一种融合集总与分布的树干径流量观测系统及方法

本发明涉及一种融合集总与分布的树干径流量观测系统及方法，主要用于野外不同胸径植被树干径流的长期固定监测，属于生态环境野外监测的设备。

背景技术：

1、森林在国民经济中占有重要位置，它不仅能够提供国家经济建设和人民生活所需的木材及林产品，而且还能持续提供重要的生态效益，关系国家生态安全。森林与水的关系是国内外生态学和水文学的研究热点之一，水对森林的意义重大，水可以影响植物的生长类型和生长状况，改变森林分布特征，同时森林植被作为降水的下垫面，不仅可以影响森林水分状况，而且对流域径流产生影响，因此，水和植物之间互相影响、相互作用的关系非常复杂。

2、降雨再分配是水和植被相互作用中重要的组成部分，森林对降水的再分配是重要的生态水文过程，对降雨再分配的研究的意义是宏观的，而且对解决林水问题意义重大。而树干径流又是降雨再分配的重要组成部分，目前在对树干径流的观测中，大多是先将pvc软管水平放在水平地面上，在管壁正上方沿地面平行做一条辅助线，采用锋利刀具将pvc软管沿与辅助线45°角方向剪掉约1/3的管壁（森林生态系统长期定位观测研究站建设规范），然后再在树干上缠绕。但是，在野外安装过程中发现，将其先切开再缠绕会导致开角过大或过小，不利于树干径流的采集，另外切开角度随着植被胸径变化，不可单一的45°角，因此我们需要一种安装简便普适性强的系统及方法。

3、由于科学技术水平的限制，起初树干径流观测系统及方法大多采用的是集总式系统及方法，只可得到一次降雨或一段时间内的树干径流的总量，无法观测过程变化情况，不能适应生态水文学发展需要。随着计算机技术和信息网络技术的不断发展，分步式监测技术不断涌现和成熟，可以实现降雨过程中树干径流的实时监测。但是，由于受到天气、地形等不确定性因素的影响，野外长期监测过程中可能会出现供电不足、信号中断等问题，从而造成数据缺失，因此我们需要一种既可以实现分步式实时监测，又可以得到集总式数据，从而保证监测数据不缺失的系统及方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种融合集总与分布的树干径流量观测系统及方法，旨在解决由于受到天气、地形等不确定性因素的影响，野外长期监测过程中可能会出现供电不足、信号中断等问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种融合集总与分布的树干径流量观测系统，包括pvc软管、翻斗式径流计、倒置漏斗、集水桶、供电装置、固定带、粘合剂和防水玻璃胶，其关键技术在于：所述pvc软管缠绕在树干表面，所述pvc软管末端伸入倒置漏斗的上端口，所述翻斗式径流计包括翻斗式径流传感器和采集记录器，所述翻斗式径流传感器的上端与倒置漏斗的敞口底面连接，所述集水桶水平放置在翻斗式径流传感器的底部，所述集水桶的导管通过防水玻璃胶固定于翻斗式径流传感器进水口，所述供电装置与采集记录器连接，所述粘合剂将pvc软管粘合在植被树干上，所述固定带缠绕在植被树干上将pvc软管固定。

4、优选地，所述固定带为钢丝，所述钢丝穿过pvc软管缠绕固定在植被树干上，所述防水玻璃胶粘合钢丝与pvc软管之间的缝隙。

5、优选地，所述固定带包括钢丝和卡箍，所述卡箍固定在pvc软管上，所述钢丝穿过卡箍缠绕固定在植被树干上。

6、优选地，植被树干上包裹有树皮包裹物。

7、优选地，所述树皮包裹物为丙烯酸防水涂料。

8、本发明融合集总与分布的树干径流量观测方法，包括以下步骤:利用砍刀将部分树皮进行清除处理；将pvc软管缠绕在树干上；用刀具沿软管与树干的结合部位将pvc软管剪开，展开pvc软管剪开部分，将pvc软管剪开部分的外表面与植被树干表面贴合，沿软管纵向剪掉一部分，一般为软管周长的1/4-1/3；用粘合剂将pvc软管剪开部分固定在树干上；将固定带缠绕在植被树干上固定pvc管；将pvc软管的末端伸入倒置漏斗上端，将倒置漏斗扣在翻斗式径流传感器的上端,将翻斗式径流传感器放在集水桶上端，将集水桶水平放置并用防水玻璃胶将导管固定于翻斗式径流传感器进水口；通过供电装置对翻斗式径流计供电；通过采集记录器采集数据。

9、优选的，将pvc软管被剪开部分削薄，使pvc软管被剪开部分的内表面与植被树干表面呈锐角平滑过渡。

10、优选的，用胶带将植被树干表面与pvc软管被剪开部分的内表面粘合。

11、优选的，将钢丝穿过pvc软管缠绕固定在植被树干上。

12、优选的，将卡箍固定在pvc软管上，将钢丝穿过卡箍缠的螺栓绕固定在植被树干上。

13、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

14、（1）本发明将分步式与集总式相结合，既可获得降雨过程中树干径流实时数据，又可获得树干径流的总量；

15、（2）本发明通过将固定带缠绕在植被树干上对pvc管进一步固定，还可避免损伤树干；

16、（3）本发明削薄pvc软管被剪开部分或用胶带将植被树干表面与pvc软管被剪开部分的内表面粘合，可减少pvc软管开口处径流量外流导致的数据检测偏差。

技术特征：

1.一种融合集总与分布的树干径流量观测系统，包括pvc软管、翻斗式径流计、倒置漏斗、集水桶、供电装置、固定带、粘合剂和防水玻璃胶，其特征在于：所述pvc软管缠绕在树干表面，所述pvc软管末端伸入倒置漏斗的上端口，所述翻斗式径流计包括翻斗式径流传感器和采集记录器，所述翻斗式径流传感器的上端与倒置漏斗的敞口底面连接，所述集水桶水平放置在翻斗式径流传感器的底部，所述集水桶的导管通过防水玻璃胶固定于翻斗式径流传感器进水口，所述供电装置与采集记录器连接，所述粘合剂将pvc软管粘合在植被树干上，所述固定带缠绕在植被树干上将pvc软管固定。

2.根据权利要求1所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测系统，其特征在于：所述固定带为钢丝，所述钢丝穿过pvc软管缠绕固定在植被树干上，所述防水玻璃胶粘合钢丝与pvc软管之间的缝隙。

3.根据权利要求1所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测系统，其特征在于：所述固定带包括钢丝和卡箍，所述卡箍固定在pvc软管上，所述钢丝穿过卡箍缠绕固定在植被树干上。

4.根据权利要求1所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测系统，其特征在于：植被树干上包裹有树皮包裹物。

5.根据权利要求4所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测系统，其特征在于：所述树皮包裹物为丙烯酸防水涂料。

6.根据上述1-5任意一项权利要求所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测方法，其特征在于：利用砍刀将部分树皮进行清除处理；将pvc软管缠绕在树干上；用刀具沿软管与树干的结合部位将pvc软管剪开，展开pvc软管剪开部分，将pvc软管剪开部分的外表面与植被树干表面贴合，沿软管纵向剪掉一部分，一般为软管周长的1/4-1/3；用粘合剂将pvc软管剪开部分固定在树干上；将固定带缠绕在植被树干上固定pvc管；将pvc软管的末端伸入倒置漏斗上端，将倒置漏斗扣在翻斗式径流传感器的上端,将翻斗式径流传感器放在集水桶上端，将集水桶水平放置并用防水玻璃胶将导管固定于翻斗式径流传感器进水口；通过供电装置对翻斗式径流计供电；通过采集记录器采集数据。

7.根据权利要求6所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测方法，其特征在于：将pvc软管被剪开部分削薄，使pvc软管被剪开部分的内表面与植被树干表面呈锐角平滑过渡。

8.根据权利要求6所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测方法，其特征在于：用胶带将植被树干表面与pvc软管被剪开部分的内表面粘合。

9.根据权利要求6所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测方法，其特征在于：将钢丝穿过pvc软管缠绕固定在植被树干上。

10.根据权利要求6所述的一种融合集总与分布的树干径流量观测方法，其特征在于：将卡箍固定在pvc软管上，将钢丝穿过卡箍的螺栓缠绕固定在植被树干上。

技术总结
本发明公开了一种融合集总与分布的树干径流量观测系统及方法，包括pvc软管、翻斗式径流计、倒置漏斗、集水桶、供电装置、固定带、粘合剂和防水玻璃胶，pvc软管缠绕在树干上，翻斗式径流计包括翻斗式径流传感器和采集记录器，翻斗式径流传感器的上端与倒置漏斗的敞口底面连接，集水桶水平放置在翻斗式径流传感器的底部，集水桶的的导管通过防水玻璃胶固定于翻斗式径流传感器进水口，供电装置与采集记录器连接，粘合剂将pvc软管粘合在植被树干上，固定带缠绕在植被树干上将pvc软管固定。本发明结构简单、集实时过程监测与总量监测于一体，可加强数据采集的精度，适用于野外不同胸径植被树干径流的长期固定监测。

技术研发人员：曹建生,孙天妙,阳辉,朱春雨,赵宇寒
受保护的技术使用者：中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12