CN111538111A - 一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，所述观测系统包括降雨观测模块，降雨观测模块包括降雨雨量计；穿透雨观测模块，穿透雨观测模块包括承接槽以及穿透雨雨量计；树干茎流观测模块，树干茎流观测模块包括接水套以及树干茎流雨量计；地表径流观测模块，地表径流观测模块包括收集槽以及地表径流监测机构；土壤水分观测模块，土壤水分观测模块包括若干个水分探针以及采集器。该系统实现了灌木单株尺度下次降雨事件降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和土壤水分入渗等水文动态过程的观测，且观测过程方便直观，结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及次降雨水文观测技术领域，具体涉及一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统。
背景技术
次降雨会对不同地形的土壤产生不同程度的侵蚀，同时次降雨量、雨强、降雨动能和降雨侵蚀力等因素也影响着次降雨侵蚀力大小，为此需要对其产流、土壤水分等动态过程进行观测，例如降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和土壤水分入渗的动态变化过程等。然而，针对灌木单株尺度下次降雨事件，目前没有一个完善的观测系统，能同时实现上述动态变化过程的观测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其实现了灌木单株尺度下次降雨事件降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和土壤水分入渗等水文动态过程的观测。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，所述观测系统包括
降雨观测模块，所述降雨观测模块包括在地面上敞露设置的降雨雨量计；
穿透雨观测模块，所述穿透雨观测模块包括设在灌木下方地面上的承接槽，以及通过连接管与承接槽连接的穿透雨雨量计；
树干茎流观测模块，所述树干茎流观测模块包括包裹于灌木树干上的接水套，以及通过连接管与接水套连接的树干茎流雨量计；
地表径流观测模块，所述地表径流观测模块包括设在灌木下方的收集槽，以及通过连接管与收集槽内部连接的地表径流监测机构，所述收集槽铺设于地面以下；
土壤水分观测模块，所述土壤水分观测模块包括若干个设在灌木下方坡面土壤内不同深度处的水分探针，以及与各个水分探针信号连接的采集器。
进一步改进在于，所述承接槽至少覆盖灌木在地面的竖直投影区域，所述收集槽至少包围灌木在地面的竖直投影区域。
进一步改进在于，所述穿透雨观测模块中穿透雨雨量计所处地势低于承接槽所处地势，所述树干茎流观测模块中树干茎流雨量计所处地势低于接水套所处地势，所述地表径流观测模块中地表径流监测机构所处地势低于收集槽所处地势。
进一步改进在于，所述接水套由两个可拆卸连接的半圆套组成，两个半圆套的下部均形成有缩径端，半圆套底部边缘位置设有出水口。
进一步改进在于，所述地表径流监测机构包括雨量筒盖、地表径流雨量计、漏斗、导流管和收集桶，所述雨量筒盖用于通过连接管与收集槽连接，且雨量筒盖设于地表径流雨量计的上部，所述漏斗设于地表径流雨量计的下部，所述导流管一端连接漏斗，另一端连接收集桶。
进一步改进在于，所述收集桶所处地势低于地表径流雨量计所处地势。
进一步改进在于，所述采集器采用U30采集器。
本发明的有益效果在于：该系统实现了灌木单株尺度下次降雨事件降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和土壤水分入渗等水文动态过程的观测，且观测过程方便直观，结果准确可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为接水套的结构示意图；
图3为地表径流监测机构的结构示意图；
图中：1、降雨雨量计；2、承接槽；3、连接管；4、穿透雨雨量计；5、接水套；501、半圆套；502、缩径端；503、出水口；6、树干茎流雨量计；7、收集槽；8、地表径流监测机构；801、雨量筒盖；802、地表径流雨量计；803、漏斗；804、导流管；805、收集桶；9、水分探针；10、采集器；11、地面。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，观测系统包括
降雨观测模块，降雨观测模块包括在地面11上敞露设置的降雨雨量计1，用于实时监测次降雨时的降雨量；
穿透雨观测模块，穿透雨观测模块包括设在灌木下方地面11上的承接槽2，以及通过连接管3与承接槽2连接的穿透雨雨量计4，承接槽2用于承接灌木的穿透雨，承接的雨水随连接管3流到穿透雨雨量计4内，实现实时监测；
树干茎流观测模块，树干茎流观测模块包括包裹于灌木树干上的接水套5，以及通过连接管3与接水套5连接的树干茎流雨量计6，接水套5可拦截树干上的茎流，拦截的雨水随连接管3流到树干茎流雨量计6内，实现实时监测；
地表径流观测模块，地表径流观测模块包括设在灌木下方的收集槽7，以及通过连接管3与收集槽7内部连接的地表径流监测机构8，收集槽7铺设于地面11以下，灌木处的地表径流经收集槽7的收集，可以准确的流入地表径流监测机构8内，实现实时监测；
土壤水分观测模块，土壤水分观测模块包括若干个设在灌木下方坡面土壤内不同深度处的水分探针9，以及与各个水分探针9信号连接的采集器10，水分探针9每隔一定时间，测定土壤水分含量，并将测定信息发送给采集器10，采集器10采用U30采集器。
承接槽2至少覆盖灌木在地面11的竖直投影面区域，收集槽7至少包围灌木在地面11的竖直投影区域。
穿透雨观测模块中穿透雨雨量计4所处地势低于承接槽2所处地势，树干茎流观测模块中树干茎流雨量计6所处地势低于接水套5所处地势，地表径流观测模块中地表径流监测机构8所处地势低于收集槽7所处地势。
如图2所示，接水套5由两个可拆卸连接的半圆套501组成，两个半圆套501的下部均形成有缩径端502，半圆套501底部边缘位置设有出水口503。两个半圆套501包裹在树干上后通过卡扣连接，缩径端502一般与树干尺寸接近或略大于树干尺寸，为了增加茎流拦截效果，可用防水胶带对接水套5的侧边以及下部与树干的结合处进行密封加固，保证茎流能全部被收集。
如图3所示，地表径流监测机构8包括雨量筒盖801、地表径流雨量计802、漏斗803、导流管804和收集桶805，雨量筒盖801用于通过连接管3与收集槽7连接，且雨量筒盖801设于地表径流雨量计802的上部，漏斗803设于地表径流雨量计802的下部，导流管804一端连接漏斗803，另一端连接收集桶805。收集桶805所处地势低于地表径流雨量计802所处地势。使用时，次降雨产生地表径流，经过收集槽7的收集，经连接管3流入地表径流雨量计802，利用地表径流雨量计802自身的功能实现地表径流的实时监测；而径流经过地表径流雨量计802后会通过漏斗803以及导流管804流入收集桶805内，讲径流和泥沙存储在收集桶805内以供样品的测量和采集。
上述降雨雨量计1、穿透雨雨量计4、树干茎流雨量计6、地表径流雨量计802均采用自计式雨量计，可实时监测；上述水分探针9可设定为1min时间间隔测定土壤水分含量变化进行计算。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其特征在于：所述观测系统包括
降雨观测模块，所述降雨观测模块包括在地面上敞露设置的降雨雨量计(1)；
穿透雨观测模块，所述穿透雨观测模块包括设在灌木下方地面上的承接槽(2)，以及通过连接管(3)与承接槽(2)连接的穿透雨雨量计(4)；
树干茎流观测模块，所述树干茎流观测模块包括包裹于灌木树干上的接水套(5)，以及通过连接管(3)与接水套(5)连接的树干茎流雨量计(6)；
地表径流观测模块，所述地表径流观测模块包括设在灌木下方的收集槽(7)，以及通过连接管(3)与收集槽(7)内部连接的地表径流监测机构(8)，所述收集槽(7)铺设于地面以下；
土壤水分观测模块，所述土壤水分观测模块包括若干个设在灌木下方坡面土壤内不同深度处的水分探针(9)，以及与各个水分探针(9)信号连接的采集器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其特征在于：所述承接槽(2)至少覆盖灌木在地面的竖直投影面区域，所述收集槽(7)至少包围灌木在地面的竖直投影区域。
3.根据权利要求1所述的一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其特征在于：所述穿透雨观测模块中穿透雨雨量计(4)所处地势低于承接槽(2)所处地势，所述树干茎流观测模块中树干茎流雨量计(6)所处地势低于接水套(5)所处地势，所述地表径流观测模块中地表径流监测机构(8)所处地势低于收集槽(7)所处地势。
4.根据权利要求1所述的一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其特征在于：所述接水套(5)由两个可拆卸连接的半圆套(501)组成，两个半圆套(501)的下部均形成有缩径端(502)，半圆套(501)底部边缘位置设有出水口(503)。
5.根据权利要求1所述的一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其特征在于：所述地表径流监测机构(8)包括雨量筒盖(801)、地表径流雨量计(802)、漏斗(803)、导流管(804)和收集桶(805)，所述雨量筒盖(801)用于通过连接管(3)与收集槽(7)连接，且雨量筒盖(801)设于地表径流雨量计(802)的上部，所述漏斗(803)设于地表径流雨量计(802)的下部，所述导流管(804)一端连接漏斗(803)，另一端连接收集桶(805)。
6.根据权利要求5所述的一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其特征在于：所述收集桶(805)所处地势低于地表径流雨量计(802)所处地势。
7.根据权利要求1所述的一种灌木单株尺度下次降雨水文动态过程观测系统，其特征在于：所述采集器(10)采用U30采集器。
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