CN104897879A - 一种用于南方果园地表径流原位测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于南方果园地表径流原位测量的方法，属于水土保持技术领域。测量设施由集流小区、导流沟、径流液收集储存器、排水沟渠及径流液计量装置构成。集流小区可根据果园现有生产情况、种植方法及监测需求而定，以单排或双排果树为宜，即单排式集流小区和双排式集流小区。导流沟位于小区一侧（单排式集流小区）或中间（双排式集流小区），径流液收集器置于导流沟末端，排水沟渠用于汇集由导流沟输出果园集流小区地表径流，最终通过安装于排水沟渠末端的径流液计量装置外排并精确计量。本发明方法具有投资低廉、操作简便、易于清洗、可以记录径流量、集水桶可更换、易复垦且不受集流面积限制等特点。

Description

一种用于南方果园地表径流原位测量的方法

技术领域：

本发明涉及一种用于南方果园地表径流原位测量的方法，属于水土保持技术领域。主要用于平原或丘陵山区果园地表径流野外测量，用以估算果园土壤养分地表径流损失系数。

背景技术：

农田土壤和养分的地表径流流失不仅造成耕地土层变薄、土壤颗粒变粗、肥力下降，直接导致土地生产力的降低，也会降低肥料利用效率，而且会对周边水网水体环境造成潜在污染风险。目前，果园地表径流野外监测采取径流池收集法和流量计测量法等方法。径流池收集法是对自然降雨条件下单位面积果园所产生径流水进行全量收集测量的方法，其优点是可以精确确定单次降雨过程农田径流量，但其要求建设标准径流收集池（砖混结构或水泥整体浇筑），建设成本和维护维修费用较高，且径流收集池容积大小受农田面积、当地降雨情况及果园立地情况等相关因素限制。同时，每次收集径流后需要耗费大量人力对收集池进行排水清洗，以便下一次径流收集。流量计测量法是对将特定区域果园所产生地表径流导流通过流量计进行计量的方法，其优点是操作方便、设施简易、便于野外作业。但是，应用该方法测量过程中由于地表径流水流速不稳定，会导致测量结果精确度难于控制。

发明内容：

技术问题：

果园地表径流野外原位监测较大田作物难度大。由于果树栽种密度稀疏，在测量其自然降雨条件下地表径流过程中需考虑监测范围（小区或大区）面积及其果树数量，即应考虑监测小区代表性。若测量面积太小，所辖范围内果树数量较小，果树树体树势对径流测量影响较大。加之我国南方地区降雨量大，旱地果园径流量大。为了克服前述测量方法不足之处，本发明提供一种用于南方果园地表径流原位测量简易设施，主要用于南方平原或丘陵山区果园地表径流野外测量，该设施具有投资低廉、操作简便、易于清洗、可以记录径流量、集水桶可更换、易复垦且不受集流面积限制等特点。

技术方案：

一种用于南方果园地表径流原位测量的方法,其特征在于:

(一) 测量设施设计:

测量设施由若干集流小区、导流沟、径流液收集器、排水沟渠及径流液计量装置构成，集流小区设置单排果树或双排果树,导流沟位于单排式集流小区一侧或双排式集流小区中间，径流液收集器置于导流沟末端，排水沟渠位于导流沟末端径流液收集器外侧, 排水沟渠用于汇集由导流沟输出果园集流小区地表径流，径流液计量装置安装于排水沟渠末端，果园集流小区地表径流汇集于排水沟渠后最终通过径流液计量装置精确计量后排出；

所述集流小区，分为单排果树或双排果树集流小区,单排式果树集流小区宽度即为果树种植行距，双排式集流小区宽度为果树种植行距的2倍；单排式集流小区紧邻导流沟一侧不设田埂，其余三侧均设置土埂；而双排式集流小区四周均设置土埂；土埂上覆盖厚度为0.12mm的双层聚乙烯白色塑料膜，埋深40-60cm；

所述导流沟，包括导流总沟和导流支沟，导流总沟设置于单排式集流小区一侧或双排式集流小区两行中间；所述导流支沟设置于集流小区内相邻果树间，与导流总沟方向垂直，根据果园生产实际及其立地条件顺势而设；

所述排水沟渠，果园集流小区所产生并经导流支沟和导流总沟汇集而来的径流水通过径流液计量装置后进入直接外排，排水沟渠呈倒梯形，与集流小区平行而设，垂直于各导流总沟，为了防止集流小区与其外围区域果园间养分和水分的交换，排水沟渠两壁及底部均由厚度为0.12mm的双层聚乙烯白色塑料膜覆盖；

所述径流液收集器，由径流液导流槽、径流液收集储存桶和径流液导流出水管相接组成，安装于导流总沟末端，地下埋深30-35cm，径流液导流槽和径流液导流出水管与导流总沟处于同一水平面，径流液导流槽与导流总沟相连，径流液导流出水管与排水沟渠相连；

所述径流液导流槽安装于径流液收集储存桶一侧，半圆形或长方形，其直径或宽度与导流总沟宽度相当；

所述径流液收集储存桶用以收集储存果园集流小区所产生的径流水样，其水平横截面为圆形或正方形，其横截面直径或宽度与导流总沟宽度相当，径流液收集储存桶安装有带把手桶盖；

所述径流液导流出水管安装于径流液收集储存桶与导流槽相对的另一侧，与径流液导流槽处在同一直线位置上，与排水沟渠相连，流经导流总沟和径流液收集储存桶的径流水经径流液导流出水管汇入排水沟渠，径流液导流出水管由外径110mm的PVC管制成；

所述径流液计量装置，由基座、围堰、水表、过滤网及盖板组成:

所述基座由水泥整体浇筑而成，埋设于排水沟渠地下；

所述围堰与基座相接，由两面侧面墙体和一面正面墙体组成，所述侧面墙体由水泥整体浇筑而成，其高度与排水沟渠深度相当，长度与基座腰边长度相当；

所述正面墙体由水泥整体浇筑而成，其高度与排水沟渠深度相当，长度与基座上边长度相当；

所述水表，安装于围堰正面墙体底部中心位置，与排水沟渠相通，于果园降雨产流前后读取表盘所示读数，用以计量果园地表径流水量；

所述过滤网，安装于围堰与排水沟渠交汇界面，用以对杂物的过滤，在围堰上方安装盖板。

(2)测量方法: 利用步骤（1）所设计的测量设施，于果园降雨产流前后读取水表盘所示读数，果园降雨产流后收集集流小区末端径流液收集储存桶内的径流样品进行养分测定,即获得南方果园地表径流原位测量的果园养分流失量和地表径流水量。

所述单排式果树集流小区宽度为4-5m,双排式集流小区宽度为8-10m；土埂高度、宽度均为15-20cm；导流总沟宽度30-40cm、深度20-30cm；导流支沟宽度5-10cm、深度3-5cm；排水沟渠底部宽度40-50cm、顶部宽度60-70cm和深度60-70cm。

所述基座由水泥整体浇筑而成，其横截面呈等腰梯形，底边长度与排水沟渠底部宽度相当，为40-50cm，上边长度25-35cm，高度30-40cm；所述基座高度20-30cm。

所述所述过滤网，由2mm厚度的镀锌板冲孔制成，孔型采用圆形，孔径8-10mm。

有益效果：

1、本发明可根据果园实际生产条件而采用单排式或双排式集流小区，对于果园立地条件要求较低，且不受集流面积限制，也无需建设野外径流池等设施，投资低廉，易于复垦。

2、本发明采用集流小区末端径流样品收集储存与排水沟渠末端径流水量精确计量相结合，实现果园养分地表径流野外原位监测，操作简便。同时，本发明径流液收集储存装置易于清洗和更换。

3、本发明径流液计量装置围堰前端加装过滤网、顶端加装盖板，可有效过滤排水沟渠中果园树叶、枝条等杂物并防止果园其他杂物直接掉入围堰，避免其对水表造成堵塞，进而影响监测效果。

附图说明：

图1为本发明的平面示意图（单排式）

图2为本发明的平面示意图（双排式）

图3为本发明中的径流液收集器立体结构示意图

图4为本发明中的径流液计量装置立体结构示意图

图5为本发明中的径流液计量装置平面结构示意图

图中，1-集流小区；2-集流小区田埂；3-导流总沟；4-导流支沟；5-径流液收集器；6-径流液收集储存桶；7-导流槽；8-导流出水管；9-径流液收集储存桶盖；10-排水沟渠；11-径流液计量装置；12-基座；13-围堰；14-围堰侧面墙体；15-围堰正面墙体；16-水表；17-过滤网；18-盖板

具体实施方式：

如图1-图5所示，一种用于南方果园地表径流原位测量简易设施，由集流小区1、导流沟、径流液收集储存器5、排水沟渠10及径流液计量装置11构成，若干个集流小区1可根据果园现有生产情况、种植方法及监测需求而定，以单排或双排果树为宜。导流总沟位于小区一侧（单排式集流小区）或中间（双排式集流小区），径流液收集储存器5置于导流总沟3末端，排水沟渠用于汇集由导流沟输出果园集流小区1的地表径流，最终通过安装于排水沟渠10末端的径流液计量装置11外排并精确计量。

所述集流小区1，可分为单排式集流小区（单排果树）和双排式集流小区（双排果树）。单排式集流小区宽度即为果树种植行距，一般以4-5m为宜，双排式集流小区宽度为果树种植行距的2倍，一般以8-10m为宜。单排式集流小区紧邻导流总沟3一侧不设田埂2，其余三侧均设置田埂2，而双排式集流小区四周均设置田埂2，田埂2高度、宽度均以15-20cm为宜。同时，为了防止小区间养分和水分的交换，田埂2覆盖厚度为0.12mm的双层聚乙烯白色塑料膜（山东梁山隆昌塑料有限公司生产），埋深40-60cm。集流小区1内相邻两棵果树间可设置导流支沟4，降雨后可快速将果园地表径流汇集至单排式集流小区一侧或双排式集流小区中间的导流总沟3，防止果园积水。

所述导流沟，包括导流总沟3和导流支沟4，导流总沟3设置于单排式集流小区1一侧或双排式集流小区1两行中间，宽度以30-40cm为宜，深度以20-30cm为宜。所述导流支沟4设置于集流小区1内相邻果树间，与导流总沟3方向垂直，可根据果园生产实际及其立地条件顺势而设，宽度以5-10cm为宜，深度以3-5cm为宜。

所述径流液收集器5，由径流液收集储存桶6、径流液导流槽7和径流液导流出水管8相接组成，安装于导流总沟3末端，径流液导流槽7和径流液导流出水管8与导流总沟3处于同一水平面，而径流液收集储存桶6则埋设于导流总沟3地下30-35cm。所述径流液导流槽7安装于径流液收集储存桶6一侧，可制作为半圆形或长方形，由0.75mm厚度的镀锌铁皮（无锡普瑞通金属物资有限公司生产）制成，其直径或宽度与导流总沟3宽度相当，以30-40cm为宜。所述径流液收集储存桶6用以收集储存果园集流小区1所产生的径流水样，其水平横截面为圆形或正方形，由1.0mm厚度的镀锌铁皮（无锡普瑞通金属物资有限公司生产）制成，其横截面直径或宽度与导流总沟宽度相当，以30-40cm为宜。同时，径流液收集储存桶6安装有带把手桶盖9，由0.75mm厚度的镀锌铁皮制成。所述径流液导流出水管8安装于径流液收集储存桶6的另一侧，与径流液导流槽7处在同一直线位置上，可将流经导流总沟3和径流液收集储存桶6的径流水汇入排水沟渠10，由外径110mm的PVC管（宜兴市天诚环保设备有限公司生产）制成。

所述排水沟渠10，用以将果园集流小区1所产生并经导流支沟4和导流总沟3汇集而来的径流水通过径流液计量装置11而直接外排，排水沟渠11呈倒梯形，与集流小区1平行而设，垂直于各导流总沟3，为了防止集流小区1与其外围区域果园间养分和水分的交换，排水沟渠10两壁及底部均由厚度为0.12mm的双层聚乙烯白色塑料膜（山东梁山隆昌塑料有限公司生产）覆盖。同时，排水沟渠10规格以底部宽度40-50cm、顶部宽度60-70cm和深度60-70cm为宜。

所述径流液计量装置11，由基座12、围堰13、水表16、过滤网17及盖板18组成。所述基座12由水泥整体浇筑而成，其横截面呈等腰梯形，底边长度与排水沟渠10底部宽度相当，以40-50cm为宜，上边长度以25-35cm为宜，高度以30-40cm为宜。所述基座12高度以20-30cm为宜，埋设于排水沟渠10地下。所述围堰13与基座12相接，由两面侧面墙体14和一面正面墙体15组成。所述围堰侧面墙体14由水泥整体浇筑而成，其高度与排水沟渠10深度相当，以60-70cm为宜，厚度以8-10cm为宜，长度与基座12腰边长度相当。所述围堰正面墙体15由水泥整体浇筑而成，其高度与排水沟渠10深度相当，以60-70cm为宜，厚度以10-12cm为宜，长度与基座12上边长度相当，以25-35cm为宜。所述水表16，采用LXS-80C型旋翼湿水表（无锡水表有限责任公司生产），安装于围堰正面墙体15底部中心位置，与排水沟渠10相通，于果园降雨产流前后读取表盘所示读数，用以计量果园地表径流水量。同时，每次径流采样后用清水冲洗水表，以免泥沙等杂物堵塞水表。所述过滤网17，由2mm厚度的镀锌板（无锡普瑞通金属物资有限公司生产）冲孔制成，孔型采用圆形，孔径以8-10mm为宜，安装于围堰13与排水沟渠10交汇界面，用以对果园树叶、枝条等杂物的过滤，监测过程中应及时清理。同时，为了防止果园杂物直接掉入围堰13对水表造成堵塞，在围堰13上方安装盖板18。所述盖板18，由0.75mm厚度的镀锌铁皮（无锡普瑞通金属物资有限公司生产）制成，其形状与围堰13横截面一致。

本简易测量设施可根据果园实际生产条件而采用若干个单排式或双排式集流小区，对于果园立地条件要求较低，且不受集流面积限制。采用集流小区末端径流样品收集储存与排水沟渠末端径流水量精确计量相结合，实现果园养分地表径流野外原位监测，操作简便。同时，径流液计量装置围堰前端加装过滤网、顶端加装盖板，可有效过滤排水沟渠中果园树叶、枝条等杂物并防止果园其他杂物直接掉入围堰，避免其对水表造成堵塞，进而影响监测效果。

Claims (4)

1.一种用于南方果园地表径流原位测量的方法,其特征在于:

(一) 测量设施设计:

测量设施由若干集流小区、导流沟、径流液收集器、排水沟渠及径流液计量装置构成，集流小区设置单排果树或双排果树,导流沟位于单排式集流小区小区一侧或双排式集流小区中间，径流液收集器置于导流沟末端，排水沟渠位于导流沟末端径流液收集器外侧, 排水沟渠用于汇集由导流沟输出果园集流小区地表径流，径流液计量装置安装于排水沟渠末端，果园集流小区地表径流汇集于排水沟渠后最终通过径流液计量装置精确计量后排出；

所述集流小区，分为单排果树或双排果树集流小区,单排式果树集流小区宽度即为果树种植行距，双排式集流小区宽度为果树种植行距的2倍；单排式集流小区紧邻导流沟一侧不设田埂，其余三侧均设置土埂；而双排式集流小区四周均设置土埂；土埂上覆盖厚度为0.12mm的双层聚乙烯白色塑料膜，埋深40-60cm；

所述导流沟，包括导流总沟和导流支沟，导流总沟设置于单排式集流小区一侧或双排式集流小区两行中间；所述导流支沟设置于集流小区内相邻果树间，与导流总沟方向垂直，根据果园生产实际及其立地条件顺势而设；

所述排水沟渠，果园集流小区所产生并经导流支沟和导流总沟汇集而来的径流水通过径流液计量装置后进入直接外排，排水沟渠呈倒梯形，与集流小区平行而设，垂直于各导流总沟，为了防止集流小区与其外围区域果园间养分和水分的交换，排水沟渠两壁及底部均由厚度为0.12mm的双层聚乙烯白色塑料膜覆盖；

所述径流液收集器，由径流液导流槽、径流液收集储存桶和径流液导流出水管相接组成，安装于导流总沟末端，地下埋深30-35cm，径流液导流槽和径流液导流出水管与导流总沟处于同一水平面，径流液导流槽与导流总沟相连，径流液导流出水管与排水沟渠相连；

所述径流液导流槽安装于径流液收集储存桶一侧，半圆形或长方形，其直径或宽度与导流总沟宽度相当；

所述径流液收集储存桶用以收集储存果园集流小区所产生的径流水样，其水平横截面为圆形或正方形，其横截面直径或宽度与导流总沟宽度相当，径流液收集储存桶安装有带把手桶盖；

所述径流液导流出水管安装于径流液收集储存桶与导流槽相对的另一侧，与径流液导流槽处在同一直线位置上，与排水沟渠相连，流经导流总沟和径流液收集储存桶的径流水经径流液导流出水管汇入排水沟渠，径流液导流出水管由外径110mm的PVC管制成；

所述径流液计量装置，由基座、围堰、水表、过滤网及盖板组成:

所述基座由水泥整体浇筑而成，埋设于排水沟渠地下；

所述围堰与基座相接，由两面侧面墙体和一面正面墙体组成，所述侧面墙体由水泥整体浇筑而成，其高度与排水沟渠深度相当，长度与基座腰边长度相当；

所述正面墙体由水泥整体浇筑而成，其高度与排水沟渠深度相当，长度与基座上边长度相当；

所述水表，安装于围堰正面墙体底部中心位置，与排水沟渠相通，于果园降雨产流前后读取表盘所示读数，用以计量果园地表径流水量；

所述过滤网，安装于围堰与排水沟渠交汇界面，用以对杂物的过滤，在围堰上方安装盖板；

 (2)测量方法: 利用步骤（1）所设计的测量设施，于果园降雨产流前后读取水表盘所示读数，果园降雨产流后收集集流小区末端径流液收集储存桶内的径流样品进行养分测定,即获得南方果园地表径流原位测量的果园养分流失量和地表径流水量。

2.根据权利要求1所述的一种用于南方果园地表径流原位测量的方法,其特征在于, 所述单排式果树集流小区宽度为4-5m,双排式集流小区宽度为8-10m；土埂高度、宽度均为15-20cm；导流总沟宽度30-40cm、深度20-30cm；导流支沟宽度5-10cm、深度3-5cm；排水沟渠底部宽度40-50cm、顶部宽度60-70cm和深度60-70cm。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于南方果园地表径流原位测量的方法,其特征在于, 所述基座由水泥整体浇筑而成，其横截面呈等腰梯形，底边长度与排水沟渠底部宽度相当，为40-50cm，上边长度25-35cm，高度30-40cm；所述基座高度20-30cm。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于南方果园地表径流原位测量的方法,其特征在于, 所述过滤网，由2mm厚度的镀锌板冲孔制成，孔型采用圆形，孔径8-10mm。