專利名稱：一種包裹式樹干流測定裝置及其測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于林業(yè)氣象觀測儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種包裹式樹干流測定裝置及其測定方法。
背景技術(shù)：
在林業(yè)氣象、森林水文、水土保持等方面的科研工作中經(jīng)常需要了解森林生態(tài)系統(tǒng)中降雨各部分(如林內(nèi)降雨、樹冠截留、樹干流等)的時空變化特性。樹干流作為森林中降雨的重要組成部分，一直是降雨監(jiān)測研究中的重點之一。根據(jù)文獻和實際使用情況，目前樹干流測定的方法和裝備基本上為兩種。一種是橡皮管螺旋式纏繞樹干截留法，即按林木胸徑進行分級，每個徑級選取2 3株樹形和樹冠 有代表性的作為標準木，在林木距地面I. 3m處，用剖開的橡皮管螺旋形纏繞至樹干基部，用鋼釘將橡皮管固定在樹干上，用浙青、膠泥等防水材料填補其縫隙，最下端的半圓管接到地面上的集水裝置(如塑料桶或水泥池)中。另一種是塑料圍兜法，具體思路為在處理過的光滑樹干上纏繞塑料布，同時光滑樹干上端的塑料布再由彈性膜纏繞，并用鐵絲固定，形成不透水層；然后，將塑料布上緣下卷包裹彈性膜；再次，將塑料布下緣向上兜起并用鐵絲固定；最后，通過導(dǎo)管引導(dǎo)塑料圍兜的水進入集水裝置(如塑料桶或水泥池)。橡皮管螺旋式纏繞樹干以收集樹干流的缺點是1)測定裝置對樹干流的截取路徑過長，使得橡皮管與樹干的固定銜接對樹干造成大量的機械損傷；2)橡皮管與樹干的間隙較大，其防滲漏填補處理相當困難；3)樹干流的輸導(dǎo)限于狹窄的橡皮管通道，容易使樹干流外溢，致使收集到的樹干流小于實際值。塑料圍兜纏繞樹干以收集樹干流的缺點是1)在不透水層與樹干的閉合處，一是難以確保樹干流沿樹干的少量下滲，另一方面由于塑料布需要外卷包裹彈性膜，致使這個透水層與樹干間存在一個不能排水的凹槽，這些方面都勢必會擴大該方法的誤差；2)所用的塑料布材質(zhì)差，易老化，易損壞，且對樹干流臨時儲蓄的力學(xué)支撐有限，不能長時間重復(fù)利用；3)塑料布圍兜與樹枝、樹枝與導(dǎo)水管之間的銜接不明確，缺乏科學(xué)嚴謹性；4)用鐵絲綁緊塑料布的方法很容易在安裝過程中造成塑料布破裂或損壞，起不到應(yīng)有的承接樹干流的作用；同時用鐵絲綁緊塑料布的方法，因鐵絲很容易生銹，常導(dǎo)致塑料圍兜滑落，實驗失敗。以上兩種樹干流的儲蓄裝置均為塑料桶或水泥池。塑料水桶易老化，需經(jīng)常更新，重復(fù)利用率低，而且很容易遭到自然和人為的破壞；同時，塑料水桶的儲水容積都是固定的，當遇特大暴雨時，塑料桶很容易裝滿而外溢，導(dǎo)致試驗和觀測失敗。而水泥池做盛水裝置時，由于坡面整平和水泥池建設(shè)不僅會破壞地面植被，而且費時、費力、成本高，而且用水泥池存儲樹干流的過程中極易受外界環(huán)境影響，尤其是水泥池未加蓋時，降雨可直接進入到水池中，從而造成樹干流觀測誤差。以上兩種樹干流收集方法雖然不同，但樹干流測定方法都相同，即都是通過導(dǎo)管把收集的樹干流水引入地面上的水桶或水泥池中進行人工觀測(將收集到盛水設(shè)備中的水通過量筒、量杯等來測定水量)。由于一般的量筒或量杯都較小，所以需要多次將盛水設(shè)備的水注入量水設(shè)備中，容易使水灑落進而導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)的不準確；同時測量過程繁雜，容易引起漏記或記錯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種包裹式樹干流測定裝置及其測定方法，以解決樹干流收集和測量的實際需求，為準確量化森林林內(nèi)降雨的時空分配規(guī)律提供技術(shù)支撐。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種包裹式樹干流測定裝置，其特征在于包括熱塑性聚氨酯復(fù)合材料、一級導(dǎo)水 管、二級導(dǎo)水管、排水管和水表；所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料包裹住光滑樹干并固定，在熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上開一個垂向孔，將一級導(dǎo)水管插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上預(yù)先鉆好的垂向孔中，上端與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料齊平，下端連接二級導(dǎo)水管，二級導(dǎo)水管末端連接水表一端，水表另一端連接排水管。所述用耐候性尼龍扎線帶分別固定熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的上端、中部和下端。所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端以及一級導(dǎo)水管管口上端削成內(nèi)傾斜斜面，優(yōu)選削成45°的內(nèi)傾斜斜面。所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與樹干之間、熱塑性聚氨酯復(fù)合材料兩鄰邊結(jié)合處及熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與一級導(dǎo)水管管口之間的縫隙，用玻璃膠粘補。所述在一級導(dǎo)水管上端管口處放置并固定過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)材料為不銹鋼。所述一級導(dǎo)水管材料為硬性PVC管；二級導(dǎo)水管和排水管材料為軟性PVC管。一種上述的包裹式樹干流測定裝置的測定方法，包括以下步驟(I)在樣地選擇不同徑級的標準木；(2)在距離地面I. 3m處，不傷及樹干主要水養(yǎng)運輸通道的前提下，使露出寬度為20cm的光滑樹干；(3)用熱塑性聚氨酯復(fù)合材料包裹住光滑樹干，并用耐候性尼龍扎線帶分別捆住熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的上端、中部和下端，以熱塑性聚氨酯復(fù)合材料不脫落下滑為準；(4)將一級導(dǎo)水管插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上預(yù)先鉆好的垂向孔，上端與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料齊平，下端連接二級導(dǎo)水管；(5)依次勒緊熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上、中、下三處的扎線帶；(6)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端以及一級導(dǎo)水管管口上端削成45°的內(nèi)傾斜斜面；(7)用玻璃膠分別粘補熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與樹干間、熱塑性聚氨酯復(fù)合材料兩鄰邊結(jié)合處及熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與一級導(dǎo)水管管口間的縫隙；(8)將水表一端連接在二級導(dǎo)水管上，另一端連接排水管。本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明在處理光滑后的樹干外圍，包裹一種具有防水、耐老化、伸縮性強、易彎曲等特性的熱塑性聚氨酯復(fù)合材料以收集樹干流，用耐候性尼龍扎線帶將熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端、中部和下端初步固定在樹干上；熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的彎曲度好，可適應(yīng)樹干的不光滑表面；它的強伸縮性可使材料能夠隨著樹干的生長(變粗)而伸長，不至于導(dǎo)致材料破裂而無法獲取樹干流；它的耐老化性可以使該材料在野外使用若干年之久，減少了實驗投資。其次，將一級導(dǎo)水管插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁中預(yù)先鉆好的垂向孔洞，上端與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料齊平，下端連接二級導(dǎo)水管；將熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端和一級導(dǎo)水管上端同時削成45°的內(nèi)傾斜斜面(斜面朝向樹干)，用于截取和導(dǎo)引樹干流，并防止樹干流外溢。再次，在一級導(dǎo)水管上端管口處放置并固定過濾網(wǎng)，可防止雜物進入導(dǎo)致導(dǎo)水管和水表的阻塞；最后，將家用自來水水表一端連接在二級導(dǎo)水管上，另一端連接排水管，利用水表的前后兩次讀數(shù)之差直接讀出場降雨的樹干流總量，代替了傳統(tǒng)測量中，先用塑料桶或水泥池收集樹干流、再用普通量筒來測量水量的方法。新裝置和測量方法代替了傳統(tǒng)用的塑料桶的易損耗、易老化的缺點，以及克服了當場降雨量過大時，塑料桶容易盛滿水而外溢， 導(dǎo)致無法獲取準確樹干流數(shù)據(jù)的缺點；也可克服用水泥池作為集水設(shè)備的缺點，如造價高、地表擾動大等。所以這種用水表測量樹干流的方法大大簡化了樹干流收集和測定的步驟，并能保證獲得所需要的實驗數(shù)據(jù)，而且可以根據(jù)實驗要求準確記錄實驗要求時段(如年、雨季、月、日、場暴雨)內(nèi)的樹干流量。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，I-熱塑性聚氨酯復(fù)合材料、2-—級導(dǎo)水管、3-二級導(dǎo)水管、4-排水管、5-水表、6-樹干、7-扎線帶、8-內(nèi)傾斜斜面、9-過濾網(wǎng)。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。一種包裹式樹干流測定裝置，其特征在于包括熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I、一級導(dǎo)水管2、二級導(dǎo)水管3、排水管4和水表5 ;所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I包裹住光滑樹干并固定，在熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上開一個垂向孔，將一級導(dǎo)水管2插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I壁上預(yù)先鉆好的垂向孔洞中，上端與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I齊平，所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I上端以及一級導(dǎo)水管2管口上端削成內(nèi)傾斜斜面8 ;傾斜的角度為15-75°，優(yōu)選削成45°的內(nèi)傾斜斜面，由此樹干流水方便積聚，并易于沿著一級導(dǎo)水管2下流。一級導(dǎo)水管2下端連接二級導(dǎo)水管3，二級導(dǎo)水管3末端連接水表5 —端，水表5另一端連接排水管4，水流通過水表5計量后流出。所述用耐候性尼龍扎線帶7分別固定熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I的上端、中部和下端，綁扎牢固，不脫落。所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I與樹干6之間、熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I兩鄰邊結(jié)合處及熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I與一級導(dǎo)水管2管口之間的縫隙，用玻璃膠粘補，使得樹干流不會從這些縫隙流走，而導(dǎo)致計量結(jié)果有誤。
所述在一級導(dǎo)水管2上端管口處放置并固定過濾網(wǎng)9，過濾網(wǎng)9材料為不銹鋼，用于攔截樹葉、樹枝等枯落物和其他雜物，避免導(dǎo)水管阻塞。所述一級導(dǎo)水管2材料為硬性PVC管，方便插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁中；二級導(dǎo)水管3和排水管材料為軟性PVC管，易于各部件之間連接。包裹式樹干流測定方法可按如下步驟依次進行(I)在樣地選擇不同徑級的標準木；(2)在距離地面I. 3m處，不傷及樹干6主要水養(yǎng)運輸通道的前提下，用刀向下削除粗糙樹皮及溝壑，使之露出寬度為20cm的光滑樹干；(3)用熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I包裹住光滑樹干6，并用耐候性尼龍扎線帶7分別捆住熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I的上端、中部和下端，初步將熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I包裹在樹干6上，松緊程度以熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I不脫落下滑為準； (4)將一級導(dǎo)水管2插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I壁上的垂向孔中，上端與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I齊平，下端連接二級導(dǎo)水管3 ；(5)依次勒緊熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I上、中、下三處的耐候性尼龍扎線帶7 ；(6)將熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I以及一級導(dǎo)水管2管口用美工刀上端削成45°的內(nèi)傾斜斜面，以利于截取和導(dǎo)引樹干流，并防止樹干流外溢；(7)粘補縫隙，用玻璃膠分別粘補熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I與樹干6間、熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I兩鄰邊結(jié)合處及熱塑性聚氨酯復(fù)合材料I與一級導(dǎo)水管2管口間的縫隙；(8)安裝過濾網(wǎng)，在一級導(dǎo)水管2上端管口處放置并固定過濾網(wǎng)9，用于攔截樹葉、樹枝等枯落物和其他雜物，避免導(dǎo)水管阻塞，影響水表5的正常運行，并且每場降雨后及時清除枯落物和雜物；(9)安裝水表5，將水表5 —端連接在二級導(dǎo)水管3上，另一端連接排水管。其中具體的熱塑性聚氨酯復(fù)合材料包裹厚度為4cm，寬為20cm，長度根據(jù)樹徑而定；在熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的厚度上垂向鉆一個直徑為2cm的孔；一級導(dǎo)水管材料為硬性PVC管，長30cm，外徑2cm ;二級導(dǎo)水管和排水管材料為軟性PVC管，內(nèi)徑2cm，長分別為120 200cm和30 50cm ;過濾網(wǎng)材料為不銹鋼，孔徑0. 15cm，面積以覆蓋一級導(dǎo)水管上端管口為準。
權(quán)利要求
1.一種包裹式樹干流測定裝置，其特征在于包括熱塑性聚氨酯復(fù)合材料、耐候性尼龍扎線帶、一級導(dǎo)水管、二級導(dǎo)水管、排水管和水表；所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料包裹住光滑樹干，并用耐候性尼龍扎線帶固定，在熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上開一個垂向孔，將一級導(dǎo)水管插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上的垂向孔中，上端與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料齊平，下端連接二級導(dǎo)水管，二級導(dǎo)水管末端連接水表一端，水表另一端連接排水管；所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端以及一級導(dǎo)水管管口上端削成內(nèi)傾斜斜面。
2.如權(quán)利要求I所述的包裹式樹干流測定裝置，其特征在于所述一級導(dǎo)水管上端管口處放置并固定過濾網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求I所述的包裹式樹干流測定裝置，其特征在于用耐候性尼龍扎線帶分別固定熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的上端、中部和下端。
4.如權(quán)利要求I所述的包裹式樹干流測定裝置，其特征在于所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與樹干之間、熱塑性聚氨酯復(fù)合材料兩鄰邊結(jié)合處及熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與一級導(dǎo)水管管口之間的縫隙，用玻璃膠粘補。
5.如權(quán)利要求I所述的包裹式樹干流測定裝置，其特征在于所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端以及一級導(dǎo)水管管口上端削成45°的內(nèi)傾斜斜面。
6.如權(quán)利要求I所述的包裹式樹干流測定裝置，其特征在于所述一級導(dǎo)水管材料為硬性PVC管；二級導(dǎo)水管和排水管材料為軟性PVC管。
7.—種如權(quán)利要求1-6之一所述的包裹式樹干流測定裝置的測定方法，包括以下步驟 (1)在樣地選擇不同徑級的標準木； (2)在距離地面I.3m處，不傷及樹干主要水養(yǎng)運輸通道的前提下，使標準木露出寬度為20cm的光滑樹干； (3)用熱塑性聚氨酯復(fù)合材料包裹住光滑樹干，并用耐候性尼龍扎線帶分別捆住熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的上端、中部和下端，以熱塑性聚氨酯復(fù)合材料不脫落下滑為準； (4)在熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上開一個垂向孔，將一級導(dǎo)水管插入熱塑性聚氨酯復(fù)合材料壁上的垂向孔中，上端與熱塑性聚氨酯復(fù)合材料齊平，下端連接二級導(dǎo)水管； (5)依次勒緊熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上、中、下三處的耐候性尼龍扎線帶； (6)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端以及一級導(dǎo)水管管口上端削成內(nèi)傾斜斜面； (7)用玻璃膠分別粘補熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與樹干間、熱塑性聚氨酯復(fù)合材料兩鄰邊結(jié)合處及熱塑性聚氨酯復(fù)合材料與一級導(dǎo)水管管口間的縫隙； (8)將水表一端連接在二級導(dǎo)水管上，另一端連接排水管。
8.如權(quán)利要求7所述的包裹式樹干流測定裝置的測定方法，其特征在于在一級導(dǎo)水管上端管口處放置并固定過濾網(wǎng)。
9.如權(quán)利要求8所述的包裹式樹干流測定裝置的測定方法，其特征在于所述過濾網(wǎng)材料為不銹鋼，覆蓋在一級導(dǎo)水管上端管口。
10.如權(quán)利要求7所述的包裹式樹干流測定裝置的測定方法，其特征在于所述熱塑性聚氨酯復(fù)合材料上端以及一級導(dǎo)水管管口上端削成45°的內(nèi)傾斜斜面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包裹式樹干流測定裝置及其測定方法，在處理光滑后的樹干外圍包裹熱塑性聚氨酯復(fù)合材料，并將其初步固定；將一級導(dǎo)水管插入該復(fù)合材料預(yù)先鉆好的垂向孔洞中，上端與該復(fù)合材料齊平，下端連接二級導(dǎo)水管；將該復(fù)合材料固定結(jié)實，并將其上端和一級導(dǎo)水管上端同時削成內(nèi)傾斜斜面；用玻璃膠分別粘補該復(fù)合材料與樹干間、該復(fù)合材料兩端結(jié)合處及復(fù)合材料與一級導(dǎo)水管管口間的縫隙；在一級導(dǎo)水管上端口處固定過濾網(wǎng)；將自來水水表一端連接在二級導(dǎo)水管上，另一端連接排水管。該裝置及其測定方法在收集樹干流、測定樹干流量方面具有很大的創(chuàng)新，大大簡化了測定方法和步驟，而且可以根據(jù)實驗要求準確地記錄實驗要求時段內(nèi)的樹干流量。
文檔編號G01F15/07GK102778259SQ20111042817
公開日2012年11月14日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者云雷, 劉李霞, 朱悅, 次仁曲西, 畢華興, 潘迪, 王曉燕, 許華森, 高路博, 鮑彪 申請人:北京林業(yè)大學(xué)