专利名称：水旱轮作条件下的径流收集管和径流收集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够同时适用于水田、旱田和水旱轮作条件下的径流收集管和相应的 径流收集装置。属于农业科技领域。
背景技术：
水土流失、面源污染、农林地养分流失、污染物和养分的壤中迁移是目前我国生态、 环境、农林业所面临的严峻问题，而径流是这些过程的引发者和主要载体。因此，人们十 分重视对径流的研究和监测，仅我国自1994年到目前为止，在各类自然科学期刊上发表 的与径流有关的学术论文达到了一万余篇(通过对《中国期刊全文数据库(CJFD)》的检 索得到)，其中农田径流600余篇，这些论文来自全国近500个科研机构(含大学)，广 泛涉及到农业、林业、环境、生态、水土保持、水文、地质等学科领域。可见，对径流的 研究是十分重要的。目前我国关于农田径流监测方法存在以下主要缺点(中国专利申请号00128153.4，公 开号CN1361411A对此有所述及)1) 在测量过程中，容易受到外界环境的影响(如风速、水位、自记水位计的本身误 差等)，所得数据可靠度不足。2) 对于水旱轮作地区，同一径流池不能够对同一地块进行长期简单易行的监测。3) 对监测面积会有不同程度的要求，面积小，代表性不强；面积大，收集径流水比 较困难。4) 部分方法对检测装置要求条件太高， 一般难以满足。 发明内容本发明的目的在于提供一种同时适用于水田、旱田和水旱轮作条件下的径流收集管和 相应的径流收集装置。上述径流收集管为四通管，包含三个进水口和一个出水口；其外形可以呈"上"字形 结构，"上"字形左侧的一个开口为出水口，右侧的三个开口为进水口，如附图l所示；其可由两个三通管和五根直管组合而成。进水口可以封闭，各个进水口并非必须同时使用，不用时用配套的盖子盖好，防止因 降水、杂物等产生误差。进水口一的进水高度和田埂的排水高度一致，其管口一般在地表面以上6-10cm;进水 口二的进水高度和地面高度一致；当田间有排水沟时，进水口三的进水高度与田间排水沟的排水高度一致，我国南方地区一般沟深为15cm左右。所谓的进水高度指的是能使进水 设备开始进水的最低水位高度(距离地面)，排水高度指的是能使排水设备开始排水的最 低水位高度(距离地面)。在具体使用时应当根据当地具体情况调节各进水口的高度使之 满足要求。本发明还提供了一种使用上述径流收集管的径流收集装置，其包含至少一个径流池和 至少一个上述径流收集管；每个径流池包含至少一个上述径流收集管。也就是说，同一个径流池可以包含多个径流收集管用于收集较大范围内的径流，同时不同的径流池可以组合在一起使用，如附图3和4所示。上述径流池底部可设有排水凹槽，连通径流池外部，便于排放径流液以清洗径流池。 对于组合在一起使用的径流池而言，可以将各个径流池中的排水凹槽互相连接，便于管理 取样，能够顺利迅速将径流池中液体排净。如果径流池为立方体结构，则排水凹槽位于底面侧边处较好。上述径流收集装置还可以包含至少一个抽排池。用于将径流池中的径流液统一排到抽 排池中，便于洗净径流池。抽排池可以位于径流池组合的最外侧， 一般较径流池深20cm 左右，地面以上高度与径流池高度相同。抽排池宽度可与径流池相同，长度可短于径流池， 具体尺寸可根据实际情况而定。上述径流池还可以含有水面高度刻度线，比如在池壁上刻划记录线，用于直接记录读 取径流量，准确度根据具体需要而定。上述径流池应含盖，在未采样时，将径流池用盖子盖住，降低因水分蒸发而产生的误 差，且可以防止杂物等污染池内径流液。和现有技术相比，本发明装置的优势在于-a) 本发明基于径流池法，解决了由于水旱轮作中径流液水位高低不同造成的对于同 一径流池设施不能对同一块水旱轮作田地做出周期性的测量的问题，可以更全面的监测作 物生长周期中径流情况；b) 本发明装置操作简单，不同种植时期选择不同的进水口，即可满足需要；C)本发明装置结构简单，安装方便，可满足不同地形的要求。
图l为本发明径流收集管简图；图2为本发明径流收集装置简图；图3为平原地区地表径流收集示意图；图4为山地丘陵地区地表径流收集示意图；图5为水旱轮作条件下的径流收集示意图；图6为水田条件下的径流收集示意图；图7为旱田条件下的径流收集示意图；图8为平原区或山地丘陵区稻田、坝地带有抽排池的径流收集示意图； 其中1.进水口一； 2.进水口二； 3.进水口三；4.出水口； 5.盖子；6.排水凹槽; 7.防水墙；8.径流池盖；A.径流收集管；B.径流池；C.小区；D.抽排池具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 1.径流池1.1径流池数量与排列不论平原区(图3)还是山地丘陵区(图4)，每个小区均对 应一个径流池，用来收集小区径流水。为迅速排空径流池内的积水，便于清洗径流池，平原区或山地丘陵区稻田、坝地可在径流池最外侧加做一个抽排池(图8)。山地丘陵区坡耕地则无需抽排池，直接利用排水凹槽排水。1.2径流池容积以能够容纳当地单场最大暴雨所产生的径流量来确定径流池的大小。根据径流小区的面积、单场暴雨量及其产流量来确定径流池的大小。如小区面积30m2，单 场最大暴雨以80mm、产流量按50mm计(根据各地的产流系数确定)，池容积为 30x50+1000=1.5m3。径流池的长、宽、深可根据实际情况而定， 一般地表以下池深为 100~120cm，地表以上高度为20cm。径流池长度为小区长度的一半，宽度一般为8(K120cm。 1.3径流池结构径流池壁为砖、水泥墙体，池底用混凝土浇筑而成(如附图2所示)； 池壁为单砖或双砖结构，用水泥粉砌砖墙的内、外壁，粉砌厚度为1.5cm。粉刷过程中必须做好防渗处理，务必确保各个径流池规格完全相同，不漏水、不渗水。1.4排水凹槽用混凝土浇筑径流池底时，沿径流池串联方向，在紧贴墙壁一侧做一条10cm宽、10cm深的凹槽，在两个径流池之间的池壁对应位置，埋设直径为5cm PVC 管，连通到抽排池。此凹槽用来排空每一个径流池的积水。正常情况下，PVC管两侧用盖 旋紧；排水时拧开，使各个径流池的积水排至抽排池，然后用抽水机排水。1.5标杆尺为方便、准确计量径流水量，应配备一个标杆尺(最小刻度为mm)， 或者在一根PVC管(确保垂直、不打弯)上绑缚一个钢巻尺，或在径流池壁上标记刻划尺 度。径流池底部面积与径流水高度的乘积，再加上凹型槽部分的体积，即为径流水量。根 据径流量、径流液中的氮、磷、农药的浓度，即可算出流失的氮、磷和农药量。1.6径流池盖径流池表面应铺设硬质、防雨遮盖设施，既可防止雨水、灰尘落入， 也防止人和动物不慎跌落。例如使用石棉水泥盖板，防止雨水及杂物进入径流池。2. 径流收集管径流收集管的安装位置恰当与否直接关系到地表径流监测试验的成败。 一般来讲，径 流收集管安装在监测小区与径流池相连一边、靠近小区中间的位置(图3， 4)。任何类型 监测试验中，各个小区的径流收集管高度必须保持一致。2.1水旱轮作监测试验径流收集管由直径为5cm的PVC管和两个三通管连接而成。 自上而下的三个进水口分别用于收集水稻灌水期、晒田期(或休闲期)和旱作生长期(如 小麦、油菜等)产生的径流水。在某一时期，只用其中一个进水口，其余两个进水口务必 用盖子旋紧。2.2水田监测试验对于单季稻、双季稻等全年只种水稻的地块，可将径流收集管的 进水口三关闭(图6)。进水口一和进水口二分别用于水稻生长期、晒田期(或休闲期)。 在某一时期，只用其中一个进水口，另一个进水口务必用盖子旋紧。2.3旱地平原与坡耕地监测试验对于没有田间排水沟的旱地平原区和山地丘陵区来 讲，可将径流收集管的进水口一和三关闭(附图7)。3. 抽排池抽排池位于径流池最外侧， 一般较径流池深20cm左右，在地表以下120 150cm，地 面以上高度与径流池高度相同，为20cm。抽排池宽度与径流池相同，长度可短于径流池， 具体尺寸可根据实际情况而定。
权利要求
1.一种径流收集管，其特征在于，包含一个出水口和三个可以封闭的进水口，所述三个进水口的高度不同。
2. 如权利要求1所述的径流收集管，其特征在于，进水口一的进水高度和田埂的排 水高度一致；进水口二的进水高度和地面高度一致；进水口三的进水高度与田间排水沟的 排水高度一致。
3. 如权利要求1或2所述的径流收集管，其特征在于，该径流收集管呈"上"字形 结构，该"上"字形结构对应的左侧开口为出水口，右侧开口为进水口。
4. 一种径流收集装置，其特征在于，包含至少一个径流池和至少一个径流收集管； 所述径流收集管包括一个出水口和三个可以封闭的进水口，所述三个进水口的高度不同； 每个径流池与至少一个所述径流收集管的出水口连通。
5. 如权利要求4所述的径流收集装置，其特征在于径流池底部设有排水凹槽，该排 水凹槽连通径流池外部。
6. 如权利要求5所述的径流收集装置，其特征在于所述径流池为多个，各个径流池 中的排水凹槽互相连接。
7. 如权利要求5所述的径流收集装置，其特征在于所述径流池为立方体结构，排水 凹槽位于径流池的底面侧边处。
8. 如权利要求4所述的径流收集装置，其特征在于所述径流池含有水面高度刻度线。
9. 如权利要求4所述的径流收集装置，其特征在于所述径流池含盖。
10. 如权利要求6所述的径流收集装置，其特征在于还包含至少一个抽排池，和所 述排水凹槽的出水口相连接，用于收纳所述径流池排出的径流液。
全文摘要
本发明公开了一种能够同时适用于水田、旱田和水旱轮作条件下的径流收集管和相应的径流收集装置，属于农业科技领域。本发明径流收集管为四通管，包含三个进水口和一个出水口，其外形可以呈“上”字形结构，进水口一的进水高度和田埂的排水高度一致，进水口二的进水高度和地面高度一致；进水口三的进水高度与田间排水沟的排水高度一致；本发明还提供了一种使用本发明径流收集管的径流收集装置，其包含至少一个径流池，每个径流池包含至少一个本发明径流收集管。本发明适用于水田、旱田和水旱轮作条件下的径流收集和监测。
文档编号G01N1/10GK101246093SQ20081010267
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者斌 习, 任天志, 何丙辉, 刘光荣, 刘宏斌, 强 左, 张云贵, 李志宏, 纪雄辉, 范先鹏 申请人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所;西南大学;北京市农林科学院;湖北省农业科学院植保土肥研究所;江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所;湖南省土壤肥料研究所