專利名稱：一種用于煤礦塌陷區水土流失觀測的徑流小區的制作方法
技術領域：
本實驗新型涉及煤礦塌陷區水土流失觀測模型，特別涉及用于煤礦塌陷區水土流失觀測的徑流小區。
背景技術：
煤礦采煤之后留下的下陷的地域稱為煤礦塌陷區，而對塌陷區進行治理被普遍認為是一個難題，其中水土流失就是塌陷區治理的一個重要方面。目前建立的水土流失觀測模型抗擾動性能較差，不能準確反映出地表塌陷過程中水土流失的特征
實用新型內容
本實用新型的目的是建立一種準確模擬煤礦塌陷區水土流失情況的模型，掌握采動后土地水土流失特征及變化情況，為后續評估生態變化和治理提供依據。為實現上述目的，本實用新型采取了如下的技術方案本實用新型提供了一種用于煤礦塌陷區水土流失觀測的徑流小區，包括集水槽、土工布、引水槽和收集設備。所述集水槽為由多塊擋板圍成的矩形框架，所述擋板的一部分埋入待觀測斜坡區域外圍的凹槽中，每塊擋板兩側設有孔，通過所述孔而彼此半固定連接，所述集水槽的上部標高大于所述凹槽的地面標高，所述集水槽的位于待觀測斜坡低處的端部設有出水口，使得所述集水槽可以對徑流小區內灑下的水進行阻擋并使其從所述出水口流出。所述土工布為防水抗拉復合材料，膠結于所述集水槽內壁處，以防止水土的不規則溢出。所述土工布上端布設圓孔，利用短繩將所述土工布與所述集水槽上的孔相連。所述引水槽的前端與所述出水口無縫連接，所述引水槽末端標高低于所述出水口標高，所述引水槽將實驗導致的水沙引流至所述收集設備中。優選地，所述收集設備包括一邊長為l_3m的長方體集水池，還包括放置在所述集水池中的水桶。優選地，所述擋板通過鐵條或鐵絲穿過所述孔而彼此半固定連接。優選地，所述土工布材料為玻璃纖維，斷裂強度大于5KN/m。進一步優選地，所述土工布與所述集水槽內壁利用石灰或水泥膏體膠結相連，所述土工布上端布設圓孔，利用短繩將所述土工布與所述集水槽上的孔相連。優選地，所述徑流小區寬度為2-5m，長度為15_20m。優選地，所述擋板為規格一致的矩形彩鋼板，所述彩鋼板的規格尺寸為長度2m，寬度為 30_50cm。優選地，所述引水槽由鐵質材料或彩鋼制成，與所述出水口連接處的縫隙利用膏體進行密封。進一步優選地，所述引水槽深度為20cm，長度為50cm。由于本實用新型的徑流小區采取了多塊擋板半固定連接，以及使用了抗牽拉的土工布，并且土工布與集水槽進行了繩栓連接，使得徑流小區抗擾動性能較好，在用灑水模擬雨水沖刷過程中，該徑流小區能夠更準確地反應出地表塌陷過程中水土流失的特征，為全面評估塌陷區的土地生態變化和后續治理提供更加準確的依據。
圖I為本實用新型的徑流小區示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型做詳細描述。如圖I所示，本實用新型的徑流小區包括集水槽I、土工布2、引水槽3和收集設備5。在選擇的觀測區域處(含一定坡度)開挖矩形凹槽，形成徑流小區的外圍，徑流小區的寬度為2-5m，長度為15-20m，凹槽的寬度為2-5cm，深度為20-35cm，如果存在松散層的話，寬度可延伸至10cm，深度可延伸至50cm左右。徑流小區內以包含2_3條裂縫為宜。集水槽I為由規格一致的矩形彩鋼板圍成的矩形框架，彩鋼板的規格尺寸為長度2m,寬度為30-50cm，將彩鋼板埋設在所述凹槽中，所埋設彩鋼板的上部標高大于凹槽地面標高，優選超過5-lOcm。各彩鋼的兩邊均附有2-3個圓孔，利用鐵條或鐵絲將彩鋼板進行鉸接等半固定相連，不宜連接過緊，以便增加集水槽I的抗擾動能力，避免塌陷過程中因地表拉伸而導致集水槽I被破壞。集水槽I的位于待觀測斜坡下方的端部設有出水口 4，便于水土從該處流出。土工布2是一種復合材料，由玻璃纖維組成，具有良好的抗拉強度和防水能力。將土工布2附于集水槽I內壁處，土工布2不折疊，使其處于自然伸展狀態。土工布2和集水槽I內壁利用石灰或水泥膏體膠結相連。土工布2上端布設圓孔，利用短繩，將土工布2和集水槽I的圓孔相連。土工布2的斷裂強度>5KN/m，使得當徑流小區在地表塌陷過程中變形時，能夠保證抗干擾能力，確保觀測數據的精度。在以上布設的基礎上，將凹槽進行回填處理，回填標高與地面一致，并利用人工踩踏的方式對集水槽I內外壁進行適當壓實，起到支護集水槽I的作用。引水槽3為一下凹的水槽，可由鐵質材料或彩鋼制成，其前端與出水口 4固定連接，縫隙利用膏體進行密封，使得引水槽3前端與出水口 4無縫相連。引水槽3末端標高低于出水口 4標高，便于水的外流。引水槽3的尺寸與出水口 4相關聯，寬度與出水口 4的寬度相同，高度應滿足觀測區域的最大徑流量所需要的尺寸，即在最大徑流時從引水槽3流過的水不會漫過引水槽3，優選引水槽3深度為20cm，長度為50cm。收集設備5由在引水槽3末端下挖的集水池和放在集水池中、用于水沙收集的水桶組成，集水池和水桶的規格由觀測區域最大徑流量決定，集水池優選為邊長是l_3m的長方體，引水槽3將實驗導致的水沙引流至收集設備5中。徑流小區設計和建設的標準直接影響到觀測數據的精度，因此徑流小區設計和建設需要遵循一定的原則。I)地表塌陷以及由此引起的地裂縫是引起水土流失特征變化的主要影響因素，因此，應根據研究區域的回采工作面的地質條件以及相似區域的地表移動規律主要參數，對煤炭開采后地表塌陷的范圍，形成下沉等值線分布圖，在此基礎上，選擇塌陷劇烈的區域作為試驗場地。[0024]2)由于坡度也是影響徑流特征的主要因素，因此應根據坡度大小的分別布設徑流小區。根據研究區域的地形圖，在arcgis操作平臺下，利用地形圖中等高線，自動生成虛擬的DEM (數字高程模型)，并將虛擬的DEM進行坡度的等級劃分，賦予不同的顯示顏色，劃分標準可遵循如下原則
權利要求1.一種用于煤礦塌陷區水土流失觀測的徑流小區，其特征在于，包括集水槽、土工布、引水槽和收集設備； 所述集水槽為由 多塊擋板圍成的矩形框架，所述擋板的一部分埋入待觀測斜坡區域外圍的凹槽中，每塊擋板兩側設有孔，通過所述孔而彼此半固定連接，所述集水槽的上部標高大于所述凹槽的地面標高，所述集水槽的位于待觀測斜坡低處的端部設有出水口 ； 所述土工布為防水抗拉復合材料，膠結于所述集水槽內壁處； 所述引水槽的前端與所述出水口無縫連接，所述引水槽末端標高低于所述出水口標高，所述引水槽將實驗導致的水沙引流至所述收集設備中。
2.根據權利要求I所述的徑流小區，其特征在于，所述收集設備包括一邊長為l_3m的長方體集水池，還包括放置在所述集水池中的水桶。
3.根據權利要求I所述的徑流小區，其特征在于，所述擋板通過鐵條或鐵絲穿過所述孔而彼此半固定連接。
4.根據權利要求I所述的徑流小區，其特征在于，所述土工布材料為玻璃纖維，斷裂強度大于5kN/m。
5.根據權利要求4所述的徑流小區，其特征在于，所述土工布與所述集水槽內壁利用石灰或水泥膏體膠結相連，所述土工布上端布設圓孔，利用短繩將所述土工布與所述集水槽上的孔相連。
6.根據權利要求I所述的徑流小區，其特征在于，所述徑流小區寬度為2-5m，長度為15_20mo
7.根據權利要求I所述的徑流小區，其特征在于，所述擋板為規格一致的矩形彩鋼板，所述彩鋼板的規格尺寸為長度2m，寬度為30-50cm。
8.根據權利要求I所述的徑流小區，其特征在于，所述引水槽由鐵質材料或彩鋼制成，與所述出水口連接處的縫隙利用膏體進行密封。
9.根據權利要求8所述的徑流小區，其特征在于，所述引水槽深度為20cm，長度為·50cmo
專利摘要本實用新型提供了一種用于煤礦塌陷區水土流失觀測的徑流小區模型，包括集水槽、土工布、引水槽和收集設備。集水槽由多塊擋板圍成的矩形框架，擋板的一部分埋入待觀測斜坡區域外圍的凹槽中，每塊擋板之間半固定連接。土工布為防水抗拉復合材料，膠結于所述集水槽內壁處。土工布上端布設圓孔，利用短繩將所述土工布與集水槽的孔連接。引水槽前端與集水槽端部的出水口無縫連接，可將徑流小區內的水沙引入收集設備中。向徑流小區灑水模擬雨水沖刷，便可預測待觀測區域的水土流失情況。集水槽之間的半固定連接，以及抗牽拉土工布的使用，使得本徑流小區抗擾動性能較好，更能準確反映地表塌陷過程中水土流失的特征。
文檔編號E02B1/02GK202787180SQ201220359469
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者胡振琪, 趙永峰, 王新靜 申請人:中國神華能源股份有限公司, 中國礦業大學(北京)