一种湿地生态模拟系统的制作方法

本发明属于生态学领域，特别涉及一种湿地生态模拟系统。

背景技术：

湿地一般是指从水体到陆地的自然过渡地带，与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统，是自然界中最富有生物多样性和生产力的生态系统之一，在提供水资源、调节气候、涵养水源、保护生物多样性方面发挥着重要作用。

目前，一般对湿地生态的研究方案是在自然条件下的湿地中研究自然条件的变化对湿地生态系统的影响，但该方法工作量太大，成本高，所得结果易受各种因素的影响，难以广泛采用。虽然也有采用湿地生态模拟系统的研究，但缺乏一种结构简单、操作方便、自动化程度高的湿地生态模拟系统。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种湿地生态模拟系统，所述系统包括湿地生态模拟装置、液位观测装置和蓄水池，其中，

所述湿地生态模拟装置用来容纳模拟湿地的土壤和植被；

所述液位观测装置用来观测所述湿地生态模拟装置内的水位；

所述蓄水池用来向所述湿地生态模拟装置供水。

优选地，所述湿地生态模拟装置为顶端开口的箱柱，所述箱柱用不透水的材质制成，优选用透明的不透水材质制成，进一步优选采用玻璃钢或者钢化玻璃制成。

优选地，所述湿地生态模拟装置的底部铺设有通水管道和粗砂，所述通水管道穿过所述湿地生态模拟装置的侧壁底部并通过管道与所述液位观测装置的底部相连；

进一步优选地，所述湿地生态模拟装置的底部铺设的通水管道通过软管与所述液位观测装置的底部相连；

进一步优选地，在连接所述湿地生态模拟装置底部的通水管道和所述液位观测装置的底部的管道上设置有第一阀门。

优选地，所述通水管道包括一条主管和多条支管；多条所述支管的一端均和所述主管连通，另一端为封闭的盲端；多条所述支管上均匀密布有直径1-3mm，优选2mm的小孔。

优选地，所述液位观测装置为中空的柱状，其内部设置有第一压力传感器，用来测量所述液位观测装置内的水位高度并生成水位高度数据。

优选地，所述液位观测装置的底部通过进水管和回水管与所述蓄水池相连；

进一步优选地，在所述进水管上还设置有第二阀门，在所述回水管上还设置有第三阀门。

优选地，所述蓄水池内设置有水泵，所述水泵与所述进水管相连。

优选地，所述湿地生态模拟系统还包括地下水观测井，所述地下水观测井内设置有第二压力传感器，用来测量地下水的水位高度并生成水位高度数据。

优选地，所述控制系统分别与所述第一压力传感器、第二压力传感器以及水泵连接，从而读取所述第一压力传感器测得的所述液位观测装置内的水位高度数据，以及所述第二压力传感器测得的地下水的水位高度数据，并据此控制所述水泵的运行。

优选地，所述控制系统包括计算机，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均为电控阀门，并且均和所述计算机连接，并接受所述计算机的控制。

本发明提供的湿地生态模拟系统结构简单、操作方便，自动化程度高，能实时模拟实际湿地生态系统。

本发明的其他特征和优点将在如下的具体实施方式部分详细描述。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的湿地生态模拟系统的结构示意图。

图2为本发明的实施例提供的湿地生态模拟系统中的通水管道的结构示意图。

其中，图中的附图标记说明如下：

1 湿地生态模拟装置 2 液位观测装置 3 蓄水池

41 进水管 42 回水管 5 控制系统

6 水泵 7 地下水观测井 11 通水管道

81 第一阀门 82 第二阀门 83 第三阀门

91 第一压力传感器 92 第二压力传感器

111 主管 112 支管

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种湿地生态模拟系统，该系统包括湿地生态模拟装置1、液位观测装置2和蓄水池3。

其中，湿地生态模拟装置1为顶端开口的箱柱，该箱柱用不透水的材质制成，优选用透明的不透水材质制成，例如采用玻璃钢或者钢化玻璃制成。湿地生态模拟装置1的底部铺设有通水管道和粗砂，粗砂的厚度可以为15-25cm，优选20cm。粗砂的上部铺设有待调查的湿地的土壤，土壤中栽种有待调查的湿地的植被。湿地生态模拟装置1底部铺设的通水管道穿过湿地生态模拟装置1的侧壁底部并通过管道与液位观测装置2的底部相连；优选地，湿地生态模拟装置1底部铺设的通水管道通过软管与液位观测装置2的底部相连；采用软管可以提高整个湿地生态模拟系统的灵活性，从而方便了操作人员移动、固定整个湿地生态模拟系统中的各个组成部件。进一步优选地，在连接湿地生态模拟装置1底部的通水管道和液位观测装置2的底部的管道上还设置有第一阀门81，用来控制湿地生态模拟装置1内的水的进出。

为了使水可以更快、更均匀地分布到湿地生态模拟装置1内，优选地，如图2所示，湿地生态模拟装置1的底部铺设有通水管道11，该通水管道11包括一条主管111和多条支管112。多条支管112的一端均和主管111连通，另一端为封闭的盲端。多条支管112上均匀密布有直径1-3mm，优选2mm的小孔。通水管道11可以采用PVC材质制成。

液位观测装置2为中空的柱状，其内部设置有第一压力传感器91，用来测量液位观测装置2内的水位高度并生成水位高度数据。第一压力传感器91与控制系统5连接，从而将测量到的液位观测装置2内的水位高度数据输入控制系统5。液位观测装置2的底部通过进水管41和回水管42与蓄水池3相连。在进水管41上还可以设置第二阀门82，在回水管42上还可以设置第三阀门83。

蓄水池3内设置有水泵6，水泵6与进水管41相连，用来将蓄水池中的水经由进水管41泵入液位观测装置2，进而进入湿地生态模拟装置1。水泵6与控制系统5连接，并接受控制系统5的控制。

在一种优选的实施方案中，本发明的实施例提供的湿地生态模拟系统还可以包括设置在湿地的地下水观测井7，地下水观测井7内设置有第二压力传感器92，用来测量湿地地下水的水位高度并生成水位高度数据，第二压力传感器92与控制系统5连接，从而将测量到的地下水的水位高度数据输入控制系统5。

控制系统5可以为485通讯和控制系统。485通讯和控制系统中包括计算机，所述计算机分别与第一压力传感器91、第二压力传感器92以及水泵6连接，从而可以读取第一压力传感器91测得的液位观测装置2内的水位高度数据，以及第二压力传感器92测得的地下水的水位高度数据，并据此控制水泵6的运行。

在一种优选的实施方案中，上述第一阀门81、第二阀门82和第三阀门83均可以为电控阀门，并且均和控制系统5的计算机连接，并接受计算机的控制。

下面对本发明的实施例提供的湿地生态模拟系统的运行进行举例说明：

参考图1，首先在湿地生态模拟装置1底部铺设图2所示的通水管道11，然后铺设20cm厚度的粗砂，再在粗砂上铺设取自待调查的湿地的土壤，在土壤上栽种待调查的湿地上的植被。用软管将湿地生态模拟装置1与液位观测装置2连接起来；将进水管41的一端与液位观测装置2连接，另一端与位于蓄水池3内的水泵6连接；将回水管42的两端分别与液位观测装置2和蓄水池3连接；在待调查的湿地内设置地下水观测井7，并在地下水观测井7内设置第二压力传感器92；在液位观测装置2内设置第一压力传感器91；将控制系统5中的计算机与第一压力传感器91、第二压力传感器92以及水泵6连接。

首先保持第三阀门83关闭，开启第一阀门81和第二阀门82。控制系统5控制水泵6开启，使蓄水池3内的水经由进水管41进入液位观测装置2，进而进入湿地生态模拟装置1，经过一段时间后，水充分浸润湿地生态模拟装置1内的土壤；第一压力传感器91将测定的液位观测装置2内的水位高度数据(也即湿地生态模拟装置1内的水位高度数据)输入控制系统5，控制系统5将液位观测装置2内的水位高度数据和第二压力传感器92测得的地下水的水位高度数据进行比对，当二者一致时，关闭第二阀门82；当液位观测装置2内的水位高度数据低于地下水的水位高度数据时，水泵6继续向湿地生态模拟装置1内供水；当液位观测装置2内的水位高度数据高于地下水的水位高度数据时，关闭第二阀门82和水泵6，打开第三阀门83，从而使得湿地生态模拟装置1内的水位下降直到与地下水的水位高度一致。控制系统5根据第二压力传感器92实时监测的地下水的水位高度数据，通过控制水泵6，以及第二阀门82和第三阀门的开闭，调整湿地生态模拟装置1内的水位高度与地下水位的高度一致。

此外，在试验操作时，也可以根据试验要求，在控制系统5中直接输入目标水位数据或者根据试验要求输入任意水位数据，控制系统5打开水泵向湿地生态模拟装置1内供水，当水位逐渐上升至目标水位时，第一压力传感器91达到目标压力，则控制系统5发送信号，自动停止水泵6供水。

根据上述内容可见，本发明提供的湿地生态模拟系统具有结构简单、操作方便，自动化程度高，能实时模拟实际湿地生态系统的优点。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。