专利名称：一种橡胶林林内穿透雨测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气象器具，尤其是用于乔木林冠层与灌木丛林冠层之间的林内穿透雨量收集器，具体是一种橡胶林林内穿透雨测量装置。
背景技术：
森林水分收支平衡是一个无时不在变化的动态过程，某个时段的观测结果只能是某个时间节点的基本现状，不能完全代表林地实际的情况。森林水分循环过程中各因子量的时空分配、传输、转换，充分显现了森林生态系统不同界面层次(如林冠层、地被物层、土壤界面层、流域边界等)对水分具有不同的蓄调机制。因此，持续多方位、多点、多方式相结合的综合系统观测，才能更好地反映森林水分时空分配、传输、转换的动态变化机制，才能更好地为增加森林水分调节能力而提出合理的森林经营管理措施、有助于在人工林经营中合理利用水资源，调节林地水量收支、保蓄土壤肥力。为提高森林生产力和生态服务功能提供科学管理活动和决策。森林穿透雨(throughfall)系指“林外雨量(又称林地总降水量)扣除林冠截留量和树干径流量两者之后的雨量(中华人民共和国林业行政标准LY/T1606 — 2003《森林生态系统定位观测指标体系》)。穿透降雨是由直接穿过林冠间隙的雨滴和经林冠及枝叶截持后滴落的雨水组成，穿透雨量与树干径流量构成了林内有效雨量(即大气降雨受到林冠层截留作用后的林内实际雨量,也称林内地面净雨量),此林内有效雨量参与地下和地表径流的形成，并直接影响着森林土壤水分的消长变化。降雨特征对穿透降雨的空间变化有显著影响，以往的研究认为林下穿透雨量与降雨量之间有着明显的直线相关关系，建立的穿透雨模型也多为统计的线性回归模型(史德 明等，1993 ;刘益军，2003 ;史玉虎等，2004 ;鲍文等，2004)，最近有研究报道森林穿透雨量和林外降雨量的乘幂函数关系的相关性略高于线性回归的相关性(刘珉等，2012)。由于森林植株密度不均、树木形态各异以及树种枝叶的不同，导致林冠层枝叶空间分布不均匀，甚至还不同程度地存在着林窗或林中空地，因此林内穿透雨量各处差别较大。在研究森林水分收支平衡实际工作中，往往需要对穿透雨量进行观测。测定森林林内穿透雨方法和技术有许多，并且在不断完善。主要有以下几种:(I)数控传感器计量器该传感器主要由承水器、贮水室、浮子、感应器系统、时钟系统，以及信号处理电路组成。它是利用降水量贮水室内浮子随雨量上升带动感应极系统，使传感器产生电容量变化，经转换为位移计量或数字显示得降水量和降水强度。目前市场上很多这种数控传感器自动计量，其缺点是，成本贵，维护复杂，易损坏，不适应长期恶劣自然条件下野外观测。(2)自动翻斗式计量承雨器中的雨水轮流转入翻斗，翻斗被注满后翻转，翻斗上永磁铁驱动干簧管吸合，发送电子脉冲信号，如此往复翻转，以电脉冲信号个数和出现时间统计降雨量和降水强度。上述方法所得数值精确度不高，翻斗容量小，不适合降雨强度较大过程；森林里较大枯枝落下砸坏承雨器，斜搭在承雨器平口上的枝条叶片会导致雨水外流，干扰翻斗正常工作；骤急强降雨的水流势易将翻斗打翻，使其在为主满水时提前翻转，造成测量误差；强降雨时2个翻斗可能都盛满水出于重量平衡状态，脉冲信号无法记录。因此该方法存在一些弊端。(3)自动称量式称量式雨量计米用电子称直接称量雨量，包括一个承雨器，在其下端设有雨量筒，雨量筒下端设有称量支架和压力应变传感器，雨量筒的下端设有排水管，在排水管上设有电控排水阀。传感器输出称量信号经软件系统处理后显示实时降雨量和雨强，雨量筒中降雨量达设定值时，雨量筒下部排水阀自动排水，排完水自动关闭水阀。此法虽然准确度高，计量数据化自动处理，但因防盗较差，耗电等原因不易在野外长期定位广泛使用。(4)虹吸式雨量计虹吸式雨量计由承雨器、虹吸、自记和外壳四个部分组成。在承雨器下有一浮子室，室内装一浮子与上面的自记笔尖相联。雨水流入筒内，浮子随之上升，同时带动浮子杆上的自记笔上抬，在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时，虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。如此往复，记录和计量整个时段的降雨强度和强雨量。因结构限制，浮子室的容量无法做太大，若遇强降雨过程，则频繁出现虹吸，记录间断过多，造成计量误差；虹吸室与浮子之间的摩擦、自记笔和笔档之间的摩擦、浮子直杆与浮子室顶盖直杆直接玷污生锈产生的摩擦均会造成计量误差；另外虹吸管内壁与浮子室有油污和衔接不紧密均会滴漏(漏气或漏水)，产生不正常记录。(5)多点布设标准雨量筒或集水槽敞口承接式
一般情况下，观测林内穿透雨量通常采用传统的多点法:在林内设置若干个标准雨量筒，或采用若干个集水槽或者集水池的方法。集水槽通常是用铁皮制成一端有出水管的“U”形槽，架在支架上进行采集，整个采集器易锈蚀；采集器尺寸规格比较随意，观测数据往往缺乏代表性；遇到地形多变、坡度大的林地采集器不太方便安装，大树枝风折后容易压坏“U”形槽。不言而喻，无论采用何种方法，要提高实测的林内穿透雨量精度就需要扩大承雨面积越大，即设置更多测点，就必然增加观测的工作量。上述所述穿透雨测量装置各有优劣之处，数控传感、自动称量和虹吸装置维护繁琐、造价昂贵、易损坏。调试复杂，且均为考虑到野外长时效观测所需的耐用可靠，自然力的破坏程度，因此，结合森林野外情况和实际林地特征，探索一种可在野外长期定位观测，实用简单，可靠性高的林内穿透雨测量装置显得尤为必要。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种橡胶林林内穿透雨测量装置，该装置造价低廉、结构简单、使用方便、解决了长期野外观测的测量需要，不仅适于计量强降雨过程和野外安全可靠，同时可保证测量的精准性。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为:提供一种橡胶林林内穿透雨测量装置，其中，包括外筒、标准雨量筒和圆钢；所述外筒为钢筋水泥浇灌而成，外筒顶部中心设有环形凹槽，标准雨量筒设在环形凹槽内，圆钢设在环形凹槽上方中心，圆钢一端固定在外筒的一端，圆钢另一端通过挂锁与外筒的另一端连接。所述环形凹槽底部设有泄水孔。 所述泄水孔直径为2 5cm。本实用新型的有益效果是:结构简易、造价低廉、更适用于野外森林长期观测、计量维护简单、精准性可靠、结构受力强度大、安全耐用、抗损坏防盗、凋落物不堵塞防腐(夕卜部零部件采用钢筋水泥和不修钢材料制作)、安装便捷、观测记录直观准确。
图1为本实用新型橡胶林林内穿透雨测量装置的结构示意图；图2为本实用新型橡胶林林内穿透雨测量装置的俯视结构示意图；图3为本实用新型橡胶林林内穿透雨测量装置的标准雨量筒的结构示意图图中:1、钢筋水泥外筒、2、泄水孔、3、挂锁、4、铰链、5、锁环、6、标准弧形防盗圆钢、
7、标准雨量筒。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型橡胶林林内穿透雨测量装置的技术内容、构造特征、以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。如图1、2、3所示，本实用新型测量橡胶林林内穿透雨测量装置，包括在观测林地根据等高线数设置的若干组穿透雨测量装置，包括防护防盗的钢筋水泥外筒1、泄水孔2、挂锁3、铰链4、锁环5、标准弧形防盗圆钢6、标准雨量筒7。所述防盗防护水泥外筒由钢筋水泥浇灌成，直径420mm，根据地形土质情况埋入地下深度30cm 40cm (以便长期安全稳固、同时可防止雨滴经地面反弹回承雨器)，高出地面IOOcm以排除地表植被的影响,其中顶部设有40cm空心的环形凹槽,直径为22cm用于放置标准雨量筒，其余为实心混泥土浇灌。所述弧形防盗圆钢、铰链及锁环均为不锈钢金属材料，在浇灌外筒时一同安装固定，所述挂锁为牢固耐用型。弧形防盗圆钢设在环形凹槽上方中心，弧形防盗圆钢一端固定在外筒的一端，弧形防盗圆钢另一端通过挂锁与外筒的另一端连接。所述标准雨量筒装置由外筒、量筒和漏斗盖三部分组成，规格要求；承水口内径200mm,直径 20cm 口径 20cm,筒身长 25cm。所述泄水孔是在钢筋水泥外筒顶部的环形凹槽底部设置一直径20 50mm的排水孔，在浇灌外筒时即进行设置。每次雨后对其进行观测与记录，对所取数据求平均即得穿透雨量。1、外筒布设步骤:在所研究橡胶林地内，测出林地等高线，根据等高线布设若干组穿透雨测量装置。每条等高线安置5 7组，组与组之间间距根据实际林地地形和冠层特征控制，每组的装置与装置之间间距为30 50cm。根据林地实际地形和林冠层状况适当增加组数。外筒的浇灌材料为钢 筋水泥混泥土。[0037]弧形防盗圆钢、铰链及锁环均为不锈钢金属材料，在浇灌外筒时一同安装固定。2、穿透雨量测定雨后直接读取记录标准雨量筒里的雨量，取每一组观测装置的平均值后为该林地穿透雨量，结合降雨时间可知穿透雨强度。以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型 权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.一种橡胶林林内穿透雨测量装置，其特征在于:包括外筒、标准雨量筒和圆钢；所述外筒为钢筋水泥浇灌而成，外筒顶部中心设有环形凹槽，标准雨量筒设在环形凹槽内，圆钢设在环形凹槽上方中心，圆钢一端固定在外筒的一端，圆钢另一端通过挂锁与外筒的另一端连接。
2.如权利要求1所述的橡胶林林内穿透雨测量装置，其特征在于:所述环形凹槽底部设有泄水孔。
3.如权利要求2所述的 橡胶林林内穿透雨测量装置，其特征在于:所述泄水孔直径为·2 5cm。
专利摘要本实用新型公开了一种橡胶林林内穿透雨测量装置，其中，包括标准雨量筒、水泥灌制的防盗防护外筒、弧形防盗圆钢、链接外筒与圆钢的铰链和锁环、防盗挂锁、泄水小孔。本实用新型制作简易、造价低廉、操作简单实用、结构受力强度大、耐用稳固、安全可靠、抗损坏防盗、凋落物不堵塞防腐，解决了野外森林长期定位实时观测仪器易损坏丢失问题，适合野外林地广泛使用，观测数据准确。本装置还能承受森林树木倒伏时的巨大抗压力和抗风雨及动物破坏。(热区降雨常伴随大风，风大树易折断倒伏；森林里大型动物亦会对林地里的仪器造成破坏)。
文档编号G01W1/14GK203149139SQ20132014189
公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者吴志祥, 谢贵水, 陈俊明, 王纪坤, 陶忠良, 杨川, 管利民, 陈帮乾, 兰国玉, 周兆德, 刘珉 申请人:中国热带农业科学院橡胶研究所