技术摘要：
本发明公开了一种野外地表径流和壤中流远程自动监测整编系统，主要包括地表径流和壤中流分开监测的试验小区、地表径流收集装置、分层壤中流收集装置、壤中流自动排水装置、径流自动监测装置、数据传输与接收计算装置，其特征在于：地表径流和壤中流分开监测的试验小区  全部
背景技术：
径流是大气降水形成的，并通过流域内不同路径进入河流、湖泊或海洋的水流。径 流按形成及流经路径可分为壤中流、壤中流和地下水流。其中传统水土保持工作中，注重地 表径流的收集，用于监测水土流失状况。但缺乏对壤中流的收集，尤其是分层壤中流的收 集。降雨形成的下渗水流在土壤层次不连续界面上受阻积蓄，形成暂时饱和带，形成壤中 流。在土壤有分层结构，且下层土壤的下渗能力小于上层土壤时，下渗水流在界面上受阻积 蓄，形成饱和带和侧向水力坡度，容易产生分层壤中流。壤中流是一种多孔介质中的水流运 动。壤中流不仅是水土流失中径流损失重要组成部分，而且污染物输移的重要载体。地表径 流和壤中流目前主要采样人工监测，很难监测到过程数据，且整编工作量大。因此，野外自 然坡地地表径流和壤中流远程自动监测整编系统为相关研究提供基础。 过去的地表径流和壤中流汇集装置存在以下缺陷，1.传统装置为砖砌体平顶结 构，宽度为15cm，围埂上降落的雨水会溅入试验小区中使地表径流增加；砖砌体式的围埂， 不防渗，壤中流易穿透，试验区内外壤中流互通，产生误差。  2.传统径流小区坡下挡土墙采 用砖砌式或浆砌石挡土墙，不防渗，壤中流易流出，稳定性差。3.传统径流小区只能采集地 表径流，壤中流继续下渗流入地下，无法收集到壤中流。极大的影响了测量数据的准确性。 过去的地表径流和壤中流收集监测装置存在以下缺陷，传统地表径流和壤中流的 收集统计装置相当少，特别是针对于野外的大型实验坡地，需要修建巨型的集流池以供收 集；地表径流和壤中流是持续不断流出的，无法保证能完整的收集全部的地表径流和壤中 流。传统地表径流和壤中流的收集统计装置目前都无法采集到过程数据，也无法得出降雨 和产流特征值，无法实现远程无线传输技术，只能通过现场下载，再进行传输，效率较低需 耗人力，且只能单一的测量地表径流量。没有一种野外地表径流和壤中流远程自动监测整 编系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种野外地表径流和壤中流远程自动监测整编系统，该自 动监测整编系统无需大的集流池即可采集，能够测量地表径流过程数据，得出降雨特征值， 且实现远程无线传输技术。 本发明采用的技术方案如下：一种野外地表径流和壤中流远程自动监测整编系 统，主要包括地表径流和壤中流分开监测的试验小区、地表径流收集装置、分层壤中流收集 装置、壤中流自动排水装置、径流自动监测装置、数据传输与接收计算装置。其特征在于：地 表径流和壤中流分开监测的试验小区分别连接地表径流收集装置、分层壤中流收集装置， 地表径流收集装置、分层壤中流收集装置连接径流自动监测装置，分层壤中流收集装置连 4 CN 111551217 A 说　明　书 2/7 页 接壤中流自动排水装置，径流自动监测装置与数据传输与接收计算装置连接。 进一步的，所述地表径流和壤中流分开监测的试验小区包括围埂、挡土墙和地下 的底板，围埂、挡土墙和地下的底板将地表径流和壤中流分开监测的试验小区的土壤围挡 起来，地表径流和壤中流分开监测的试验小区的左右二端、顶端设置围埂，下端设置挡土 墙，底板位于试验小区土壤最底层； 其中地表径流和壤中流分开监测的试验小区下端的挡土墙顶端设置有地表径流 集流槽，在试验小区的土壤以下，在底板以上内置有地下分层壤中流汇集装置。 进一步的，地表径流收集装置主要由导流管、集流池组成，其中集流池分为地表径 流集流池A、地表径流集流池B、地表径流集流池C，地表径流集流池A、地表径流集流池B、地 表径流集流池C纵向并排设置；导流管下端口设置在高出地表径流集流池A底部30cm的位 置；A、B集流池带有分流口。 进一步的，所述分层壤中流收集装置主要由导流管、壤中流集流池D、壤中流集流 池E、壤中流集流池F、壤中流集流池G组成，导流管下端口分别设置在壤中流集流池D、壤中 流集流池E、壤中流集流池F、壤中流集流池G底部30cm 的位置；壤中流集流池D、壤中流集流 池E、壤中流集流池F、壤中流集流池G 上带有倒三角形溢流口。 进一步的，所述壤中流自动排水装置主要由水位检测探头、自动控制器、阀门执行 器、开关电源、蓄电池组成；其特征在于：水位检测探头安装在壤中流集流池的池顶的上端， 水位检测探头连接自动控制器，自动控制器连接另外三端，第一端自动控制器和电源连接， 第二端自动控制器和蓄电池连接；第三端自动控制器和阀门执行器连接。 进一步的，所述径流自动监测装置由雷达水位计、雨量计、数据采集器、供电装置 组成；雷达水位计和雨量计分别连接数据采集器；雷达水位计、雨量计、数据采集器分别与 供电装置连接。 进一步的，所述的雷达水位计分别布设于集流池A、集流池B、集流池C、集流池D、集 流池E、集流池F、集流池G的中心正上方，雷达水位计喇叭口高出水池顶部水平面40cm； 其中每个集水池放入10mm底水，并设置雷达水位计的低位值和高位值参数，致雷 达水位计水位读数为10mm，即确定了池底为基准值0mm。 进一步的，所述雷达水位计型号是采用GDRD56型26GHz脉冲型雷达水位计，雷达水 位计通过发射—反射-接收电磁波原理，不接触的测量出集流池中的水位；能够在一秒内进 行三次测量，并得出其平均值，以平均值为最终的水位值。 进一步的，所述雨量计布安装于试验小区旁，通过支架设置，采用JD-05型翻斗式 雨量计，支架顶端设有避雷针。 进一步的，数据采集器型号是CSI  CR1000数据采集器，支持模拟信号和数字信号， 不同的集流池A、集流池B、集流池C、集流池D、集流池E、集流池F、集流池G的雷达水位计通过 数据信号线分别与数据采集器的1、2、3、4、5、6、  7号信号端口连接；数据采集器的可以识别 出不同端口的信号数据，从而区分出地表径流和分层壤中流水位数据；数据采集器将采集 到的数据储存在储存卡内，，同时将可以通过数据传输设备DTU实时传输到数据接收计算装 置中。 进一步的，所述供电装置为蓄电池电源，蓄电池电源由二种方式供电，第一种方式 是蓄电池电源连接交流电，第二种方式是蓄电池电源连接太阳能供电装置。所述供电装置， 5 CN 111551217 A 说　明　书 3/7 页 具有双重保障确保供电不间断，既可以通过蓄电池供电；又可以通过交流电转直流电或太 阳能充电。不仅适合有交流电源环境，而且适合野外无交流电源环境，保证在设备系统在野 外正常工作。 进一步的，所述数据传输与接收计算装置包括数据传输设备DTU、数据接收自动计 算装置。 数据传输设备DTU与数据采集器相连接，将数据采集器传输过来的数据无线发送 到数据接收自动计算装置中。 本发明的有益效果是：1、补充地表径流与壤中流汇集装置，不仅仅能够无误差的 收集地表径流，同时能够解决原来无法准确收集壤中流的困难，且准确收集各层的壤中流； 2、一般收集和测量地表径流与壤中流需要采用巨型的集流池，本装置极大的节约成本和成 本；3、能够解决目前无法采集过程数据的困难；全程自动化，实时监测，可编程，野外可用等 特点，能够准确收集自然降雨条件下地表径流和壤中流，并能实时监测地表径流和壤中流 的过程，为地表水文过程研究提供支撑，具有较好的推广应用前景；4、不需要现场下载，能 够实现远程传输；5、数据自动整理和计算。 附图说明 图1为本发明的系统图。 图2为本发明的地表径流和壤中流分开监测的试验小区结构示意图一。 图3为本发明的地表径流和壤中流分开监测的试验小区结构示意图二。 图4为本发明的围埂的结构示意图一。 图5为本发明的围埂的结构示意图二。 图6为本发明的集流槽的结构示意图。 图7为本发明的地下分层壤中流汇集装置的结构示意图。 图8为本发明的汇集装置的顶面或土壤面带有导孔的结构示意图。 图9为本发明的试验小区中集流槽的截面图一。 图10为本发明的地表径流收集装置示意图。 图11为本发明的壤中流收集装置示意图。 图12为本发明的壤中流自动排水装置示意图一。 图13为本发明的壤中流自动排水装置示意图二。 图14为本发明的径流自动监测装置示意图。 在图中，地表径流和壤中流分开监测的试验小区为01、地表径流收集装置为02、分 层壤中流收集装置为03、壤中流自动排水装置为04、径流自动监测装置为05。 在图中，围埂为1、挡土墙为2、底板为3、集流槽为4，地下分层壤中流汇集装置为5， 试验小区土壤为6，隔离带为7，汇流口为8，导流管为9，0-30cm  深的汇集装置为10，30-60cm 深的汇集装置为11，60-150cm深的汇集装置为12，  150-300cm深的导流层为13，汇集装置的 顶面为14，汇集装置的土壤面为15，导孔为16，粗砂层为17，不锈钢隔板为18，反滤层为19， 混凝土隔板为20，砾石层21，22、地表径流集流池A，23、地表径流集流池B，24、地表径流集流 池  C，导流口为25，分流口为26，桶盖27，圆口28，钢圈29，雷达水位计30，壤中流导流管为 31、壤中流集流池D为32、雷达水位计遮雨盖33、排水管34、水位检测探头35、自动控制器36、 6 CN 111551217 A 说　明　书 4/7 页 阀门执行器37、开关电源38、蓄电池39，雨量计为40、数据采集器为41、数据传输设备42，供 电装置为43，支架为44，避雷针为45、数据接收计算装置46，壤中流集流池E为47，壤中流集 流池F为  48，壤中流集流池G为49。