一种水生植物受力与韧性原位监测装备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生态环境保护及其中水生植物修复领域，特别涉及风浪或者水流对水 生植物生长的影响以及植物对水流和风浪阻滞作用。
【背景技术】
[0002] 由于经济发展，污染加剧，水环境恶化，藻类过度发展，水生植被逐渐消失，为了实 现湖泊良好的生态功能，必须重建湖泊生态系统的重要组成之一的水生植物。水生植物在 美化水景、防止沉积物再悬浮、水体净化、提供动物栖息地以及修复生态等方面都起着重要 的作用，因此对水生植物生长环境的研宄和生态修复越发显得重要。风浪和水流对水生植 物的生长破坏性很大，不同水层的植物在各种风浪湖流情况下受力状况、水生植物在受到 破坏前所承受的最大力是多少、植物对水流和风浪阻滞情况都是研宄、工程设计、水环境保 护与治理人员迫切想知道的，但是目前现有监测技术涉及此方面方法和设备几乎没有。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种水生植物受力与韧性原位监测装备及方法，不但解决了不同水 层的水生植物在风浪或者湖流的作用下所受作用力大小监测的问题，而且还解决湖泊、河 流等水体中水生植物对水流阻滞力监测问题，为水生植物的生长动力环境条件研宄，植被 修复工程设计、草型水体水流动力学研宄及水利工程设计提供数据支持，从而提高水生植 物恢复、生态环境管理与修复效果，以及认识水体水动力特征科学性。
[0004] 本发明是通过如下技术方案来实现的： 一种水生植物受力与韧性原位监测装备，由测力器、改向座、改向装置、空心水平管、空 心竖管、活动套管、滑动套管、强力线组成，空心竖管上面固定有活动套管，活动套管上端装 有测力器，测力器上有一测力挂钩，空心水平管和空心竖管的一端活动连接，管外套有滑动 套管，空心水平管和空心竖管的另一端上装有改向座，并通过锁紧螺母固定在管上，改向座 内装有改向装置，空心水平管和空心竖管在连接处的管内也设有改向装置，强力线从空心 水平管改向座端内的改向装置穿入，通过空心管内，经过连接处的改向装置，改变强力线方 向，在空心管内从空心竖管改向座端内的改向装置引出。
[0005] 作为优选，改向装置为双滚轮走线装置，双滚轮走线装置由两个圆柱面上开有环 形凹槽的滑轮、轴承、轴、支座组成，滑轮通过轴承装在轴上，轴的两端固定在支座上，两个 滑轮平行贴在一起，环形凹槽相对形成一个供所述强力线通过的通孔。
[0006] 作为优选：滑轮的凹槽为半圆形、椭圆形、长方形或者正方形。
[0007] 作为优选：滑轮座、空心水平管、空心竖管、活动套管、滑动 套管均采用不锈蚀材料制成。
[0008] 一种基于权利要求1或2中所述水生植物受力与韧性原位监测装备原位监测水 生植物受力与韧性的方法，包括以下步骤：a )在需要监测受力的水生植物或风浪、水流对水 生植物作用力待测点附近水域插入铅直固定管柱；b)将监测装备的活动套管套在固定管柱 上；C)调节活动套管使空心水平管的高度与需要进行受力监测的水生植物高度一致；d)转 动活动套管，调节空心水平管的方向和需要进行受力监测的水生植物受力方向一致；e)将 空心水平管改向座端的强力线系在需要进行受力监测的水生植物上；f)拉空心竖管改向座 端的强力线，使得水生植物靠近水平空心管的改向座后系在所述测力器的测力挂钩上；g) 将测力器测出的水生植物受力数据读出或用数据线将测力器数据信号输出端口连到电脑 数据信号输入端口，h)将读出数据输入电脑或直接对传输到电脑里的数据进行分析处理。
[0009] 通过本发明的技术方案可以实现：1)监测不同种类水生植物在受力情况，如浮叶 植物、沉水植物的受力情况。2)监测同一水生植物在不同水层深度的受力情况。3)能够测 出各种水生植物在风浪或者水流作用下受到破坏时所承受的最大拉力是多少。4)能够监测 水生植物对湖流的阻滞影响情况。5)测出的水生植物受力数据精确。由于采用的强力线弹 性小、重量轻、强度大，水生植物受力能精确传到测力器，并且强力线是从套管中穿过并连 接到测力器上，强力线不会受到水的干扰，所以测出的数据十分精确。6)能够测出水生植 物在各种不同方向风浪或者水流情况下的受力。当水生植物的受力方向发生改变时，只要 转动活动套管就可以使空心水平管的角度与水生植物受力方向一致，就可以测出此状态下 的受力，灵活方便，适用性更强。7)能够直接测出多株植物在水体中总受力以及植物生物量 大小对植物受力的影响。在强力线上系上不同株数和生物量水生植物即可。8)能够测出植 物不同构件(如叶、茎等）受力。将强力线系上植物不同构件即可。9)能够测定其他物体在 水体中的受力，将强力线系在待测物体即可。
【附图说明】
[0010] 图1是本测力装备的结构示意图； 图2是本测力装备进行测力时的示意图； 图3是双滚轮走线装置主视图； 图4是双滚轮走线装置俯视图； 图5是单株菱在风速渐增条件下的拉力变化(水深IOOcm基本无波浪）示意图； 图中测力器，2改向座，3改向装置，4空心水平管，5空心竖管，6活动套管，7滑 动套管，8强力线，9测力挂钩，10锁紧螺母，11滑轮，12轴承，13轴，14支座，15凹槽， 16固定管柱，17水生植物。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对发明的限 制。
[0012] 图1是一种水生植物受力与韧性原位监测装备，由测力器1、改向座2、改向装置3、 空心水平管4、空心竖管5、活动套管6、滑动套管7、强力线8组成，空心竖管5上面固定有 活动套管6,活动套管6上端装有测力器1，测力器1上有一测力挂钩9,空心水平管4和空 心竖管5的一端活动连接，管外套有滑动套管7,空心水平管4和空心竖管5的另一端上装 有改向座2,并通过锁紧螺母10固定在管上，改向座2内装有改向装置3,空心水平管4和 空心竖管5在连接处的管内也设有改向装置3,改向装置3可以是带有凹槽的滑轮，优选是 双滚轮走线装置。图3、图4就是双滚轮走线装置的主视图和俯视图，由两个圆柱面上开有 环形凹槽15的滑轮11、轴承12、轴13、支座14组成，滑轮11通过轴承12装