一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置的制作方法

本发明涉及森林水文观测技术领域，具体涉及一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置。

背景技术：

森林枯落物层作为水源涵养的主要载体，是水文循环过程的重要组成部分，发挥着截持降雨、防止土壤溅蚀、阻延地表径流、减少表土水分蒸发、增强土壤抗冲性等水文生态功能。同时，枯落物层通过影响林地土壤的水热状况、通气状况、营养元素的循环及林地生物种群的类型及数量，影响着土壤的性状及林木生长，影响着森林水文生态过程。

目前，在关于枯落物层内水分运动方式与森林坡面的产流机制的研究中，研究者将枯落物层纳入林下土壤层整体研究，着眼于枯落物持水能力的最终表现。上述研究过程中，没有对枯落物层持水过程动态变化和持水机理进行研究；没有单独考虑枯落物层在坡面产流过程中的作用和变化过程，没有结合降雨和坡度等因子对其水文功能进行综合研究。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置，能在不同坡度和不同降雨条件，测定穿透枯落物层的垂直下渗量和沿坡面产生的侧向流，从而对坡面枯落物层对降雨的分配进行动态监测，以阐释总结不同坡度和不同降雨条件下，水分在枯落物层内的运动规律。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置，包括枯落物承接框架、承接筛网、降水装置、集水袋、第一测量装置与第二测量装置，所述枯落物承接框架的第一端设有第一支撑件，第二端设有第二支撑件，且所述第一端为开口结构，所述第一支撑件与第二支撑件可伸缩；所述承接筛网铺设在所述枯落物承接框架上，所述降水装置设于所述承接筛网的上方，所述集水袋设于所述承接筛网的下方，且所述集水袋的底部设有出流口；所述第一测量装置与所述第一端连接，用于测量侧向迁移量，所述第二测量装置与所述出流口连接，用于测量垂直下渗量。

其中，所述第一测量装置包括第一集流桶，所述第一集流桶通过引流槽与所述第一端连通，所述第二测量装置包括第二集流桶，所述第二集流桶通过软管与所述出流口连通，且所述第一集流桶与第二集流桶的底部均设有压力变送器。

其中，还包括记录仪，所述第一集流桶与第二集流桶底部的压力变送器均与所述记录仪电连接。

其中，所述引流槽为倒三角形结构。

其中，所述引流槽由镀锌铁板电焊制成。

其中，所述引流槽上设有遮雨布。

其中，所述承接筛网的网孔的直径为0.5cm～2.5cm。

其中，所述第一支撑件与第二支撑件为旋钮式伸缩杆。

其中，所述枯落物承接框架上设有防水层。

其中，所述枯落物承接框架的第一端与所述第一支撑件的连接处设有垂直角刻度盘。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明通过在枯落物承接框架上铺设承接筛网承装枯落物，将森林枯落物层从林下土壤层分离出来；通过在枯落物承接框架的第一端设置第一支撑件，第二端设置第二支撑件，且第一支撑件与第二支撑件可伸缩，调节枯落物承接框架的倾斜度，模拟不同坡度。通过在承接筛网上方设置降水装置，模拟不同降雨条件；通过在枯落物承接框架的第一端设置第一测量装置，测定穿透枯落物层的垂直下渗量，集水袋的出流口设置第二测量装置，测定沿坡面产生的侧向迁移量，从而间接测定在不同降雨条件与不同坡度条件下枯落物层的截留量，对坡面枯落物层对降雨的分配进行动态监测，加强对坡地枯落物层入渗-蓄水-产流的水文过程的刻画研究，更加全面地认识森林坡面土壤层的水文过程，同时为客观评价森林涵养水源等水文生态功能提供参考。

附图说明

图1为本发明一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置的结构示意图；

图2为本发明一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置的正视示意图；

图3为本发明一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置的枯落物承接框架结构示意图；

图4为本发明一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置的引流槽结构示意图；

附图标记说明

1-枯落物承接框架；2-承接筛网；3-集水袋；4-出流口；5-第一支撑件；6-第二支撑件；7-第二集流桶；8-第一集流桶；9-引流槽；10-压力变送器；11-遮雨布；12-记录仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、2所示，为本实施例一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置的结构示意图，包括枯落物承接框架1、承接筛网2、降水装置、集水袋3、第一测量装置与第二测量装置。

枯落物承接框架1的第一端设有可伸缩的第一支撑件5，第二端设有可伸缩的第二支撑件6。枯落物承接框架1的第一端为开口结构，且第一端与第一支撑件5的连接处设有垂直角刻度盘。如图3所示，为实施例的枯落物承接框架结构示意图。本实施例中，枯落物承接框架1为木板拼装而成，其三面围挡，第一端仅在底部用木条与两个长边连接固定。进一步的，第一端设有引流槽9。如图4所示，为实施例的引流槽结构示意图。本实施例中，引流槽9为倒三角形结构，由镀锌铁板电焊制成。进一步的，所述枯落物承接框架1上设有防水层，避免木板吸水影响实验结果。本实施例中，第一支撑件5与第二支撑件6为旋钮式伸缩杆。

承接筛网2铺设在枯落物承接框架1上，用于盛装枯落物；降水装置设于承接筛网2的上方，用于模拟不同的降雨条件；集水袋3设于承接筛网2的下方，且集水袋3的底部设有出流口4。本实施例中，承接筛网2的网孔直径为0.5cm～2.5cm；集流袋3由防水塑料布沿承接筛网2的四个边围制而成。

第一测量装置包括第一集流桶8，第一集流桶8位于引流槽9开口的下方；第二测量装置包括第二集流桶7，第二集流桶7设有桶盖，桶盖上设有开口，通过软管将桶盖上的开口与集水袋3底部的出流口4连通；在第一集流桶8与第二集流桶7的底部均设有压力变送器10，压力变送器10监测第一集流桶8与第二集流桶7中的水压，进而测定侧向迁移量与垂直下渗量。本实施例中，第一集流桶8与第二集流桶7由封底pvc管材制成；压力变送器10为扩散硅芯片水压传感器。进一步的，还包括记录仪12，第一集流桶8与第二集流桶7底部的压力变送器10均与记录仪12连接，实时观测侧向迁移量与垂直下渗量的动态变化过程，并自动生成数据和图像。

进一步的，引流槽9上设有遮雨布11。遮雨布11从引流槽9上端绑紧并拉到地面用固定件压紧，从而避免降雨直接进入引流槽9和第二集流桶7对侧向流产流数据造成影响。

下面通过具体的过程，进一步详细的描述。

一、测算不同降雨条件下，同一坡度下枯落物层对降雨的分配特点。

根据设定的坡度参数，调节第一支撑件5与第二支撑件6的高度，使枯落物承接框架1的倾斜度调整为设定坡度，即垂直角刻度盘上的度数与设定的坡度相同，并固定第一支撑件5与第二支撑件6。

将风干后的枯落物样品均匀铺设在承接筛网2上，并打开降水装置。

压力变送器10监测第一集流桶8与第二集流桶7中的水压，进而测定侧向迁移量与垂直下渗量；记录仪12实时观测侧向迁移量与垂直下渗量的动态变化过程，并自动生成数据和图像。

持续设定时间后，调节降水装置，改变降雨条件，并重复上述测量过程，得到多组数据。

二、测算不同坡度条件下，同一降水量下枯落物层对降雨的分配特点。

根据设定的坡度参数，调节第一支撑件5与第二支撑件6的高度，使枯落物承接框架1的倾斜度调整为设定坡度，即垂直角刻度盘上的度数与设定的坡度相同，并固定第一支撑件5与第二支撑件6。

将风干后的枯落物样品均匀铺设在承接筛网2上，打开降水装置，并维持降水装置的运行。

压力变送器10监测第一集流桶8与第二集流桶7中的水压，进而测定侧向迁移量与垂直下渗量；记录仪12实时观测侧向迁移量与垂直下渗量的动态变化过程，并自动生成数据和图像。

持续设定时间后，调节第一支撑件5与第二支撑件6的高度，进而改变枯落物承接框架1的倾斜度，并重复上述测量过程，得到多组数据。

本实施例提供一种用于模拟森林坡面枯落物层水文动态的测量装置，通过在枯落物承接框架上铺设承接筛网承装枯落物，将森林枯落物层从林下土壤层分离出来；通过可伸缩的第一支撑件与第二支撑件，调节枯落物承接框架的倾斜度，模拟不同坡度。通过可调节的降水装置，模拟不同降雨条件；通过在枯落物承接框架的第一端设置第一测量装置，测定穿透枯落物层的垂直下渗量，集水袋的出流口设置第二测量装置，测定沿坡面产生的侧向迁移量，从而间接测定在不同降雨条件与不同坡度条件下枯落物层的截留量，对坡面枯落物层对降雨的分配进行动态监测，加强了对坡地枯落物层入渗-蓄水-产流的水文过程的刻画研究，对全面地认识森林坡面土壤层的水文过程提供了依据，同时为客观评价森林涵养水源等水文生态功能提供参考。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。