一种淹水稻田径流收集系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种淹水稻田径流收集系统及其方法。径流桶桶体呈上小下大的锥形结构，径流桶下端环绕有抗浮板，径流桶上端安装有桶盖，抽水管穿过桶盖延伸至桶底，径流桶桶壁上部设有排气管，径流桶内部垂直放置一条高度尺，PVC管一侧通入径流桶内，另一侧通过橡胶软管与集水漏斗相连，集水漏斗放置于固定杆上，固定杆通过紧固螺丝安装在直角水位尺上，直角水位尺水平部分设有气泡式水平仪，隔离罩罩于直角水位尺上方，隔离罩下部设有栅格，隔离罩顶部设有排气孔。本发明能更好地应用于地下水位较高的农田径流的收集，特别是淹水稻田，且能有效的隔离浮萍，防止堵塞管路，方便径流流失研究工作的开展。
【专利说明】一种淹水稻田径流收集系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水样采集装置，尤其涉及一种淹水稻田径流收集系统及其方法。
【背景技术】
[0002]农业面源污染已经在世界上越来越多的国家引起重视。目前农业面源污染已经成为世界上公认的水体污染最大来源之一。在2010年2月6日由三部委发布第一次全国污染源普查公报中提出，全国主要水体污染物中有40%以上的贡献来自于农业面源污染。我国的农业发展与发达国家相比较为落后，农业增产很大程度上依赖于化肥和农药的大量施用。化肥和农药的使用会导致田面水中的氮、磷等营养物质浓度远远高于地表水正常范围。当降雨量较大时，由此产生的农田径流中会携带大量营养物质进入周边水体，造成严重的富营养化危害。径流是农田污染物的主要载体，加强对径流排放的控制必将减轻农田的污染物对水体污染的贡献。因此，对农田径流进行全面的研究，削减化肥径流损失对我国水体面源污染控制具有非常重要的现实意义。
[0003]目前，国内外学者对农田径流已经开展了大量的研究。而修建径流收集装置成了很多研究工作的必经之路。然而目前的径流收集装置多采用修建径流池的方法，这种做法需要对场地进行大规模的土方开挖和浇筑，耗时耗力，且会对农田的正常管理造成一定影响。近几年，也有部分研究者设计了小型的径流桶，用以收集农田径流，此类装置在旱地或者地下水位不高的地方适用性较好，但是对于常年淹水的农田，特别是稻田，由于其田面常年为有水状态，地下水位较高，桶体很容易上浮，造成径流收集工作无法正常进行。而且稻田中由于经常施肥，田面水中浮萍、水藻等水生植物较多，整片田的径流都只能通过一个出水口排出时，即使有纱布、滤网包裹管道，也常常会发生堵塞，导致径流无法流入径流收集装置而发生田埂满溢。另外，现有装置通常将径流收集管直接埋在土中，管道被固定在一定高度，若要调节入水口高度，则需要重新开挖铺设管道，不能方便地进行调节用于不同田埂高度的径流损失研究。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种淹水稻田径流收集系统及其方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
淹水稻田径流收集系统包括径流桶、排气管、桶盖、抽水管、抗浮板、高度尺、PVC管、直角水位尺、气泡式水平仪、橡胶软管、固定杆、集水漏斗、紧固螺丝、排气孔、浮萍隔离罩、栅格；径流桶桶体呈上小下大的锥形结构，径流桶下端环绕有抗浮板，径流桶上端安装有桶盖，抽水管穿过桶盖延伸至桶底，径流桶桶壁上部设有排气管，径流桶内部垂直放置一条高度尺，PVC管一侧通入径流桶内，另一侧通过橡胶软管与集水漏斗相连，集水漏斗放置于固定杆上，固定杆通过紧固螺丝安装在直角水位尺上，直角水位尺水平部分设有气泡式水平仪，浮萍隔离罩罩于直角水位尺上方，浮萍隔离罩下部设有栅格，隔离罩顶部设有排气孔。[0006]所述的抗浮板上预留有4个桩孔。所述的浮萍隔离罩为无底中空的圆柱形结构，圆柱侧壁上部为不透水结构。
[0007]在淹水稻田中收集径流的方法包括如下步骤:
1)在目标径流小区边上事先开挖一个土坑，将径流桶放入土坑中，放置过程中应保持桶底呈水平，排气管高于地表，PVC管高度低于需要采样的稻田表面，若当地土质松软，无法保持径流桶不上浮，应向桩孔中打入木桩进行加强固定，放置完毕后将开挖土体回填；
2)将直角水位尺固定在稻田表面，并根据气泡式水平仪的气泡位置进行相应调节，使其能准确测量水位高度；
3)根据实验需要调节紧固螺丝，将集水漏斗顶部固定在实验要求的高度，并盖好浮萍隔离罩，浮萍隔离罩应保持底部的栅格浸没于田面水中，而顶部的排气孔应比田埂高；
4)当降雨或人为灌水后，田面水逐渐上涨，在压力差作用下，田面水通过栅格逐渐进入浮萍隔离罩中，当水位高于集水漏斗顶部时，田面水在重力作用下依次通过集水漏斗、橡胶软管、PVC管进入径流桶中，降雨结束后，及时打开桶盖进行采样，采样完毕后通过抽水管将径流桶内余水排出，以待下一次采样。
[0008]本发明相对于其他农田径流收集装置，抗浮起能力突出，可以在地下水位较高的淹水稻田中使用而不会导致径流桶浮起；本发明可以通过调节集水漏斗高度来控制径流溢出高度，适用于研究不同的田埂高度对农业面源污染的影响；本发明可以在浮萍、水藻较多的水田中使用而不会造成装置入水口堵塞；同时，本发明也具有安装方便、成本低、使用可靠的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是淹水稻田径流收集系统结构示意图；
图2是本发明的径流桶安装示意图；
图3是本发明的抗浮板结构示意图；
图4是本发明的集水漏斗安装示意图；
图5是本发明的浮萍隔离罩结构示意图；
图中:径流桶1、排气管2、桶盖3、抽水管4、桩孔5、抗浮板6、高度尺7、PVC管8、直角水位尺9、气泡式水平仪10、橡胶软管11、固定杆12、集水漏斗13、紧固螺丝14、排气孔15、浮萍隔离罩16、栅格17。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0011]如附图1一5所示，淹水稻田径流收集系统包括径流桶1、排气管2、桶盖3、抽水管
4、抗浮板6、高度尺7、PVC管8、直角水位尺9、气泡式水平仪10、橡胶软管11、固定杆12、集水漏斗13、紧固螺丝14、排气孔15、浮萍隔离罩16、栅格17 ;径流桶I桶体呈上小下大的锥形结构，径流桶I下端环绕有抗浮板6，径流桶I为HDPE材质，抗浮板6与径流桶I 一体化成型的；由此地下水位较高时，土体的重力和对径流桶I和抗浮板6的阻力能抵消桶体的浮力，保证径流桶不上浮。径流桶I上端安装有桶盖3，抽水管4穿过桶盖3延伸至桶底，径流桶I桶壁上部设有排气管2，排气管2呈直角形，其出口垂直向下，用于保持桶内外气压一致，防止内部气压过大导致径流深无法顺利流入。；径流桶I内部垂直放置一条高度尺7，，高度尺7上有刻度，用以读取桶中水深，PVC管8 一侧伸入径流桶I内，另一侧与橡胶软管11连接，集水漏斗13底部与橡胶软管11另一头相连，集水漏斗13放置于固定杆12上，固定杆12通过紧固螺丝14安装在直角水位尺9上，通过调整紧固螺丝14可以调节集水漏斗13的高度，直角水位9垂直部分有刻度，直角水位尺9水平部分设有气泡式水平仪10，用以保持直角水位尺9水平部分与田面水水平面平行，浮萍隔离罩16罩于直角水位尺9上方，隔离罩16下部设有栅格17，浮萍隔离罩16顶部设有排气孔15。
[0012]所述的抗浮板6上预留有4个桩孔5。所述的浮萍隔离罩16为无底中空的圆柱形结构，圆柱侧壁上部密闭不透水，而圆柱侧壁下部镂空成栅格17。将其罩与集水漏斗13上方时，栅格17浸没在水面以下，浮萍隔离罩16由于顶部排气孔15将浮萍隔离罩16内部与外界大气连通，浮萍隔离罩16内水位和田间保持一致，但浮萍、水藻等杂物大多漂浮在水面上，不会进入浮萍隔离罩16内。
[0013]在淹水稻田中收集径流的方法包括如下步骤:
1)在目标径流小区边上事先开挖一个土坑，将径流桶I放入土坑中，放置过程中应保持桶底呈水平，排气管2高于地表，PVC管高度低于需要采样的稻田表面，若当地土质松软，无法保持径流桶I不上浮，应向桩孔5中打入木桩进行加强固定，放置完毕后将开挖土体回填；
2)将直角水位尺9固定在稻田表面，并根据气泡式水平仪10的气泡位置进行相应调节，使其能准确测量水位高度；
3)根据实验需要调节紧固螺丝14，将集水漏斗13顶部固定在实验要求的高度，并盖好浮萍隔离罩16，浮萍隔离罩16应保持底部的栅格17浸没于田面水中，而顶部的排气孔15应比田埂高；
4)当降雨或人为灌水后，田面水逐渐上涨，在压力差作用下，田面水通过栅格17逐渐进入浮萍隔离罩16中，当水位高于集水漏斗13顶部时，田面水在重力作用下依次通过集水漏斗13、橡胶软管11、PVC管8进入径流桶I中，降雨结束后，及时打开桶盖3进行采样，采样完毕后通过抽水管4将径流桶I内余水排出，以待下一次采样。
【权利要求】
1.一种淹水稻田径流收集系统，其特征在于:包括径流桶(I)、排气管(2)、桶盖(3)、抽水管(4)、抗浮板(6)、高度尺(7)、PVC管(8)、直角水位尺(9)、气泡式水平仪(10)、橡胶软管(11)、固定杆(12)、集水漏斗(13)、紧固螺丝(14)、排气孔(15)、浮萍隔离罩(16)、栅格(17);径流桶(I)桶体呈上小下大的锥形结构，径流桶(I)下端环绕有抗浮板(6)，径流桶(I)上端安装有桶盖(3 )，抽水管(4)穿过桶盖(3 )延伸至桶底，径流桶(I)桶壁上部设有排气管(2 )，径流桶(I)内部垂直放置一条高度尺(7 )，PVC管(8 ) —侧通入径流桶(I)内，另一侧通过橡胶软管(11)与集水漏斗(13)相连，集水漏斗(13)放置于固定杆(12)上，固定杆(12)通过紧固螺丝(14)安装在直角水位尺(9)上，直角水位尺(9)水平部分设有气泡式水平仪(10)，浮萍隔离罩(16)罩于直角水位尺(9)上方，隔离罩(16)下部设有栅格(17)，浮萍隔离罩(16)顶部设有排气孔(15)。
2.根据权利要求1所述的一种淹水稻田径流收集系统，其特征在于:所述的抗浮板(6)上预留有4个桩孔(5)。
3.根据权利要求1所述的一种淹水稻田径流收集系统，其特征在于:所述的浮萍隔离罩(16)为无底中空的圆柱形结构，圆柱侧壁上部为不透水结构。
4.一种使用如权利要求1所述的系统在淹水稻田中收集径流的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)在目标径流小区边上事先开挖一个土坑，将径流桶(I)放入土坑中，放置过程中应保持桶底呈水平，排气管(2)高于地表，PVC管高度低于需要采样的稻田表面，若当地土质松软，无法保持径流桶不上浮，应向桩孔(5)中打入木桩进行加强固定，放置完毕后将开挖土体回填； 2)将直角水位尺(9)固定在稻田表面，并根据气泡式水平仪(10)的气泡位置进行相应调节，使其能准确测量水位高度； 3)根据实验需要调节紧固螺丝(14)，将集水漏斗(13)顶部固定在实验要求的高度，并盖好浮萍隔离罩(16)，浮萍隔离罩应保持底部的栅格(17)浸没于田面水中，而顶部的排气孔(15)应比田埂高； 4)当降雨或人为灌水后，田面水逐渐上涨，在压力差作用下，田面水通过栅格(17)逐渐进入浮萍隔离罩(16)中，当水位高于集水漏斗(13)顶部时，田面水在重力作用下依次通过集水漏斗(13)、橡胶软管(11)、PVC管(8)进入径流桶(I)中，降雨结束后，及时打开桶盖(3)进行采样，采样完毕后通过抽水管(4)将径流桶(I)内余水排出，以待下一次采样。
【文档编号】G01N1/10GK103698156SQ201310630838
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】傅朝栋, 梁新强, 赵越, 朱思睿, 朱春燕, 徐丽贤, 王知博 申请人:浙江大学