CN106645636B - 一种用于监测农田地表径流的装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

一种准确原位监测农田地表径流水的装置，该装置主要由径流水收集区(1)、第一存储区(2)、计量区(3)、第二存储区(4)组成。本发明具有占地面积小、结构简单、操作及运行管理方便等特点，可以用于测定玉米、大豆等种植土壤的氮、磷、碳等物质的流失。本发明解决了现有原位监测农田地表径流的装置结构复杂、占地面积大、操作复杂等问题。

Description

一种用于监测农田地表径流的装置及试验方法

技术领域

本发明涉及监测农田地表径流的装置，属于农业环境保护技术领域。

背景技术

农业面源污染已经成为我国水体污染的主要来源之一。肥料养分通过淋溶、地表径流等途径进入水体是造成面源污染的主要原因，其中又以地表径流的方式导致养分损失的主要途径。目前，人们在污染源控制、污染物的迁移拦截及污染水的修复等方面进行了大量研究。

作为植物生长的重要因素，氮素在在农业生产中发挥着重要的作用。近年来，随着化肥的大量施用，加之农业管理措施的不合理，以致氮素流失现象较为严重，氮肥利用率降低。大量的研究表明，我国农田化肥氮素的利用率只有30％左右，大部分氮素未被植物利用而进入到大气或水环境,在造成肥料浪费的同时，也带来了大量的环境污染问题。土壤中氮素的淋失是氮素流失的重要途径之一。

为了保护水资源、水生生态系统以及人类饮用水源的安全，世界各国都在寻求新方法和新途径来监测土壤中氮磷等养分以及残留农药在土体中的运移规律。目前，国内外对于土壤中氮、磷养分迁移的研究方法主要有室内土柱模拟法、渗漏池法、田间土柱法、陶土吸力杯法、集水槽法以及原位监测法。

近二十年来，人们采用间接计算法和直接测定法对氮素淋失过程进行了大量研究，间接计算法因不易定量而较少应用；比较而言，直接测定法具有易于定量的特点，应用较为广泛。但现在的直接测定法具有收集结构复杂、测定过程繁琐，尤其在测定大容量淋溶水方面存在操作难度大等问题。

CN101241120 A公开了一种农田地下淋溶和地表径流原位监测一体化装置，包含径流池，淋溶盘，出水管，采样瓶，和径流收集管；淋溶盘水平安装于径流池竖直土壤剖面的目标深度，采样瓶通过出水管和淋溶盘的出水口相连，收集淋溶液；径流收集管为一“上”字形四通管，含有一个出水口和三个可以封闭的进水口，三个进水口的高度不同；每个径流池与至少一个径流收集管的出水口连通。所述装置主要适用于监测氮、磷、农药等土壤溶质的淋溶对地下水的影响，特别是在实现原位监测的条件下，可以同时同地监测土壤淋溶和径流状况。

CN101949783 A公开了一种农田原位土淋溶液收集器，由淋溶盘、连接管、收液器以及抽水管组成，其特征在于淋溶盘是一个敞口式长方形不透水容器，淋溶盘下面位于拐角处设有出水口，出水口上固定有水嘴，淋溶盘内的出水口上覆加一层尼龙网；收液器为圆桶状容器，由圆桶和桶盖组成，圆桶和桶盖上带有丝纹，桶盖能旋紧在圆桶上对其进行密封；桶盖上带有进水口和抽水口，分别固定有进水口水嘴和抽水口水嘴，通过连接管将淋溶盘出水口上的水嘴和桶盖上的进水口水嘴相连接；桶盖上的抽水口水嘴连接抽水管，抽水管的另一端带有管帽，能对抽水管进行封盖；抽水管内带有内抽水管。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有原位监测农田地表径流装置结构复杂、占地面积大、操作复杂等问题，进而提供一种用于监测农田地表径流的装置及处理方法。

具体过程为：将装置埋设土壤坑道中；装置上方设有防雨装置，防止雨水直接淋到装置；雨后24小时内读取径流水的体积，并测定径流水的相关指标；测定结束后用泵排空装置内的水并清除存储器内的泥土杂物，待下一次使用。

一种准确原位监测农田地表径流水的装置，由径流水收集区、第一存储区、计量区、第二存储区组成，所述径流水收集区是由第一底板和第一隔板组成；第一存储区包括第二底板、第二隔板、第二前隔板、第二后隔板、第二顶板围成的第一存储容器及连通管组成；所述计量区为均匀设有刻度的第一透明有机玻璃管，所述第一透明有机玻璃管在第二底板、第二隔板、第二前隔板、第二后隔板、第二顶板围成筒体的内侧，通过第一支架固定在第二隔板上，并和存储区底部留有间隙；所述第二顶板设有盖口及盖板，所述第二隔板和第二后隔板均匀开设若干孔口，只有一处孔口处设有流出管，孔口下面设有导水沿；所述第二隔板开设有流入口；所述径流水收集区和第一存储区通过流入口连接；所述第二盖板上设有抽吸泵；所述第二存储区包括第二存储容器及第二有机玻璃管，所述第二有机玻璃管设在第二存储器内，并通过第二支架固定；所述第一存储区溢流径流水流经流出管进入第二存储容器。

优选的，第一底板两侧设有第一隔板，第一底板长为30-70cm，第一隔板高为5-20cm，且侧斜10-30度安装，有利于地表径流水顺利流入存储区，并可有效防止试验区外的水流入存储区。所述径流水收集区可拆卸，便于运输。

优选的，第一存储区的第二隔板和第二后隔板同一高度均匀开设若干孔口，孔口下面设有导水沿，这样设置可以避免第一存储区溢流水冲刷埋设装置的土壤坑道边壁，造成装置倾斜，影响径流水体积读取的准确性；只有一处孔口处设有流出管，这样设置在有效提高淋溶水的存储量的同时，又降低了建设成本及减小了占地面积；所述第一存储区设有顶板，以防止雨水直接流入存储区，提高了计量的准确性；所述第一存储区的长、宽、高尺寸可根据试验区块面积设定为30-150cm，且内部设有水位测量有机玻璃管，能够直接准确读取存储区液位高度，便于操作。同时在第存储区上设有抽吸泵，便于及时排出存储区内地表径流水，尤其当存储区内水量较大时，极大地降低了试验人员的工作量。

所述第一存储器和第二存储器设有高差，高差为10-30cm。第一存储器内径流水溢流入第二存储器。设有径流水收集区，有利于径流水全部流入存储区。径流水收集区第一底板倾斜10-30度角设置，优选是10-20度，第一隔板高为5-20cm，优选是10-15cm。

所述第二隔板均匀开设的孔口，扣孔下沿设有导流板，孔口处只有一处设有流出管，且与第二存储容器相连接。

所述装置第二顶板上设有电动、汽油及柴油抽吸泵，便于清理存储器内径流水。

所述装置测量区有机玻璃管侧壁开口。所述抽吸泵是汽油泵、柴油泵或电泵中的任一种。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：装置在精确测量淋溶水体积的同时，具有占地面积小、结构简单、操作及运行管理方便等特点。适用于测定玉米、大豆等种植土壤的氮、磷、碳等物质的流失。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。其中：1收集区；2第一存储区；3计量区；4第二存储区；5第一底板；6第一隔板；7第二底板；8第二前隔板；9第二后隔板；10第二顶板；11第一有机玻璃管；12第一支架；13盖口；14盖板；15孔口；16流出管；17导水沿；18流入口；19抽吸泵；20第二存储容器；21第二隔板；22第二有机玻璃管；23第二支架；24第一存储容器。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本发明，并能够实施本发明。在不违背本发明原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施实施方式。

实施例1：一种准确原位监测农田地表径流水的装置，由径流水收集区1、第一存储区2、计量区3、第二存储区4组成，所述径流水收集区1是由第一底板5和第一隔板6组成；第一存储区2包括第二底板7、第二隔板21、第二前隔板8、第二后隔板9、第二顶板10围成的第一存储容器24及连通管组成；所述计量区3为均匀设有刻度的第一透明有机玻璃管11，所述第一透明有机玻璃管11在第二底板7、第二隔板21、第二前隔板8、第二后隔板9、第二顶板10围成筒体的内侧，通过第一支架12固定在第二隔板21上，并和存储区底部留有间隙；所述第二顶板10设有盖口13及盖板14，所述第二隔板21和第二后隔板9均匀开设若干孔口15，只有一处孔口15处设有流出管16，孔口下面设有导水沿17；所述第二隔板21开设有流入口18；所述径流水收集区1和第一存储区2通过流入口连接；所述第二盖板上设有抽吸泵19；所述第二存储区4包括第二存储容器20及第二有机玻璃管22，所述第二有机玻璃管22设在第二存储器20内，并通过第二支架23固定；所述第一存储区2溢流径流水流经流出管进入第二存储容器20。

实施例2：结合图1说明本实施方式，本实施方式在玉米地中使用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例3：结合图1说明本实施方式，本实施方式在大豆地中使用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例4：结合图1说明本实施方式，本实施方式在坡度为2-5度及坡度为5-15度旱田中使用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例5：结合图1说明本实施方式，本实施方式在降雨量为3-14mm及降雨量大于14mm时使用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例6：结合图1说明本实施方式，本实施方式为只在一处孔口处设有流出管，以降低建设成本及有效提高淋溶水的存储量。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例7：结合图1说明本实施方式，本实施方式为径流水收集区第一底板倾斜10度角设置，利于淋溶水充分流入存储区。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例8：结合图1说明本实施方式，本实施方式为径流水收集区第一底板长为50cm，第一隔板高为15cm，防止淋溶水流失。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例9：结合图1说明本实施方式，测量区有机玻璃管侧壁开口，以利于有机玻璃管和箱体内液体充分连同及防止有机玻璃管堵塞。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

实施例10：所述第一存储区的长、宽、高均为100cm，并用硬质塑料制成。

实施例11：所述第二存储区的体积为120升，并用硬质塑料制成。

尽管在上文中参考特定的实施例对本发明进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本发明公开的原理和范围内，可以针对本发明公开的配置和细节做出许多修改。本发明的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (7)

1.一种准确原位监测农田地表径流水的装置，由径流水收集区(1)、第一存储区(2)、计量区(3)、第二存储区(4)组成，所述径流水收集区(1)是由第一底板(5)和第一隔板(6)组成；第一存储区(2)包括第二底板(7)、第二隔板(21)、第二前隔板(8)、第二后隔板(9)、第二顶板(10)围成的第一存储容器(24)及连通管组成；所述计量区(3)为均匀设有刻度的第一透明有机玻璃管(11)，所述第一透明有机玻璃管(11)在第二底板(7)、第二隔板(21)、第二前隔板(8)、第二后隔板(9)、第二顶板(10)围成筒体的内侧，通过第一支架(12)固定在第二隔板(21)上，并和存储区底部留有间隙；所述第二顶板(10)设有盖口(13)及盖板(14)，所述第二隔板(21)和第二后隔板(9)均匀开设若干孔口(15)，只有一处孔口(15)处设有流出管(16)，孔口下面设有导水沿(17)；所述第二隔板(21)开设有流入口(18)；所述径流水收集区(1)和第一存储区(2)通过流入口连接；所述第二顶板(10)上设有抽吸泵(19)；所述第二存储区(4)包括第二存储容器(20)及第二有机玻璃管(22)，所述第二有机玻璃管(22)设在第二存储器(20)内，并通过第二支架(23)固定；所述第一存储区(2)溢流径流水流经流出管进入第二存储容器(20)；径流水收集区(1)的第一底板(5)倾斜10-30度角设置；第一隔板(6)高为5-20cm；所述径流水收集区(1)可拆卸，便于运输；所述第二隔板(21)均匀开设的孔口(15)，孔口(15)下沿设有导流板，孔口(15)只有一处设有流出管(16)，且与第二存储容器(20)相连接。

2.根据权利要求1所述原位监测农田表径流水的装置，其特征在于：第一存储容器(24)中的径流水溢流进入第二存储容器(20)。

3.根据权利要求1所述原位监测农田地表径流的装置，其特征在于：设有径流水收集区(1)，有利于径流水全部流入存储区；径流水收集区(1)的第一底板(5)倾斜10-20度角设置；第一隔板(6)高为10-15cm；所述径流水收集区(1)可拆卸，便于运输。

4.根据权利要求1所述原位监测农田地表径流水的装置，其特征在于：所述抽吸泵(19)是汽油泵、柴油泵或电泵中的任一种。

5.根据权利要求1所述原位监测农田地表径流水的装置，其特征在于：第一底板(5)长为30-70cm，第一隔板(6)高为5-20cm，且侧斜10-30度安装。

6.根据权利要求1所述原位监测农田地表径流水的装置，其特征在于：第一存储区(2)的长、宽、高尺寸根据试验区块面积设定为30-150cm，且内部设有水位测量有机玻璃管，能够准确读取存储区液位高度。

7.根据权利要求1所述原位监测农田地表径流水的装置，其特征在于：所述第一存储器和第二存储器设有高差，高差为10-30cm。