本實用新型涉及壤中流回收利用的技術領域，特別是一種用于自動回收壤中流系統。

背景技術：

目前，雨養農業區域，特別是旱地農業區，收集坡面徑流是農業生產不可缺少的重要環節。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)。其中壤中流發生于土壤的非飽和層，當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致土壤營養成分的損失，而且會造成水體環境的富營養化。因此，通過收集利用壤中流進行農作物和旱地灌溉，不僅可以極大節省更多的肥料投入，降低種植成本，而且可以減輕面源污染。

目前，各地區坡面徑流收集，通常是人工收集，即降雨徑流發生時或發生后，人工在坡面溝渠中安閘把徑流關在坡面池塘里。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險，即在路滑和雷雨時容易摔傷或被雷擊等的風險。

此外，大多都是用導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構，對于壤中流形成與發育的研究會造成一定程度的影響，從而影響實驗的科學性。綜上所述，現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。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種結構緊湊、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分收集、操作簡單的用于自動回收壤中流系統。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：一種用于自動回收壤中流系統，它包括靜水池、壤中流收集池和泥沙含量動態監測裝置，所述的靜水池一側與開設于坡面上的明渠排水道連通，明渠排水道上設置有閘門，靜水池另一側經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監測裝置位于靜水池的外側且位于明渠排水道的低位，泥沙含量動態監測裝置包括稱重傳感器、設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，筒蓋上設置有引流管，引流管的一端伸入過流筒內，另一端與明渠排水道連通，引流管上連接有截止閥，所述的過流筒內設置有環形水管，環形水管通過管道與位于過流筒外部的水泵C連接，環形水管的柱面上且沿其柱面上分布有多個噴水孔，所述的過流筒的內底表面上設置斜坡，所述的過流筒的外底表面上設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，所述的過流筒內側壁上設置有液位開關；

該系統還包括計算機，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形水管的軸線重合。

所述的噴水孔均勻分布于環形水管的柱面上。

本實用新型具有以下優點：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為泥沙含量動態監測裝置的結構示意圖；

圖4為環形水管的結構示意圖；

圖中，1-靜水池，2-壤中流收集池，3-泥沙含量動態監測裝置，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，22-計算機。

具體實施方式

下面結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，它包括靜水池1、壤中流收集池2和泥沙含量動態監測裝置3，所述的靜水池1一側與開設于坡面上的明渠排水道4連通，明渠排水道4上設置有閘門5，靜水池1另一側經壤中流出流管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監測裝置3位于靜水池1的外側且位于明渠排水道4的低位，泥沙含量動態監測裝置3包括稱重傳感器10、設置于稱重傳感器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上設置有引流管13，引流管13的一端伸入過流筒11內，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內設置有環形水管15，環形水管15通過管道與位于過流筒11外部的水泵C16連接，環形水管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的內底表面上設置斜坡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內側壁上設置有液位開關21。

該系統還包括計算機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閥門的開啟或關閉，計算機22能控制水泵A7、水泵B9和水泵C16的啟動或關閉，同時計算機22還能控制閘門5切斷或導通明渠排水道4，最終控制進入靜水池1內徑流的量。

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

所述的用于自動回收壤中流系統回收壤中流的方法，它包括以下步驟：

S1、初始狀態下截止閥14、電磁閥20、閘門5均處于關閉狀態，且過流筒11內不含任何泥沙和水；利用稱重傳感器10稱取過流筒11、過流筒11內的部件、筒蓋12以及筒蓋12上的部件的總質量為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內的徑流大部分進入靜水池1內，而一小部分徑流經引流管13進入過流筒11內，徑流在過流筒11內形成相對穩流狀態且逐漸抬高液面，當液面上升到液位開關21位置時，液位開關21發出電信號給計算機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關閉，同時計算機22觸發稱重傳感器10動作，稱重傳感器10稱取過流筒11、過流筒11內的部件、筒蓋12以及筒蓋12上的部件的總質量為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內的泥沙和水沿著斜坡18順次經斜管19、電磁閥20逐漸排出，斜坡18有利用過流筒11內的泥沙及水沿著斜坡18加速流出，為后續檢測做準備，縮短檢測周期；經1～2min后，計算機22控制水泵C16啟動，水泵C16將外部清水抽入環形水管15內，高壓清水沿各方向噴射出，以沖刷過流筒11內表面和底表面的泥沙，直到過流筒11內不含泥沙為止，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根據公式：G＝W₂-W₁計算出過流筒11內的徑流泥沙及水的總質量G(kg)；

根據公式：ρ＝G/V，計算出徑流密度ρ(kg/m³)；V(m³)為液位開關21、過流筒11內表面和斜坡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將壤中流經壤中流出流管6抽入到壤中流收集池2內收集；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將表面徑流經表面徑流流出管8排放掉，從而實現了壤中流的自動收集；

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

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當理解本實用新型并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領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，則都應在本實用新型所附權利要求的保護范圍內。