地表和土壤储水量一体化测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水文学测量领域，特别涉及一种适用于湿地等过湿地表环境监测的测量仪，该测量仪实现了地表和土壤储水量及其蒸渗等界面变化过程的联合监测，特别是湿地等过湿地表环境下的水分界面转化与联合测量。
【背景技术】
[0002]地表和土壤储水量的时空变化是湿地等自然生态环境的重要监测指标，地表水和土壤水的时空变化，以及在地表与土壤不同界面之间的转化也影响着陆地自然生态系统的生态过程与演替格局。为了定量监测区域自然地表环境的水文波动特征，所以需要检测地表和土壤储水量及水分要素在地表与土壤不同界面之间的转化过程与波动特征，作为陆地水循环的一部分，地表面水分要素一部分通过土壤下渗成为地下水或通过壤中流流走、一部分通过蒸散发流失，一部分随着地表径流流失。所以地表和土壤储水量及水分变化过程作为陆地生态系统环境过程的重要指标，其联合测量与定量表达显得尤为重要。
[0003]在过湿地表环境中，如各种类型的湿地、临时性的洪水泛滥地区、以及水位波动显著的湖泊河流等，地表环境中的水一部分保存在土壤中、一部分存留在地表面，并且不断地进行时空交互转变。其近地表单点储水量的波动监测，包含了土壤储水量和地表储水量的检测，这两部分水要素的存在形式与特征对于陆地生态系统意义重大。目前，传统的地表和土壤储水量的观测方式，因为界面特征的差别，都是土壤水和地表水分离的，并不进行联合测量，水库、河流等大型积水区一般只测量水位高度，田间等非积水区一般只测量土壤储水量。但是一般意义上，任何地表环境中水要素的存在都是不断进行时空转化，地表地下之间不存在界面上的水要素时空分割，因此需要在时空连续的情境下同时测量这两种介质中的水要素波动特征，特别是过湿地表环境由于其独特的水文特征，土壤储水量和地表储水量都不能忽略，因此需要对传统的测量仪器进行改进，同时测量这两种储水量以得到近地表环境储水量。
[0004]蒸发和下渗是水文监测的重要内容，蒸发主要包括土壤水分蒸发和水面蒸发，下渗分为土壤饱和下渗和非饱和下渗。
[0005]传统的小型水面蒸发仪器由于常安置在离地70cm以上的半空中，脱离地表面的真实环境，测量精度不高，传统的大型水面蒸发仪器，由于体积庞大，设置尤为不便。
[0006]传统的土壤蒸渗仪器大多只能测量土壤在非饱和情况下的下渗和土壤水分蒸发量，在土壤含水量饱和，地表积水时，就无法测量土壤的下渗和水面蒸发量。所以传统的蒸渗测量仪器不适用于积水区域的测量，只适用于田间测量。
[0007]过湿地表环境的蒸渗测量与田间土壤蒸渗测量、积水区蒸渗测量均不同，过湿地表环境，如各种类型的湿地、临时性的洪水泛滥地区、以及水量增减显著的湖泊河流等，有其独特之处，即同一测量点处有时被水淹没，有时并无积水。所以想要测量过湿地表环境的蒸渗情况，需要兼顾土壤的蒸渗测量和地表水的蒸渗测量。因此需要对传统的观测仪器进行改进，以达到能在过湿地表环境中使用的效果。
【发明内容】
[0008]为解决上述技术问题，本发明的目的在于:提供一种地表和土壤储水量一体化测量仪，该测量仪将储水量测量仪和蒸渗仪整合为一体，实现了地表和土壤储水量及其蒸渗等变化过程的联合监测，且特别适用于湿地等过湿地表环境的监测。
[0009]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0010]一种地表和土壤储水量一体化测量仪，包括土壤储水量测量仪和水量管；所述土壤储水量测量仪位于地表以下，所述水量管包括一位于地表以上的上管和一位于地表以下的下管，所述上管与下管交界处设有能够与外界连通的连通管一，所述上管、下管和连通管之间相互连通，所述水量管的下管内设有一能够沿管壁滑动的一活塞，一牵引电机推动所述活塞在下管内上下运动，所述牵引电机与土壤储水量测量仪信号连接。
[0011]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，所述活塞设有用于测量水量管中水量的压力传感器。
[0012]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，所述连通管一上设有用于控制外界水进出水量管的电控阀门一。
[0013]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，所述水量管还包括位于地表以上的感应管，所述感应管的底部设有一液压传感器，所述感应管的底部与地表相接的位置设有与外界相通的连通管二，所述连通管二上设有电控阀门二，所述上管和感应管用连通管三形成连通，所述连通管三与连通管二平齐，所述连通管三上设有一电控阀门三。
[0014]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，还设有一垂向贯通的介质槽，所述介质槽上具有平行相对的两槽壁，所述两槽壁的下部沿垂向均设有多个等间隔排列的电极槽，其中一槽壁的电极槽内嵌有正电极板，另一槽壁的电极槽内嵌有负电极板，所述正电极板和负电极板平行相对并形成一电容空间；所述电极板连接中央处理模块。
[0015]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，该介质槽的两槽壁中间还具有多个等间隔的介质槽中壁，每一介质槽中壁的中央位置均设有温度传感器。
[0016]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，还设有多个处于不同深度的水分储存器，其中至少一水分储存器上设有下渗水收集片，一水平推动装置能够使该下渗水收集片相对该水分储存器水平滑动并从该壳体侧面伸出，该水分储存器和水平推动装置与中央处理模块实现电路连接。
[0017]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，所述水分储存器的内部填充海绵且容器壁外设有电热蒸发片，所述水分储存器的底部设有称重式水量传感器。
[0018]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，所述下渗水收集片具有一金属槽，该金属槽一侧的底部延伸有一倾斜的引水槽，该水平推动装置能够使该饮水槽相对该水分储存器接触或隔离，该金属槽和引水槽上铺设有吸水纸，该金属槽的上部铺设有铁砂。
[0019]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，还包括位于地表以上的一蒸发桶，所述蒸发桶的内部设有一水位传感器，所述蒸发桶距桶底15cm的桶壁处设有电控阀门四控制外界水流进所述蒸发桶。
[0020]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，所述仪器还包括排湿换气装置，其包括一通风管，所述通风管位于上管和第一上管之间且位于地表以上，通风管的上部设有换气扇，通风管的下部设有空气吸收口。
[0021]所述的地表和土壤储水量一体化测量仪，还包括位于上部的垂直平整装置、位于中部固定平板以及位于下端的锥形安置头，该垂直平整装置包括重锤式垂直传感器、圆水准气泡式水平仪。
[0022]与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明的优点在于:该一体化测量仪将储水量测量仪和蒸渗仪整合为一体，实现了地表和土壤储水量及其蒸渗等变化过程的联合监测，且结构紧凑，使用方便。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的立体结构示意图；
[0024]图2为本发明的分解结构示意图；
[0025]图3为本发明去掉壳体后内部结构示意图；
[0026]图4为本发明重锤式平整装置立体结构示意图；
[0027]图5为本发明重锤式平整装置剖视图；
[0028]图6为本发明蒸发桶背面结构示意图；
[0029]图7为本发明水量管单元结构图；
[0030]图8为本发明水量管单元局部放大图；
[0031]图9为本发明水量管单元内活塞结构视图；
[0032]图10为本发明活塞位于水量