專利名稱：水旱輪作條件下的徑流收集管和徑流收集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能夠同時適用于水田、旱田和水旱輪作條件下的徑流收集管和相 應(yīng)的徑流收集裝置。屬于農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水土流失、面源污染、農(nóng)林地養(yǎng)分流失、污染物和養(yǎng)分的壤中遷移是目前我國生態(tài)、 環(huán)境、農(nóng)林業(yè)所面臨的嚴峻問題，而徑流是這些過程的引發(fā)者和主要載體。因此，人們十 分重視對徑流的研究和監(jiān)測，僅我國自1994年到目前為止，在各類自然科學期刊上發(fā)表 的與徑流有關(guān)的學術(shù)論文達到了一萬余篇(通過對《中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)》的檢 索得到)，其中農(nóng)田徑流600余篇，這些論文來自全國近500個科研機構(gòu)(含大學)，廣 泛涉及到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、生態(tài)、水土保持、水文、地質(zhì)等學科領(lǐng)域。可見，對徑流的 研究是十分重要的。
目前我國關(guān)于農(nóng)田徑流監(jiān)測方法存在以下主要缺點(中國專利申請?zhí)?0128153.4，公 開號CN 1361411A對此有所述及)
1) 在測量過程中，容易受到外界環(huán)境的影響(如風速、水位、自記水位計的本身誤 差等)，所得數(shù)據(jù)可靠度不足。
2) 對于水旱輪作地區(qū)，同一徑流池不能夠?qū)ν坏貕K進行長期簡單易行的監(jiān)測。
3) 對監(jiān)測面積會有不同程度的要求，面積小，代表性不強；面積大，收集徑流水比 較困難。
4) 部分方法對檢測裝置要求條件太高， 一般難以滿足。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種同時適用于水田、旱田和水旱輪作條件下的徑流收集 管和相應(yīng)的徑流收集裝置。
上述徑流收集管為四通管，包含三個進水口和一個出水口；其外形可以呈"上"字形 結(jié)構(gòu)，"上"字形左側(cè)的一個開口為出水口，右側(cè)的三個開口為進水口，如附圖l所示；
其可由兩個三通管和五根直管組合而成。
進水口可以封閉，各個進水口并非必須同時使用，不用時用配套的蓋子蓋好，防止因 降水、雜物等產(chǎn)生誤差。
進水口一的進水高度和田埂的排水高度一致，其管口一般在地表面以上6-10cm;進水 口二的進水高度和地面高度一致；當田間有排水溝時，進水口三的進水高度與田間排水溝 的排水高度一致，我國南方地區(qū)一般溝深為15cm左右。所謂的進水高度指的是能使進水 設(shè)備開始進水的最低水位高度(距離地面)，排水高度指的是能使排水設(shè)備開始排水的最 低水位高度(距離地面)。在具體使用時應(yīng)當根據(jù)當?shù)鼐唧w情況調(diào)節(jié)各進水口的高度使之 滿足要求。
本實用新型還提供了一種使用上述徑流收集管的徑流收集裝置，其包含至少一個徑流 池和至少一個上述徑流收集管；每個徑流池包含至少一個上述徑流收集管。也就是說，同 一個徑流池可以包含多個徑流收集管用于收集較大范圍內(nèi)的徑流，同時不同的徑流池可以 組合在一起使用，如附圖3和4所示。
上述徑流池底部可設(shè)有排水凹槽，連通徑流池外部，便于排放徑流液以清洗徑流池。 對于組合在一起使用的徑流池而言，可以將各個徑流池中的排水凹槽互相連接，便于管理 取樣，能夠順利迅速將徑流池中液體排凈。
如果徑流池為立方體結(jié)構(gòu)，則排水凹槽位于底面?zhèn)冗吿庉^好。
上述徑流收集裝置還可以包含至少一個抽排池。用于將徑流池中的徑流液統(tǒng)一排到抽 排池中，便于洗凈徑流池。抽排池可以位于徑流池組合的最外側(cè)， 一般較徑流池深20cm 左右，地面以上高度與徑流池高度相同。抽排池寬度可與徑流池相同，長度可短于徑流池， 具體尺寸可根據(jù)實際情況而定。
上述徑流池還可以含有水面高度刻度線，比如在池壁上刻劃記錄線，用于直接記錄讀 取徑流量，準確度根據(jù)具體需要而定。
上述徑流池應(yīng)含蓋，在未采樣時，將徑流池用蓋子蓋住，降低因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的誤 差，且可以防止雜物等污染池內(nèi)徑流液。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型裝置的優(yōu)勢在于
a) 本實用新型基于徑流池法，解決了由于水旱輪作中徑流液水位高低不同造成的對 于同一徑流池設(shè)施不能對同一塊水旱輪作田地做出周期性的測量的問題，可以更全面的監(jiān) 測作物生長周期中徑流情況；
b) 本實用新型裝置操作簡單，不同種植時期選擇不同的進水口，即可滿足需要； C)本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可滿足不同地形的要求。

圖1為本實用新型徑流收集管簡圖； 圖2為本實用新型徑流收集裝置簡圖； 圖3為平原地區(qū)地表徑流收集示意圖； 圖4為山地丘陵地區(qū)地表徑流收集示意圖； 圖5為水旱輪作條件下的徑流收集示意圖； 圖6為水田條件下的徑流收集示意圖； 圖7為旱田條件下的徑流收集示意圖8為平原區(qū)或山地丘陵區(qū)稻田、壩地帶有抽排池的徑流收集示意圖； 射
1.進水口一； 2.進水口二； 3.進水口三；4.出水口； 5.蓋子；6.排水凹槽; 7.防水墻；8.徑流池蓋；A.徑流收集管；B.徑流池；C.小區(qū)；D.抽排池
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述 1.徑流池
1.1徑流池數(shù)量與排列不論平原區(qū)(圖3)還是山地丘陵區(qū)(圖4)，每個小區(qū)均對 應(yīng)一個徑流池，用來收集小區(qū)徑流水。為迅速排空徑流池內(nèi)的積水，便于清洗徑流池，平
原區(qū)或山地丘陵區(qū)稻田、壩地可在徑流池最外側(cè)加做一個抽排池(圖8)。山地丘陵區(qū)坡
耕地則無需抽排池，直接利用排水凹槽排水。
1.2徑流池容積以能夠容納當?shù)貑螆鲎畲蟊┯晁a(chǎn)生的徑流量來確定徑流池的大小。
根據(jù)徑流小區(qū)的面積、單場暴雨量及其產(chǎn)流量來確定徑流池的大小。如小區(qū)面積30m2，單 場最大暴雨以80mm、產(chǎn)流量按50mm計(根據(jù)各地的產(chǎn)流系數(shù)確定)，池容積為 30x50+1000-1.5m3。徑流池的長、寬、深可根據(jù)實際情況而定， 一般地表以下池深為 100~120cm，地表以上高度為20cm。徑流池長度為小區(qū)長度的一半，寬度一般為80~120cm。
1.3徑流池結(jié)構(gòu)徑流池壁為磚、水泥墻體，池底用混凝土澆筑而成(如附圖2所示)；
池壁為單磚或雙磚結(jié)構(gòu)，用水泥粉砌磚墻的內(nèi)、外壁，粉砌厚度為1.5cm。粉刷過程中必
須做好防滲處理，務(wù)必確保各個徑流池規(guī)格完全相同，不漏水、不滲水。
1.4排水凹槽用混凝土澆筑徑流池底時，沿徑流池串聯(lián)方向，在緊貼墻壁一側(cè)做一
條10cm寬、10cm深的凹槽，在兩個徑流池之間的池壁對應(yīng)位置，埋設(shè)直徑為5cm PVC 管，連通到抽排池。此凹槽用來排空每一個徑流池的積水。正常情況下，PVC管兩側(cè)用蓋 旋緊；排水時擰開，使各個徑流池的積水排至抽排池，然后用抽水機排水。
1.5標桿尺為方便、準確計量徑流水量，應(yīng)配備一個標桿尺(最小刻度為mm)， 或者在一根PVC管(確保垂直、不打彎)上綁縛一個鋼巻尺，或在徑流池壁上標記刻劃尺 度。徑流池底部面積與徑流水高度的乘積，再加上凹型槽部分的體積，即為徑流水量。根 據(jù)徑流量、徑流液中的氮、磷、農(nóng)藥的濃度，即可算出流失的氮、磷和農(nóng)藥量。
1.6徑流池蓋徑流池表面應(yīng)鋪設(shè)硬質(zhì)、防雨遮蓋設(shè)施，既可防止雨水、灰塵落入， 也防止人和動物不慎跌落。例如使用石棉水泥蓋板，防止雨水及雜物進入徑流池。
2. 徑流收集管
徑流收集管的安裝位置恰當與否直接關(guān)系到地表徑流監(jiān)測試驗的成敗。 一般來講，徑 流收集管安裝在監(jiān)測小區(qū)與徑流池相連一邊、靠近小區(qū)中間的位置(圖3， 4)。任何類型 監(jiān)測試驗中，各個小區(qū)的徑流收集管高度必須保持一致。
2.1水旱輪作監(jiān)測試驗徑流收集管由直徑為5cm的PVC管和兩個三通管連接而成。 自上而下的三個進水口分別用于收集水稻灌水期、曬田期(或休閑期)和旱作生長期(如 小麥、油菜等)產(chǎn)生的徑流水。在某一時期，只用其中一個進水口，其余兩個進水口務(wù)必 用蓋子旋緊。
2.2水田監(jiān)測試驗對于單季稻、雙季稻等全年只種水稻的地塊，可將徑流收集管的 進水口三關(guān)閉(圖6)。進水口一和進水口二分別用于水稻生長期、曬田期(或休閑期)。 在某一時期，只用其中一個進水口，另一個進水口務(wù)必用蓋子旋緊。
2.3旱地平原與坡耕地監(jiān)測試驗對于沒有田間排水溝的旱地平原區(qū)和山地丘陵區(qū)來 講，可將徑流收集管的進水口一和三關(guān)閉(附圖7)。
3. 抽排池
抽排池位于徑流池最外側(cè)， 一般較徑流池深20cm左右，在地表以下120~150cm，地 面以上高度與徑流池高度相同，為20cm。抽排池寬度與徑流池相同，長度可短于徑流池， 具體尺寸可根據(jù)實際情況而定。
權(quán)利要求1.一種徑流收集管，其特征在于，包含一個出水口和三個可以封閉的進水口，所述三個進水口的高度不同。
2. 如權(quán)利要求1所述的徑流收集管，其特征在于，進水口一的進水高度和田埂的排 水高度一致；進水口二的進水高度和地面高度一致；進水口三的進水高度與田間排水溝的 排水高度一致。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的徑流收集管，其特征在于，該徑流收集管呈"上"字形 結(jié)構(gòu)，該"上"字形結(jié)構(gòu)對應(yīng)的左側(cè)開口為出水口，右側(cè)開口為進水口。
4. 一種徑流收集裝置，其特征在于，包含至少一個徑流池和至少一個徑流收集管； 所述徑流收集管包括一個出水口和三個可以封閉的進水口，所述三個進水口的高度不同； 每個徑流池與至少一個所述徑流收集管的出水口連通。
5. 如權(quán)利要求4所述的徑流收集裝置，其特征在于徑流池底部設(shè)有排水凹槽，該排 水凹槽連通徑流池外部。
6. 如權(quán)利要求5所述的徑流收集裝置，其特征在于所述徑流池為多個，各個徑流池 中的排水凹槽互相連接。
7. 如權(quán)利要求5所述的徑流收集裝置，其特征在于所述徑流池為立方體結(jié)構(gòu)，排水 凹槽位于徑流池的底面?zhèn)冗吿帯?br> 8. 如權(quán)利要求4所述的徑流收集裝置，其特征在于所述徑流池含有水面高度刻度線。
9. 如權(quán)利要求4所述的徑流收集裝置，其特征在于所述徑流池含蓋。
10. 如權(quán)利要求6所述的徑流收集裝置，其特征在于還包含至少一個抽排池，和所 述排水凹槽的出水口相連接，用于收納所述徑流池排出的徑流液。
專利摘要本實用新型公開了一種能夠同時適用于水田、旱田和水旱輪作條件下的徑流收集管和相應(yīng)的徑流收集裝置，屬于農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域。本實用新型徑流收集管為四通管，包含三個進水口和一個出水口，其外形可以呈“上”字形結(jié)構(gòu)，進水口一的進水高度和田埂的排水高度一致，進水口二的進水高度和地面高度一致；進水口三的進水高度與田間排水溝的排水高度一致；本實用新型還提供了一種使用本實用新型徑流收集管的徑流收集裝置，其包含至少一個徑流池，每個徑流池包含至少一個本實用新型徑流收集管。本實用新型適用于水田、旱田和水旱輪作條件下的徑流收集和監(jiān)測。
文檔編號G01N33/24GK201196606SQ20082007957
公開日2009年2月18日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者斌 習, 任天志, 何丙輝, 劉光榮, 劉宏斌, 強 左, 張云貴, 李志宏, 紀雄輝, 范先鵬 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所;西南大學;北京市農(nóng)林科學院;湖北省農(nóng)業(yè)科學院植保土肥研究所;江西省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所;湖南省土壤肥料研究所