一种森林水文水量自动化测定系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种森林水文水量自动化测定系统。树干茎流测定装置包括铝制扇形片(1)、喉箍(2)、第一塑料管(3)、与第一PVC导水管(13)的出口对接有自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪；林分穿透雨测定装置包括V形槽(6)、支撑V形槽(6)的支架(7)、第二塑料管(4)和自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪。地表径流与壤中流测定装置包括沿林地的坡面方向设有深至母岩层(23)且左、上和右连成一体的长方形隔水墙(15)，在长方形隔水墙(15)的下边设有透水不透土墙(20)，在透水不透土墙(20)上设有A层集流槽(21)、B层集流槽(19)和C层集流槽(22)，A层集流槽(21)、B层集流槽(19)和C层集流槽(22)分别连接有自记录雨量计。本实用新型是一种测量精准全面的森林水文水量自动化测定系统。
【专利说明】
一种森林水文水量自动化测定系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种森林水文水量自动化测定系统。
【背景技术】
[0002]水循环的数量表示在给定任意尺度的时域空间中，水的运动(包括相变)有连续性，在数量上保持着收支平衡。平衡的基本原理是质量守恒定律。水量平衡是水文现象和水文过程分析研究的基础，也是水资源数量和质量计算及评价的依据。
[0003]植被冠层将降水重新再分配为穿透雨、树干茎流和林冠截留，是森林生态系统水分传输的第一界面层。与穿透雨量相比，树干茎流占总降水量的比例较小，树干茎流作为植被冠层对降雨再分配，一方面，树干茎流可以直接对植物根部土壤水分形成补给，对荒漠地区灌木生长具有十分重要的意义;另一方面，不同的降雨条件(雨量、雨强等因素)和植株形态(冠幅、分枝、地径等)对树干茎流量的形成也会有较大影响。在研究过程中，单独以降雨量减去穿透水量来估算的截留量存在较大误差。树干茎流通常会被很多研究者忽略。
[0004]但是，树干茎流能够改变降水的空间分布，这部分水分中包含的养分浓度数倍于大气降水和穿透雨，并且可以直达植物根系，便于植物的吸收和利用，使降水和养分集中于植物茎干附近，影响树干周围的土壤水分、养分含量的吸收及微生物的活动。在干旱区树干茎流对植被尤为重要。因此，开展树干茎流的相关研究具有重要的生态水文和生物地球化学意义。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种的测量精准全面的森林水文水量自动化测定系统。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供的森林水文水量自动化测定系统，包括树干茎流测定装置、地表径流与壤中流测定装置和林分穿透雨测定装置，所述的树干茎流测定装置包括多个经过喷塑处理的铝制扇形片、将每个所述的铝制扇形片固定于树干上的喉箍、连接所述的铝制扇形片的出口和第一PVC导水管的第一塑料管、与所述的第一PVC导水管的出口对接的第一雨量仪;所述的林分穿透雨测定装置包括多个V形槽、支撑每个所述的V形槽的支架、连接每个所述的V形槽的出口与第三PVC导水管的第二塑料管和与所述的第三PVC导水管的出口对接的第三雨量仪;所述的地表径流与壤中流测定装置包括沿林地的坡面方向设有深至母岩层且左、上和右连成一体的长方形隔水墙，在所述的长方形隔水墙的下边设有由透水砖砌成的透水不透土墙，在所述的透水不透土墙上设有对应于所述的长方形隔水墙中的土壤的A层集流槽、B层集流槽和C层集流槽，所述的A层集流槽、B层集流槽和C层集流槽分别连接有第二雨量仪、第四雨量仪和第五雨量仪。
[0007]所述的第一雨量仪和所述的第三雨量仪根据标准样地大小选择自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪;所述的第二雨量仪作为地表径流测定仪器选用翻斗式自计雨量仪，所述的第四雨量仪和第五雨量仪为自记录雨量计。
[0008]所述的第一雨量仪、第二雨量仪、第三雨量仪、第四雨量仪和第五雨量仪设置在监测房内。
[0009]所述的V形槽的出口设有过滤网。
[0010]所述的V形槽的安装高度大于灌木层，无灌木层时不要低于1.5m。
[0011 ] 所述的V形槽的槽口宽20cm，深10cm。
[0012]所述的透水砖为硅砂滤水砖。
[0013]所述的A层集流槽、B层集流槽和C层集流槽采用在PVC管上方开集流缝制成。
[0014]所述的长方形隔水墙的上缘向小区外倾斜30度。
[0015]所述的长方形隔水墙高出地面20cm。
[0016]采用上述技术方案的森林水文水量自动化测定系统，树干茎流测定装置根据不同林分类型在标准样地内按不同径级分布选择15-20株树木进行树干茎流重点监测(胸径小于5cm的树木不进行测量)。将经过喷塑处理的铝制扇形片环绕树干，以相应大小的喉箍紧固，辅以相应的堵漏，清缝工艺，截流效果明显，出口下接第一塑料管通过第一PVC导水管汇集至监测用房，由于标准样地大小及待测树木株数可选普通自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪进行数据采集。
[0017]林分穿透雨测定装置安装高度应大于灌木层，无灌木层时不要低于1.5mC3V形槽的槽口宽20cm，深1cm，每边底部设固定卡口 3个。出水口连接第三塑料管至第三PVC导水管将水导入自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪(根据标准样地大小选择)数据采集系统。通过PVC管连接自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪，接口处用网状不锈钢隔层以防枯枝落叶堵塞通道。自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪置于观测用房内。按季度采集数据。
[0018]地表径流与壤中流测定装置收集地表径流与壤中流，各自的翻斗式自计雨量仪或自记录雨量计分别计量。A层集流槽、B层集流槽和C层集流槽采用在PVC管上方开集流缝制成，降低了制造成本，也提高了制造效率，同时，选用硅砂滤水砖作为透水不透土墙，透水系数高达3.4mm/s，后期维护方便。使用寿命长，使用周期结束后可再生循环利用。
[0019]本装置设计简单，适用于野外长期定位监测，装置材料成本不高不易丢失、经久耐用且不影响树干茎流、穿透雨水质测试等需求，实现了不同林分树干茎流与穿透雨、地表径流及壤中流的系统精准测定。
[0020]综上所述，本实用新型是一种的测量精准全面的森林水文水量自动化测定系统。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构示意图。
[0022]图2是本实用新型的地表径流与壤中流测定装置的结构示意图。
[0023]图3是本实用新型的长方形隔水墙的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]正面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0025]参见图1和图2，森林水文水量自动化测定系统，包括树干茎流测定装置、地表径流测定装置和林分穿透雨测定装置，树干茎流测定装置包括经过喷塑处理的铝制扇形片1、将铝制扇形片I固定于树干上的喉箍2、连接铝制扇形片I的出口和第一 PVC导水管13的第一塑料管3、与第一PVC导水管13的出口对接的第一雨量仪12;林分穿透雨测定装置包括V形槽6、支撑V形槽6的支架7、连接V形槽6的出口与第三PVC导水管8的第二塑料管4和与第三PVC导水管8的出口对接的第三雨量仪9;地表径流与壤中流测定装置包括沿林地的坡面方向设有深至不透水层23且左、上和右连成一体的长方形隔水墙15，在长方形隔水墙15的下边设有由透水砖砌成的透水不透土墙20，在透水不透土墙20上设有对应于长方形隔水墙15中的土壤分层的A层集流槽21、B层集流槽19和C层集流槽22，A层集流槽21、B层集流槽19和C层集流槽22分别连接有第二雨量仪11、第四雨量仪16和第五雨量仪17。
[0026]具体地，第一雨量仪12和第三雨量仪9根据标准样地大小选择自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪;第二雨量仪11作为地表径流测定仪器选用翻斗式自计雨量仪，第四雨量仪16和第五雨量仪17为自记录雨量计。
[0027]进一步地，第一雨量仪12、第二雨量仪11、第三雨量仪9、第四雨量仪16和第五雨量仪17设置在监测房14内。
[0028]参见图1，树干茎流测定装置:根据不同林分类型在标准样地内按不同径级分布选择15-20株树木进行树干茎流重点监测(胸径小于5cm的树木不进行测量)。将经过喷塑处理的铝制扇形片I环绕林场水量平衡场15内的树干，以相应大小的喉箍2紧固，辅以相应的堵漏，清缝工艺，截流效果明显，出口下接第一塑料管3通过第一PVC导水管13汇集至监测房14，由于标准样地大小及待测树木株数可选普通自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪进行数据采集。
[0029]参见图1，林分穿透雨测定装置的V形槽6安装在林场水量平衡场15内，V形槽6的安装高度应大于灌木层，无灌木层时不要低于1.5mC3V形槽6的槽口宽20cm，深10cm，每边底部设固定卡口 3个。V形槽6选材以不生锈不透水、不易弯曲变型、成本低便于管理为好，可利用木板上铺设塑料布用不锈钢钉固定，节省成本并在野外不易被盗。V形槽6铺设方式均采用“V”字形，边长10m。出水口连接第二塑料管4至第三PVC导水管8将水导入自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪(根据标准样地大小选择)进行数据采集。通过第三PVC导水管8连接自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪(根据标准样地大小选择)，接口处用网状不锈钢隔层以防枯枝落叶堵塞通道。自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪置于观测房14内。按季度采集数据。其中，翻斗式自计雨量仪:根据标准样地面积大小，选择设计翻斗式雨量筒内翻斗大小，可选50ml，10ml等，大漏斗在箱外便于接收大口径导水管进水。大漏斗直径根据导水管口径大小确定，一般15 cm左右。
[0030]参见图2和图3，地表径流与壤中流测定装置包括沿林地的坡面方向设有深至不透水层23且左、上和右连成一体的长方形隔水墙15，在长方形隔水墙15的下边设有由透水砖砌成的透水不透土墙20，在透水不透土墙20上设有对应于长方形隔水墙15中的土壤分层的A层集流槽21、B层集流槽19和C层集流槽22，A层集流槽21、B层集流槽19和C层集流槽22分别连接有第二雨量仪11、第四雨量仪16和第五雨量仪17。长方形隔水墙15由水泥板围成矩形，长方形隔水墙15高出地面20cm，埋入地下20cm，水泥板(现饶)的长、高、厚分别为50cm、40cm和8cm，为了防止标准样地外的降雨流入小区影响测试准确性，水泥板围埂即长方形隔水墙I的上缘12应向小区外倾斜30度。长方形隔水墙I埋设完毕后，应将长方形隔水墙I两侧的土壤夯实，尽量使小区土壤与长方形隔水墙I紧密接触，防止小区内径流直接流出小区或小区外的径流流入小区内等现象发生，影响观测精度。[0031 ] A层集流槽21 3层集流槽19和C层集流槽22采用在PVC管上方开集流缝制成，降低了制造成本，也提高了制造效率，同时，选用硅砂滤水砖18作为透水不透土墙20，透水系数高达3.4mm/s，后期维护方便。使用寿命长，使用周期结束后可再生循环利用。
[0032]本装置设计简单，适用于野外长期定位监测，装置材料成本低不易丢失且经久耐用且不影响树干茎流、穿透雨、地表径流及壤中流水质测试等需求，实现了不同林分树干茎流、穿透雨、地表径流及壤中流的系统精准测定。
【主权项】
1.一种森林水文水量自动化测定系统，其特征是:包括树干茎流测定装置、地表径流与壤中流测定装置和林分穿透雨测定装置，所述的树干茎流测定装置包括多个经过喷塑处理的铝制扇形片(I)、将每个所述的铝制扇形片(I)固定于树干上的喉箍(2)、连接所述的铝制扇形片(I)的出口和第一PVC导水管(13)的第一塑料管(3)、与所述的第一PVC导水管(13)的出口对接有自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪;所述的林分穿透雨测定装置包括多个V形槽(6)、支撑每个所述的V形槽(6)的支架(7)、连接每个所述的V形槽(6)的出口与第三PVC导水管(8)的第二塑料管(4)和与所述的第三PVC导水管(8)的出口对接自记录雨量计或翻斗式自计雨量仪;所述的地表径流与壤中流测定装置包括沿林地的坡面方向设有深至母岩层(23)且左、上和右连成一体的长方形隔水墙(15)，在所述的长方形隔水墙(15)的下边设有由透水砖砌成的透水不透土墙(20)，在所述的透水不透土墙(20)上设有对应于所述的长方形隔水墙(15)中的土壤的A层集流槽(21)、B层集流槽(19)和C层集流槽(22)，所述的A层集流槽(21)、B层集流槽(19)和C层集流槽(22)分别连接有翻斗式自计雨量仪、第四雨量仪(16)和第五雨量仪(17)。2.根据权利要求1所述的森林水文水量自动化测定系统，其特征是:所述的V形槽(6)的出口设有过滤网(5)。3.根据权利要求1或2所述的森林水文水量自动化测定系统，其特征是:所述的V形槽(6)的安装高度大于灌木层，无灌木层时不要低于1.5m。4.根据权利要求1或2所述的森林水文水量自动化测定系统，其特征是:所述的V形槽(6)的槽口宽 2Ocm,深 1cm05.根据权利要求1或2所述的森林水文水量自动化测定系统，其特征是:所述的透水砖为娃砂滤水砖(18)。6.根据权利要求1或2所述的森林水文水量自动化测定系统，其特征是:所述的A层集流槽(21)、B层集流槽(19)和C层集流槽(22)采用在PVC管上方开集流缝制成。7.根据权利要求1或2所述的森林水文水量自动化测定系统，其特征是:所述的长方形隔水墙(15)的上缘(24)向小区外倾斜30度。8.根据权利要求1或2所述的森林水文水量自动化测定系统，其特征是:所述的长方形隔水墙(15)高出地面20 cm。
【文档编号】G01W1/14GK205656323SQ201620223813
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年3月22日 公开号201620223813.1, CN 201620223813, CN 205656323 U, CN 205656323U, CN-U-205656323, CN201620223813, CN201620223813.1, CN205656323 U, CN205656323U
【发明人】罗佳, 田育新, 曾掌权, 周小玲, 牛艳东, 马丰丰, 吴小丽, 姚敏, 何先进
【申请人】湖南省林业科学院