CN101021433A - 降水径流测量装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
涉及农田水利领域的降水径流测量装置及其方法。该装置的要点是测桶与径流井、渗流井之间分别由径流、渗流联通管连接，联通管的出水口设置水量计数器，径流水桶置于井底，桶中设置微型水泵，水量计数器与无线电发射机联接。方法是用于渗流量测量、作物需水量测量、水质检测；地表径流观测分为径流水Q径、土壤持水Q土和渗流水Q渗三部分，即：Q降＝Q径+Q土+Q渗；土壤持水量计算公式：Q土＝Q降－Q径－Q渗。作物需水量观测是根据灌溉水量Q灌和土壤含水量变化值ΔQ土这两个参数，即计算作物在某个时段内的耗水量Q作，Q作＝Q降+Q灌－Q径－Q渗+ΔQ土。本发明解决了采用“径流场”测量，误差大却造价高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及属于农田水利领域，是用于测量降雨、下雪所产生的地面径流水量和渗流水量的一种装置及其方法。
技术背景
目前，测量径流水量和渗流水量，仍是传统的方法采用“径流场”测量，其占地面积大、造价高，且测量误差难以控制。中国专利申请号200510200178.1，公开号CN1673712，披露了“移动式模拟降雨装置”。它是一种模拟的降雨装置，优点是便于移动进行不同坡度的野外试验，不足之处在于计量精确欠高，缺乏数据自动观测和远距离遥测的手段。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，目的是向本领域提供一种降水径流测量装置及其方法，使其能解决传统的采用“径流场”测量，占地面积大、造价高，误差难以控制，且不能进行数据自动观测和远距离遥测的问题。本发明目的是通过如下技术方案实现。
一种降水径流测量装置，该装置包括测筒、径流井、渗流井，是置于防护围栏的植草砖中，其大部分是埋在土壤里，测筒内原状土，种草皮或试验矮杆作物，测筒敞开，测筒上口，向外呈45°角，将落在口上的雨滴“劈开”，使计量精确；径流井、渗流井盖有井盖；技术要点在于径流井与渗流井之间设置敞开的测筒，承接降雨或下雪，径流井的径流联通管和渗流联通管与测筒相连通，其连接处由密封胶密封，兼有联接和防渗双重功能。径流联通管的进口设有过滤网，用铜质网布以防泥土带入。径流联通管的出水口设置水量计数器，置于径流水桶的上部，径流水桶置于井底，桶中设置微型水泵，水量计数器与无线电发射机联接，水量计数器，记录径流和渗流水量。微型水泵与出水暗管联接，将径流水桶中的水由微型水泵经出水暗管排出。测筒的另一根渗流联通管置于渗流水桶的上部，其出水口也设置水量计数器，桶中也设置了微型水泵，微型水泵与出水暗管联接，将径流水桶中的水由微型水泵经出水暗管排出。
一种降水径流测量方法，该方法采用地表径流测量、同时用于地下渗流量测量，作物需水量测量、水质检测；把大气降水量Q降分为径流水Q径、土壤持水Q土和渗流水Q渗三部分，即：Q降＝Q径+Q土+Q渗；土壤持水量计算公式：Q土＝Q降-Q径-Q渗。作物需水量测量是根据灌溉水量Q灌和土壤含水量变化值ΔQ土这两个参数，即计算作物在某个时段内的耗水量Q作，Q作＝Q降+Q灌-Q径-Q渗+ΔQ土。
本发明解决了采用“径流场”测量，其占地面积大，需建地下廊道，造价高，误差难以控制，且不能进行数据自动观测和远距离遥测的问题。优点是占地面积小，造价低，无渗漏，测量精度较高，除了作径流计算以外，还用作节水灌溉、作物需水量研究，以及对径流、地下水质的检测。一只测桶和两只“井”就替代了数百平方米的“径流场”。配置自动水量计数器和太阳能发射机，实现数据自动测量、储存和无线传输——远距离遥测。
附图说明
图1本发明的示意图。
图2是本发明平面布置示意图。
以上附图的序号及名称：1、井底，2、密封胶，3、径流井，4、径流水桶，5、微型水泵，6、水量计数器，7、井盖，8、径流联通管，9、过滤网，10、土壤，11、测筒上口，12、测筒，13、渗流联通管，14、渗流井，15、渗流水桶，16、底板，17、测筒下口，18、底板斜口，19、防护围栏，20、植草砖，21、无线电发射机，22、出水暗管，23、自动雨量器。
具体实施方式
实施方式以工作原理说明为例。
(1)地表径流测量降雨、降雪从测筒12的测筒上口11接入，降水量Q降由自动雨量器23测出。测筒内产生的地表径流Q径从径流联通管8送入水量计数器6，计量后进入径流水桶4，累积后由微型水泵5排出径流井3外。
(2)地下渗流量测量测量
渗入地下的渗流水量Q渗经径流联通管13送到水量计数器，计量后进入渗流水桶15，由另一只微型水泵5排出渗流水桶外。渗流水桶15，承接渗流水量，容积比径流水桶小，以便两种水识别。底板16安装时测筒插入原状土中到位后，把外面土掘开，底板水平插入，用防水胶密封2。无线电发射机21，为太阳能无线信号发射机。
(3)土壤特水量计算
大气降水Q降到达地面以后分为径流水Q径、土壤持水Q土和渗流水Q渗三部分。由于降水时和此后产生径流的短时间内蒸发量很小，故忽略不计，即：Q降＝Q径+Q土+Q渗。土壤持水量通过计算得出：Q土＝Q降-Q径-Q渗；至此得出降水量一分为三的客观分配规律，为计算地表径流量、土壤水库蓄水量、地下水补给量提供准确数据，为水资源合理配置、高效利用提供科学依据。
以上降水量、径流量、渗流量、均可自动测得，在现场记录、显示，并通无线电发射机21传送到控制中心储存、记录、整理，实现智能化处理，这是水利信息自动化的新内容。
(4)作物需水量测量
在测筒12内种上试验作物，观测时加上灌溉水量Q灌和土壤含水量变化值ΔQ土这两个参数，就将计算作物在某个时段内的耗水量Q作。
Q作＝Q降+Q灌-Q径-Q渗+ΔQ土。
(5)水质检测
综上较方便得到地表径流水和地下渗流水，对此水质进行检测，得出不用灌溉方法、不同施肥方法与肥料流失的定量关系，得出相应的规律，从而为水肥偶合，精确灌溉，精准施肥，在促进作物高产优质同时减少面污染源、保护水环境提供理论依据。
(6)人工观测
如不用自动雨量器、自动水量计数器、微型水泵，取而代之用体积法、称重法，变自动为人工测量，同样能得出三个水量数据，却不影响观测精度，仅增加测量工作量，从而使建设成本降低50％以上，为多点观测提供了可能。
Claims (2)
1、一种降水径流测量装置，该装置包括测筒、径流井、渗流井，是置于防护围栏的植草砖中，其大部分是埋在土壤里；径流井、渗流井盖有井盖；其特征在于径流井(3)与渗流井(14)之间设置敞开的测筒(12)，径流井的径流联通管(8)和渗流联通管(13)与测筒(12)相连通，其连接处由密封胶(2)密封，；径流联通管(8)的进口设有过滤网(9)；径流联通管的出水口设置水量计数器(6)，置于径流水桶(4)的上部，径流水桶置于井底(1)，桶中设置微型水泵(5)，水量计数器与无线电发射机(21)联接；微型水泵与出水暗管(22)联接；测筒(12)的另一根渗流联通管置于渗流水桶(15)的上部，其出水口也设置水量计数器(6)，桶中也设置微型水泵(5)，水量计数器与雨量器(23)联接；微型水泵与出水暗管(22)联接。
2、一种降水径流测量方法，该方法用于地表径流测量、同时用于地下渗流量测量，作物需水量测量、水质检测；把大气降水量Q降分为径流水Q径、土壤持水Q土和渗流水Q渗三部分，即：Q降＝Q径+Q土+Q渗；土壤持水量计算公式：Q土＝Q降-Q径-Q渗；作物需水量测量是根据灌溉水量Q灌和土壤含水量变化值ΔQ土这两个参数，即计算作物在某个时段内的耗水量Q作，Q作＝Q降+Q灌-Q径-Q渗+ΔQ土。
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