水水量的变化来实现， 而没有综合考虑植被生态修复过程中引起的土地利用和植被等条件的改变对释 水保土功能的影响，评价方法不科学，不能反映植被生态修复过程对释水保土性 能的影响，特别是小流域生态修复对释水保土性能的影响。为系统地评判植被生 态修复过程引起的土地利用和植物覆被条件的改变对生态系统释水保土功能造 成的影响，需要对生态修复前后流域降雨量与地表水量、产沙量、水质进行长期 定位观测。目前，产沙和水质的长期观测受到诸多水文条件的限制，常需长期人 工观测，消耗大量人力物力。评价流域产流功能的装置具有勘测和建设周期长、 工程量大、造价高等缺点，而且现有监测设备不适用监测小流域生态修复释水保 土的参数监测,对河道条件要求比较苛刻，测量精度易受到水流突变和水面漂浮 物的影响。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种小 流域释水保土效益监测装置。

本发明的发明目的是提供一种结构简单、安装方便、操作性强的小流域生态 修复释水保土效益监测装置。

本发明的另一发明目的是提供一种测量精度高、测量准确、干扰小的小流域 生态修复释水保土效益监测装置。

本发明的另一发明目的是提供一种可进行长期自动观测、能够节省大量人力 物力的小流域生态修复释水保土效益监测装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

为了表征小流域产水保土效益并提高野外监测的可操作性，本发明基于小型 闭合流域构建一种小流域生态修复释水保土效益监测装置，其包括拦水板1、支 撑架2、引水槽5、第一连通管3、第二连通管4、H型支撑架6、出水堰7、降水收 集装置12、雨量计、激光测沙仪，所述拦水板1的两侧设置有所述支撑架2，所述 拦水板1的两侧填充水泥与河底泥沙的混合物，所述拦水板1的靠近上边缘中部设 置有矩形开口，所述引水槽5的上游侧槽口与所述拦水板1的矩形开口连接，所述 引水槽5上游侧的槽口宽度与所述拦水板1的矩形开口的宽度相同，所述出水堰7 安装在所述引水槽5下游侧开口处，所述引水槽5槽侧板的上依次连接有所述第一 连通管3、所述第二连通管4，所述引水槽5槽体水平放置于所述支撑架6上。

进一步地，所述拦水板1矩形开口最低处高于自然河面，矩形开口处设置有 滤网8，以过滤如树枝等水面漂浮物，防止其进入引水槽5影响测量参数的准确性。

进一步地，所述支撑架2为角钢，所述支撑架2焊接在所述拦水板1两侧，加 固拦水板1的稳定性能，当降雨量较大河水快速上涨，水流较急时，拦水板容易 被水流冲倒或向河水下游侧倾斜，在拦水板1两侧加设支撑架2防止了拦水板倾 斜，进一步提高装置的测量稳定性。

进一步地，所述引水槽5包括槽底板、侧板以及槽上支撑杆9，所述侧板安装 在槽底板的两侧，构成行进河槽，所述槽上支撑杆9安装在两侧板上缘，支撑侧 板上部，槽上支撑杆的设置能够有效地增加引水槽5的刚性。

进一步地，所述第一连通管3内放置有自动水质仪的探头，所述第二连通管4 内设置有自动水位计的探头，由于所述第一连通管3、第二连通管4沿水流的方向 依次设置在引水槽的侧板上，第二连通管4中的水比较平稳，受水流的冲击较小， 将自动水位计容纳在其中提高了测量的精度。

进一步地，所述第一连通管3、第二连通管4下端设置有直角弯管，所述第一 连通管3和所述第二连通管4的直角弯管部分高于所述引水槽5的槽体底部，所述 引水槽5侧板的相应位置处设置有圆孔14，所述两连通管3、4的进水口分别从侧 板的外侧与圆孔14相连通。

进一步地，所述第一连通管3和所述第二连通管4的进水口端分别设置有多孔 管帽。

进一步地，所述槽上支撑杆9上固定安装有激光测沙仪，所述激光测沙仪的 上部低于出水堰的堰口的最低点。

进一步地，所述出水堰5上缘中部设置有直角三角形缺口，三角形底边朝正 上方，形成堰口10，所述堰口10裁切处形成斜向下游侧的倾斜面，所述堰口10 顶部与倾斜面的夹角不小于45°。

进一步地，所述自动降水收集装置12上部为水槽，所述水槽上覆纱网11防止 杂物进入，所述水槽的底部设置有出水口，所述出水口处设置有支撑管13，支撑 管13内设置有隔板，隔板将支撑管13分为第一腔体14和第二腔体16，自动水质仪 的探头设置在第一腔体14中。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明监测装置结构紧凑，制作成本较低，适用于小流域释水保土效益的监 测；本发明的监测装置各部件的布置充分考虑了水流和小流域降水的特点，根据 各功能部件的测量要求配置不同的位置，测量精度高；另外本发明的监测装置应 用范围较广，适用于小流域释水保土监测的任何河道或水流条件。

附图说明

图1是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置装配结构示意图。

图2是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置的拦水坝结构示意图。

图3是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置的引水槽结构示意图。

图4是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置的出水堰结构示意图。

图5是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置的出水堰堰口剖面图。

图6是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置的自动降水收集装置结 构示意图。

图7是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置的支撑管的放大透视 图。

图8是本发明小流域生态修复释水保土效益监测装置的又一引水槽结构示意 图。

其中，1拦水板、2支撑架、3第一连通管、3-1横管、4第二连通管、5引 水槽、6H型支撑架、7出水堰、8滤网、9槽上支撑杆、10堰口、11纱网、 12自动降水收集装置、13支撑管、14第一腔体、15阀门、16第二腔体、17引 水槽前端、18引水槽后端、19沉积池、20拦污网、21挡板、22导流管

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进一步详细描述，以下实 施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的小流域生态修复释水保土效益监测装置，包括拦水板1、支撑架2、 引水槽5、第一连通管3、第二连通管4、H型支撑架6、出水堰7、降水收集装置12、 用于监测流域内降雨量的雨量计、用于监测水流中含沙量的激光测沙仪。

如图1所示，采用矩形的钢板作为拦水板1，拦水板1的两侧均设置有支撑架2， 从而加固拦水板1，防止拦水板1在水流的冲击下倾斜，破坏本发明监测装置结构， 影响测量的精度。其中支撑架2可以为角钢，角钢焊接在拦水板1上。同时，为了 加固拦水板1和防止水流的渗漏，进一步提高测量的精度和准确性，拦水板1的两 侧可以填充水泥与河底泥沙的混合物，也可以填充其他能够加固拦水板并防止水 渗透的其他材料。

如图2所示，拦水板1的靠近上边缘中部位置设置有矩形开口，矩形开口最低 处高于自然水面高度，矩形开口处设置有滤网8，防止上游侧的杂物进入引水槽5， 堵塞引水槽以及设置在引水槽5上的第一、第二连通管3、4，导致测量精度下降， 甚至无法测量。第一、第二连通管3、4内分别容纳和固定有自动水质仪和自动水 位计，两连通管中的水面和水质与引流槽一致，其内部的水体处于相对静止状态， 有助于提升仪器测量的稳定性和精确性。

如图3所示，引水槽5包括槽底板、侧板以及槽上支撑杆9，侧板安装在槽底 板的两侧，构成行进河槽，引导水流通过，槽上支撑杆9安装在两侧板上缘，支 撑侧板上部，防止行进河槽变形，影响水位计测量精度以及出水堰水头的测量， 引水槽5的侧板上沿水流的方向依次连接有第一连通管3、第二连通管4，第一连 通管3内放置有自动水质仪的探头(未示出)，第二连通管4内设置有自动水位计 的探头(未示出)，自动水位计放置于距离拦水板1较远的第二连通管4中，该位 置的水流较为平稳，可减少挡板对水位的扰动，提高测量的准确度。第一连通管 3下端设置有直角弯管3-1，第二连通管4下端设置有直角弯管，第一连通管3和第 二连通管4的直角弯管部分略高于引水槽5的槽体底部，防止泥沙堵塞连通管，并 保证连通管开口完全没入水面，引水槽5侧板的相应位置处设置有开孔，两连通 管3、4的进水口分别从侧板的外侧与开孔相连通，两连通管3、4的进水口端分别 设置有防止杂物进入并堵塞连通管的多孔管帽。引水槽5槽体水平放置于支撑架6 上，将槽体底部与支撑架6焊接在一起。

在引水槽的另一实施例中，如图8所示，引水槽5的槽体前端焊接挡板21，挡 板21上开设矩形缺口，缺口上安装钢制拦污网20，在引水槽5的槽体前端形成一 沉积池19，促进泥沙沉积，防止泥沙进入引流槽后部18。沉积池19后部槽体的一 侧依次连接有第一连通管3、第二连通管4，第一连通管3内放置有自动水质仪的 探头(未示出)，第二连通管4内设置有自动水位计的探头(未示出)，自动水 位计放置于距离挡板21较远的连通管，因此位置的水流较为平稳，可减少挡板对 水位的扰动。其与部分的结构与图3相同，不再赘述。该实施例可以用在河水中 泥沙含量比较大的河道，引水槽中设置沉积池能够促进泥沙提前沉积，以免影响 出水堰堰口水头、堵塞两连通管的进水口。

如图1所示，引水槽5的上游侧槽口与拦水板1的矩形开口连接，引水槽5的槽 口宽度与矩形开口的宽度相同，引水槽5的高度与矩形开口的高度相同，引水槽5 的槽底板和侧板分别连接在矩形开口的相应边缘处，水流通过拦水板1矩形开口 进入引水槽5的行进河槽中。

如图4所示，出水堰7由不锈钢钢板制成，其上侧中部设置有直角三角形缺口， 三角形底边朝正上方，堰板顶部光滑平整，堰口上涂涂覆有树脂保护层，出水堰 连接在引水槽5尾端。堰口10裁切处形成斜向下游侧的倾斜面，所述堰口10顶部 与倾斜面的夹角不小于45°

如图6和7所示，本发明的小流域生态修复释水保土效益监测装置还包括自动 降水收集装置12，自动降水收集装置12上部为一方形不锈钢水槽，用支架固定于 距地面一段高度处，水槽上覆纱网11防止杂物进入，水槽的底部设置有出水口， 下面焊接方形的支撑管13，支撑管13的上部开口与水槽的出水口相连通，支撑管 13内焊接方形钢制隔板，隔板将支撑管13分为第一腔体14和第二腔体16两部分， 隔板上设置有圆孔，圆孔下焊接导流管22，用于排放第一腔体14中的雨水，导流 管22的下端伸出支撑管13外，圆孔上部安装可以向上打开的阀门15，阀门15直径 比圆孔稍大，阀门15处用橡胶垫密封，阀门15连接计时装置，计时装置、阀门开 关与电池组均安装于第二腔体16内，第二腔体16底端四角向内焊接四个铁片，第 二腔体16底部安装有仓门，仓门上相应位置处开设有使导流管22穿过的圆孔，仓 门所有接口处均设置橡胶垫，保证仓内处于密封状态，第二腔体16内放置吸水剂。 从每天零点开始，每4小时阀门开启一次，每次时长5分钟。支撑管13内放置自动 水质仪的探头，探头底端略高于阀门上缘，保证阀门打开时不接触探头。该装置 可以自动收集降雨，每隔4小时重新收集一次，满足降水监测中每4小时测定一次 降雨水质的要求，若无降水则返回空值。自动降水收集装置12与自动雨量计设置 在流域内的平坦处，以监测小流域内降水量和水质的变化情况。

本发明的小流域生态修复释水保土效益监测装置可为各类型小流域产流、产 沙、水质模型提供校准或验证，为模型在各研究区域的参数率和结果验证提供支 持。

本发明小流域生态修复释水保土监测装置制作周期短，全部安装过程需要一 天，投入使用仅需要一周左右；测量精度高，可进行长期自动观测，节省人力物 力；可对多种信息同时进行收集；应用面广，适用于满足技术要求的任何小流域。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，仅用于说明本发明的技术方案，而非 限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但应当指出，对本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的情形下，还可以作出若干改进和 替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围之内。