本實用新型涉及壤中流回收利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于自動回收壤中流系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)域，特別是旱地農(nóng)業(yè)區(qū)，收集坡面徑流是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。從坡面徑流特征看，坡面徑流大致可分成兩個過程：先是混水過程(即表面徑流過程，表面徑流密度大于水密度1.0x kg/m³)，再是清水過程(即壤中流過程，壤中流密度小于或等于水密度1.0x kg/m³)。其中壤中流發(fā)生于土壤的非飽和層，當(dāng)進入土壤的水分超過田間持水量時，由于不能為毛細管力所保持，而受重力支配，沿著大孔隙向下滲透，即是垂力水。如果下滲的垂力水為不透水層所阻隔，就會積聚起來，并沿著不透水層的坡降流動，在土層的斷裂處流出，即是壤中流。

研究表明，坡面壤中流含有較表面徑流更多的作物所需要的營養(yǎng)元素，如鐵、錳、鈣、鉀等元素，其中鐵元素能夠促進植物葉綠素的生成，鉀元素能夠促進植物的蒸騰作用，而一旦壤中流不斷流失不僅導(dǎo)致土壤營養(yǎng)成分的損失，而且會造成水體環(huán)境的富營養(yǎng)化。因此，通過收集利用壤中流進行農(nóng)作物和旱地灌溉，不僅可以極大節(jié)省更多的肥料投入，降低種植成本，而且可以減輕面源污染。

目前，各地區(qū)坡面徑流收集，通常是人工收集，即降雨徑流發(fā)生時或發(fā)生后，人工在坡面溝渠中安閘把徑流關(guān)在坡面池塘里。坡面壤中流的收集存在的主要問題是：(1)費時費力；(2)混水與清水未區(qū)分地收集，沉水池淤沙較多而減少水池儲量；(3)收集人員在收集過程中存在一定的安全風(fēng)險，即在路滑和雷雨時容易摔傷或被雷擊等的風(fēng)險。

此外，大多都是用導(dǎo)流裝置埋入土層收集，這樣收集效率不高，同時破壞了土層的結(jié)構(gòu)，對于壤中流形成與發(fā)育的研究會造成一定程度的影響，從而影響實驗的科學(xué)性。綜上所述，現(xiàn)有收集壤中流還存在缺陷，并不能安全、高效、大量地進行收集壤中流。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、高效收集壤中流、自動化程度高、能將表面徑流和壤中流區(qū)分收集、操作簡單的用于自動回收壤中流系統(tǒng)。

本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種用于自動回收壤中流系統(tǒng)，它包括靜水池、壤中流收集池和泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置，所述的靜水池一側(cè)與開設(shè)于坡面上的明渠排水道連通，明渠排水道上設(shè)置有閘門，靜水池另一側(cè)經(jīng)壤中流出流管與壤中流收集池連通，壤中流出流管上連接有水泵A，靜水池側(cè)壁上連接有表面徑流流出管，表面徑流流出管上連接有水泵B；

所述的泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置位于靜水池的外側(cè)且位于明渠排水道的低位，泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置包括稱重傳感器、設(shè)置于稱重傳感器頂部的過流筒以及安裝于過流筒頂部的筒蓋，筒蓋上設(shè)置有引流管，引流管的一端伸入過流筒內(nèi)，另一端與明渠排水道連通，引流管上連接有截止閥，所述的過流筒內(nèi)設(shè)置有環(huán)形水管，環(huán)形水管通過管道與位于過流筒外部的水泵C連接，環(huán)形水管的柱面上且沿其柱面上分布有多個噴水孔，所述的過流筒的內(nèi)底表面上設(shè)置斜坡，所述的過流筒的外底表面上設(shè)置有連通過流筒的斜管，斜管與斜坡的低處連通，斜管上連接有電磁閥，所述的過流筒內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有液位開關(guān)；

該系統(tǒng)還包括計算機，所述的計算機與電磁閥、截止閥、稱重傳感器、水泵、閘門以及液位開關(guān)連接。

所述的斜坡與水平面的角度為60°。

所述的引流管的軸線與環(huán)形水管的軸線重合。

所述的噴水孔均勻分布于環(huán)形水管的柱面上。

本實用新型具有以下優(yōu)點：本實用新型安全可靠、高效收集壤中流、自動化程度高、能將表面徑流和壤中流區(qū)分收集、操作簡單。

附圖說明

圖1為本實用新型的主視圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為環(huán)形水管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-靜水池，2-壤中流收集池，3-泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置，4-明渠排水道，5-閘門，6-壤中流出流管，7-水泵A，8-表面徑流流出管，9-水泵B，10-稱重傳感器，11-過流筒，12-筒蓋，13-引流管，14-截止閥，15-環(huán)形水管，16-水泵C，17-噴水孔，18-斜坡，19-斜管，20-電磁閥，21-液位開關(guān)，22-計算機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的描述，本實用新型的保護范圍不局限于以下所述：

如圖1和圖2所示，一種用于自動回收壤中流系統(tǒng)，它包括靜水池1、壤中流收集池2和泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置3，所述的靜水池1一側(cè)與開設(shè)于坡面上的明渠排水道4連通，明渠排水道4上設(shè)置有閘門5，靜水池1另一側(cè)經(jīng)壤中流出流管6與壤中流收集池2連通，壤中流出流管6上連接有水泵A7，靜水池1側(cè)壁上連接有表面徑流流出管8，表面徑流流出管8上連接有水泵B9。

如圖1～4所示，所述的泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置3位于靜水池1的外側(cè)且位于明渠排水道4的低位，泥沙含量動態(tài)監(jiān)測裝置3包括稱重傳感器10、設(shè)置于稱重傳感器10頂部的過流筒11以及安裝于過流筒11頂部的筒蓋12，筒蓋12上設(shè)置有引流管13，引流管13的一端伸入過流筒11內(nèi)，另一端與明渠排水道4連通，引流管13上連接有截止閥14，所述的過流筒11內(nèi)設(shè)置有環(huán)形水管15，環(huán)形水管15通過管道與位于過流筒11外部的水泵C16連接，環(huán)形水管15的柱面上且沿其柱面上分布有多個噴水孔17，所述的過流筒11的內(nèi)底表面上設(shè)置斜坡18，所述的斜坡18與水平面的角度為60°，所述的過流筒11的外底表面上設(shè)置有連通過流筒11的斜管19，斜管19與斜坡18的低處連通，斜管19上連接有電磁閥20，所述的過流筒11內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有液位開關(guān)21。

該系統(tǒng)還包括計算機22，所述的計算機22與電磁閥20、截止閥14、稱重傳感器10、水泵、閘門5以及液位開關(guān)21連接，計算機22能夠控制電磁閥20和截止閥14閥門的開啟或關(guān)閉，計算機22能控制水泵A7、水泵B9和水泵C16的啟動或關(guān)閉，同時計算機22還能控制閘門5切斷或?qū)髑潘?，最終控制進入靜水池1內(nèi)徑流的量。

所述的引流管13的軸線與環(huán)形水管15的軸線重合；所述的噴水孔17均勻分布于環(huán)形水管15的柱面上。

所述的用于自動回收壤中流系統(tǒng)回收壤中流的方法，它包括以下步驟：

S1、初始狀態(tài)下截止閥14、電磁閥20、閘門5均處于關(guān)閉狀態(tài)，且過流筒11內(nèi)不含任何泥沙和水；利用稱重傳感器10稱取過流筒11、過流筒11內(nèi)的部件、筒蓋12以及筒蓋12上的部件的總質(zhì)量為W₁(kg)，稱重傳感器10將重量信息傳遞給計算機22存儲；

S2、打開閘門5和截止閥14，位于坡面上明渠排水道4內(nèi)的徑流大部分進入靜水池1內(nèi)，而一小部分徑流經(jīng)引流管13進入過流筒11內(nèi)，徑流在過流筒11內(nèi)形成相對穩(wěn)流狀態(tài)且逐漸抬高液面，當(dāng)液面上升到液位開關(guān)21位置時，液位開關(guān)21發(fā)出電信號給計算機22，計算機22接受到該電信號后立刻控制閘門5和截止閥14關(guān)閉，同時計算機22觸發(fā)稱重傳感器10動作，稱重傳感器10稱取過流筒11、過流筒11內(nèi)的部件、筒蓋12以及筒蓋12上的部件的總質(zhì)量為W₂(kg)，稱重傳感器10將重量信息傳遞給計算機22存儲，稱完后計算機22控制電磁閥20打開，過流筒11內(nèi)的泥沙和水沿著斜坡18順次經(jīng)斜管19、電磁閥20逐漸排出，斜坡18有利用過流筒11內(nèi)的泥沙及水沿著斜坡18加速流出，為后續(xù)檢測做準備，縮短檢測周期；經(jīng)1～2min后，計算機22控制水泵C16啟動，水泵C16將外部清水抽入環(huán)形水管15內(nèi)，高壓清水沿各方向噴射出，以沖刷過流筒11內(nèi)表面和底表面的泥沙，直到過流筒11內(nèi)不含泥沙為止，保證了下次檢測的準確性；

S3、過流筒中徑流密度ρ的計算，計算機22根據(jù)公式：G＝W₂-W₁計算出過流筒11內(nèi)的徑流泥沙及水的總質(zhì)量G(kg)；

根據(jù)公式：ρ＝G/V，計算出徑流密度ρ(kg/m³)；V(m³)為液位開關(guān)21、過流筒11內(nèi)表面和斜坡18之間所形成的體積，V為定值，若被檢測的徑流密度ρ小于或等于清水密度ρ_w，ρ_w＝1.0x10³kg/m³，則說明流入靜水池1中的徑流為壤中流，此時計算機22控制水泵A7啟動，水泵A7將壤中流經(jīng)壤中流出流管6抽入到壤中流收集池2內(nèi)收集；若被檢測的徑流密度ρ大于ρ_w，則說明流入靜水池1中的徑流為含有泥沙的表面徑流，此時計算機22控制水泵B9啟動，水泵B9將表面徑流經(jīng)表面徑流流出管8排放掉，從而實現(xiàn)了壤中流的自動收集；

S4、重復(fù)步驟S1～S3，即可連續(xù)地進行收集壤中流，無需在野外進行人工收集，安全可靠。因此該系統(tǒng)實現(xiàn)了高效收集壤中流、自動化程度高、能將表面徑流和壤中流區(qū)分收集。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)理解本實用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進行改動。而本領(lǐng)域人員所進行的改動和變化不脫離本實用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。