一種測定草冠截留量的裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測定草冠截留量的裝置及其方法，涉及林業(yè)氣象觀測儀器【技術(shù)領(lǐng)域】。所述裝置包括雙環(huán)裝置（5）和其下方的徑流接收裝置（8）；所述雙環(huán)裝置（5）為兩個(gè)同心無蓋圓柱體，包括最外側(cè)的外環(huán)（1）和位于外環(huán)內(nèi)側(cè)的內(nèi)環(huán)（2）；所述內(nèi)環(huán)（2）高度低于外環(huán)（1），內(nèi)環(huán)底面為網(wǎng)格篩（4），側(cè)面有透水孔（3）；所述徑流接收裝置（8）包括接收漏斗（6）和其下方的接收桶（7）。所述方法，包括鋪濾紙、填土、撒種、設(shè)定人工降雨設(shè)備的參數(shù)、往外環(huán)內(nèi)加水、記錄接收桶中的水深、計(jì)算等步驟。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。該方法也比較簡單，省時(shí)省力，還不容易受觀測方法以及風(fēng)的影響，整個(gè)操作過程產(chǎn)生的誤差較小。
【專利說明】一種測定草冠截留量的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及林業(yè)氣象觀測儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種不同類型草在不同降雨條件及不同蓋度下的草冠截留量的測定裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在從降雨到徑流的過程中，根據(jù)水量平衡原理，只有準(zhǔn)確的知道草冠截留量的大小，才能計(jì)算得出徑流量。能否準(zhǔn)確的測定相應(yīng)草本植物在一定蓋度下的截留量，直接影響到其草冠截留能力的評(píng)估以及草地產(chǎn)流的準(zhǔn)確預(yù)測。
[0003]目前，草業(yè)、林業(yè)等科學(xué)研究主要采用的是擦拭法來進(jìn)行草冠截留的測定，該方法利用質(zhì)量差原理，在降雨小區(qū)中取樣，對(duì)降雨后草冠上所截留的水分用高分子吸水材料進(jìn)行吸附，然后再利用高分子吸水材料前后的質(zhì)量差來計(jì)算草冠截留的雨量。該方法對(duì)操作者要求較高，容易受觀測方法以及風(fēng)的影響，未能對(duì)草本冠層存儲(chǔ)能力加以明確界定。誤差主要來自于試驗(yàn)區(qū)取樣誤差、稱量誤差、以及草冠被吸附后與降雨前的濕度難以達(dá)到一致和擦拭過程中草冠懸珠掉落導(dǎo)致的誤差。而且，擦拭過程耗時(shí)耗力，帶來諸多不便。
[0004]另外，也有學(xué)者采用過其他方法進(jìn)行草冠截留量的測定，例如將草本層下方收集區(qū)的土壤表面去掉并在草本冠層下方覆蓋薄膜，然后測定到達(dá)草本層下方收集區(qū)的水量。國內(nèi)研究者利用相似的方法，將去掉土塊的草皮塊放置于雨量計(jì)上方的雨量筒內(nèi)，噴水模擬降雨后測得集水器所收集的滲透雨量。國外有研究者將土壤表面用Neoprene——氯丁橡膠，以氯丁二烯為主要原料進(jìn)行α-聚合而生產(chǎn)的合成橡膠封住后測定地表徑流以確定截留的水量，相同的方法也見于相關(guān)國內(nèi)研究，不過這種研究方法的難點(diǎn)在于徑流水分的坡面收集和避免水分向土壤下滲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種準(zhǔn)確、可操作性強(qiáng)的測定草冠截留量的裝置及其方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種測定草冠截留量的裝置包括雙環(huán)裝置和其下方的徑流接收裝置；
[0008]所述雙環(huán)裝置為兩個(gè)同心無蓋圓柱體，包括最外側(cè)的外環(huán)和位于外環(huán)內(nèi)側(cè)的內(nèi)環(huán)；所述內(nèi)環(huán)高度低于外環(huán)，內(nèi)環(huán)底面為網(wǎng)格篩，側(cè)面有透水孔；
[0009]所述徑流接收裝置包括接收漏斗和其下方的接收桶。
[0010]所述外環(huán)、內(nèi)環(huán)和接收桶上均設(shè)有刻度。
[0011]所述外環(huán)、內(nèi)環(huán)和接收桶刻度從下往上增大。
[0012]一種利用所述裝置測定草冠截留量的方法，包括如下步驟:
[0013](I)在面積SS1內(nèi)環(huán)底面鋪上一張與電鍍?yōu)V紙，并且緊貼內(nèi)環(huán)側(cè)壁內(nèi)側(cè)墊上電鍍?yōu)V紙；
[0014](2)在內(nèi)環(huán)內(nèi)填土并壓實(shí)到自然狀態(tài)下容重，填土高度低于內(nèi)環(huán)高度；[0015](3)在內(nèi)環(huán)的土中均勻撒播所要測定的草種；
[0016](4)在草種生長期間，設(shè)定人工降雨設(shè)備的參數(shù)，保持徑流接收裝置的底面干燥并在底面鋪上水分檢測試紙；
[0017](5)將雙環(huán)裝置放置在徑流接收裝置的頂端，往外環(huán)內(nèi)加水，直到內(nèi)外環(huán)水位高度淹沒土壤且在草冠以下，同時(shí)維持內(nèi)外環(huán)水位不變直到徑流接收裝置底面的水份檢測試紙變色，土壤孔隙全部被水所沖填，成為水流通道，這時(shí)停止加水；
[0018](6)待外環(huán)的水位下降與土壤表面齊平時(shí)，記錄此時(shí)接收桶中的水深為W1 ；[0019](7)在測定裝置上人工降雨，降雨量為P，降雨通過草冠和土壤孔隙，被徑流接收裝置收集，降雨接收面積為外環(huán)面積S2 ；
[0020](8)降雨結(jié)束后，待外環(huán)的水位恢復(fù)到降雨之前的水位，將雙環(huán)裝置從徑流接收裝置上移開，并記錄此時(shí)接收桶中的水位為W2 ；
[0021](9)根據(jù)水量平衡原理計(jì)算得出該種降雨條件下草冠的截流量I和截留率P，I=P-VW1 ;截留率:P 0Zo=IS2PS10
[0022]所述步驟(1)中內(nèi)環(huán)側(cè)壁上的濾紙高度與內(nèi)環(huán)高度相同。
[0023]所述步驟(2)內(nèi)環(huán)中填土的高度低于內(nèi)環(huán)高度2-3cm。
[0024]所述步驟(7)的降雨強(qiáng)度≤50mm/h。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026]本發(fā)明所述的一種測定草冠截留量的裝置及其方法，首先，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，只包括圓柱形的雙環(huán)裝置和其下方的徑流接收裝置，操作方便，對(duì)操作者技術(shù)要求較低。
[0027]同時(shí)，從整個(gè)操作過程來看，該方法也比較簡單，省時(shí)省力。另外，由于采用該裝置，幾乎所有的測量水分都會(huì)予以保留，幾乎剔除所有人為和自然的影響，即還不容易受觀測方法以及風(fēng)的影響，能夠?qū)Σ荼竟趯哟鎯?chǔ)能力加以明確界定，整個(gè)操作過程產(chǎn)生的誤差較小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]以下結(jié)合附圖來具體說明本發(fā)明所述的一種測定草冠截留量的裝置。
[0029]圖1為一種測定草冠截留量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為雙環(huán)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為徑流接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中:1、外環(huán)，2、內(nèi)環(huán)，3、透水孔，4、網(wǎng)格篩，5、雙環(huán)裝置，6、接收漏斗，7接收桶，
8、徑流接收裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1-圖3所示，一種測定草冠截留量的裝置包括雙環(huán)裝置5和其下方的徑流接收裝置8。
[0034]所述雙環(huán)裝置5為兩個(gè)同心無蓋圓柱體，包括最外側(cè)的外環(huán)I和位于外環(huán)內(nèi)側(cè)的內(nèi)環(huán)2 ;所述內(nèi)環(huán)2高度低于外環(huán)1，內(nèi)環(huán)2底面為網(wǎng)格篩4，側(cè)面有透水孔3，孔徑為0.1cm,分布密度同網(wǎng)格篩。外環(huán)高度為27cm，內(nèi)徑為35cm，面積為961.625cm2，記為S2。內(nèi)環(huán)高度為22cm,內(nèi)徑為20cm,面積為314cm2,記為Sp內(nèi)外環(huán)材質(zhì)為硬質(zhì)透明塑料。[0035]所述徑流接收裝置8包括接收漏斗6和其下方的接收桶7。桶壁厚度為0.5cm，頂面直徑為35cm，高為60cm。接收漏斗6材質(zhì)為塑料，接收桶7材質(zhì)為透明玻璃。
[0036]所述外環(huán)1、內(nèi)環(huán)2和接收桶7上均設(shè)有刻度，刻度從下往上增大，底部為0，最小分度為0.1cm。
[0037]—種利用所述裝置測定草冠截留量的方法，包括如下步驟:
[0038](I)在面積SS1內(nèi)環(huán)底面鋪上一張與電鍍?yōu)V紙，并且緊貼內(nèi)環(huán)側(cè)壁內(nèi)側(cè)墊上電鍍?yōu)V紙，濾紙高度與內(nèi)環(huán)高度相同。
[0039]( 2 )根據(jù)土壤容重計(jì)算所需要的土方量，在內(nèi)環(huán)內(nèi)填土并壓實(shí)到自然狀態(tài)下容重，填土高度低于內(nèi)環(huán)高度2cm,為20cm。
[0040](3)在內(nèi)環(huán)的土中均勻撒播所要測定的草種，定期施肥澆水以保證其正常生長。
[0041](4)在草種生長期間，設(shè)定人工降雨設(shè)備的參數(shù)，保持徑流接收裝置的底面干燥并在底面鋪上遇水變色的水分檢測試紙，該試紙常溫下，不容易受外部環(huán)境濕度高的影響而變色，當(dāng)直接觸水后，試紙由紅色立即變?yōu)闊晒恻S色。
[0042](5)將雙環(huán)裝置放置在徑流接收裝置的頂端，往外環(huán)內(nèi)內(nèi)加水，使外環(huán)中水位不斷升高，高于內(nèi)環(huán)的高度后，水便開始進(jìn)入內(nèi)環(huán)，直到內(nèi)外環(huán)水位高度淹沒土壤且在草冠以下，同時(shí)維持內(nèi)外環(huán)水位不變直到徑流接收裝置底面的水份檢測試紙變色，土壤孔隙全部被水所沖填，成為水流通道，這時(shí)停止加水。
[0043](6)待外環(huán)的水位下降與土壤表面齊平時(shí)，記錄此時(shí)接收桶中的水深為W1 ；
[0044](7)在測定裝置上人工降雨，降雨量為P，即降雨強(qiáng)度X降雨時(shí)間，P ( 50mm/h降雨通過草冠和土壤孔隙，被徑流接收裝置收集，降雨接收面積為外環(huán)面積S2 ；
[0045](8)降雨結(jié)束后，由于水分通過土壤孔隙具有一定時(shí)間的滯后性，故需要等外環(huán)的水位恢復(fù)到降雨之前的水位，即20cm水位線，將雙環(huán)裝置從徑流接收裝置上移開，并記錄此時(shí)接收桶中的水位為W2 ；
[0046](9)根據(jù)水量平衡原理計(jì)算得出該種降雨條件下草冠的截流量I和截留率P，I=P-VW1 ;截留率:P 0Zo=IS2PS1 ο
[0047]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實(shí)施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【權(quán)利要求】
1.一種測定草冠截留量的裝置，其特征在于:包括雙環(huán)裝置(5)和其下方的徑流接收裝置(8)； 所述雙環(huán)裝置(5)為兩個(gè)同心無蓋圓柱體，包括最外側(cè)的外環(huán)(I)和位于外環(huán)內(nèi)側(cè)的內(nèi)環(huán)(2);所述內(nèi)環(huán)(2)高度低于外環(huán)(1)，內(nèi)環(huán)底面為網(wǎng)格篩(4)，側(cè)面有透水孔(3)； 所述徑流接收裝置(8 )包括接收漏斗(6 )和其下方的接收桶(7 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定草冠截留量的裝置，其特征在于:所述外環(huán)(I)、內(nèi)環(huán)(2)和接收桶(7)上均設(shè)有刻度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定草冠截留量的裝置，其特征在于:所述外環(huán)(I)、內(nèi)環(huán)(2)和接收桶(7)刻度從下往上增大。
4.一種利用所 述裝置測定草冠截留量的方法，包括如下步驟: (1)在面積為S1內(nèi)環(huán)(2)底面鋪上一張與電鍍?yōu)V紙，并且緊貼內(nèi)環(huán)側(cè)壁內(nèi)側(cè)墊上電鍍?yōu)V紙； (2)在內(nèi)環(huán)(2)內(nèi)填土，填土高度低于內(nèi)環(huán)高度； (3)在內(nèi)環(huán)(2)的土中均勻撒播所要測定的草種； (4)在草種生長期間，設(shè)定人工降雨設(shè)備的參數(shù)，在底面鋪上水分檢測試紙； (5)將雙環(huán)裝置(5)放置在徑流接收裝置(8)的頂端，往外環(huán)(I)內(nèi)加水，直到內(nèi)外環(huán)水位高度淹沒土壤且在草冠以下，同時(shí)維持內(nèi)外環(huán)水位不變直到徑流接收裝置(8)底面的水份檢測試紙變色，土壤孔隙全部被水所沖填，成為水流通道，這時(shí)停止加水； (6)待外環(huán)(I)的水位下降與土壤表面齊平時(shí)，記錄此時(shí)接收桶(7)中的水深為W1； (7)在測定裝置上人工降雨，降雨量為P，降雨通過草冠和土壤孔隙，被徑流接收裝置(8)收集，降雨接收面積為外環(huán)面積S2 ； (8)降雨結(jié)束后，待外環(huán)的水位恢復(fù)到降雨之前的水位，將雙環(huán)裝置(5)從徑流接收裝置(8)上移開,并記錄此時(shí)接收桶(7)中的水位為W2 ； (9)根據(jù)水量平衡原理計(jì)算得出該種降雨條件下草冠的截流量I和截留率P，I=P-W^ff1 ;截留率:P 0Zo=IS2ZPS1 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用所述裝置測定草冠截留量的方法，所述步驟(1)中內(nèi)環(huán)(2)側(cè)壁上的濾紙高度與內(nèi)環(huán)高度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用所述裝置測定草冠截留量的方法，所述步驟(2)內(nèi)環(huán)(2)中填土的高度低于內(nèi)環(huán)高度2-3cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用所述裝置測定草冠截留量的方法，所述步驟(7)的降雨強(qiáng)度 < 50mm/ho
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK103728423SQ201410025454
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】畢華興, 朱永杰, 霍云梅, 許華森, 高路博, 王曉賢, 王曉燕, 常譯芳, 次仁曲西, 廖文超 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)