本發(fā)明涉及森林水文觀測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置。

背景技術(shù)：

森林枯落物層作為水源涵養(yǎng)的主要載體，是水文循環(huán)過程的重要組成部分，發(fā)揮著截持降雨、防止土壤濺蝕、阻延地表徑流、減少表土水分蒸發(fā)、增強(qiáng)土壤抗沖性等水文生態(tài)功能。同時(shí)，枯落物層通過影響林地土壤的水熱狀況、通氣狀況、營養(yǎng)元素的循環(huán)及林地生物種群的類型及數(shù)量，影響著土壤的性狀及林木生長，影響著森林水文生態(tài)過程。

目前，在關(guān)于枯落物層內(nèi)水分運(yùn)動(dòng)方式與森林坡面的產(chǎn)流機(jī)制的研究中，研究者將枯落物層納入林下土壤層整體研究，著眼于枯落物持水能力的最終表現(xiàn)。上述研究過程中，沒有對(duì)枯落物層持水過程動(dòng)態(tài)變化和持水機(jī)理進(jìn)行研究；沒有單獨(dú)考慮枯落物層在坡面產(chǎn)流過程中的作用和變化過程，沒有結(jié)合降雨和坡度等因子對(duì)其水文功能進(jìn)行綜合研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置，能在不同坡度和不同降雨條件，測定穿透枯落物層的垂直下滲量和沿坡面產(chǎn)生的側(cè)向流，從而對(duì)坡面枯落物層對(duì)降雨的分配進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，以闡釋總結(jié)不同坡度和不同降雨條件下，水分在枯落物層內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置，包括枯落物承接框架、承接篩網(wǎng)、降水裝置、集水袋、第一測量裝置與第二測量裝置，所述枯落物承接框架的第一端設(shè)有第一支撐件，第二端設(shè)有第二支撐件，且所述第一端為開口結(jié)構(gòu)，所述第一支撐件與第二支撐件可伸縮；所述承接篩網(wǎng)鋪設(shè)在所述枯落物承接框架上，所述降水裝置設(shè)于所述承接篩網(wǎng)的上方，所述集水袋設(shè)于所述承接篩網(wǎng)的下方，且所述集水袋的底部設(shè)有出流口；所述第一測量裝置與所述第一端連接，用于測量側(cè)向遷移量，所述第二測量裝置與所述出流口連接，用于測量垂直下滲量。

其中，所述第一測量裝置包括第一集流桶，所述第一集流桶通過引流槽與所述第一端連通，所述第二測量裝置包括第二集流桶，所述第二集流桶通過軟管與所述出流口連通，且所述第一集流桶與第二集流桶的底部均設(shè)有壓力變送器。

其中，還包括記錄儀，所述第一集流桶與第二集流桶底部的壓力變送器均與所述記錄儀電連接。

其中，所述引流槽為倒三角形結(jié)構(gòu)。

其中，所述引流槽由鍍鋅鐵板電焊制成。

其中，所述引流槽上設(shè)有遮雨布。

其中，所述承接篩網(wǎng)的網(wǎng)孔的直徑為0.5cm～2.5cm。

其中，所述第一支撐件與第二支撐件為旋鈕式伸縮桿。

其中，所述枯落物承接框架上設(shè)有防水層。

其中，所述枯落物承接框架的第一端與所述第一支撐件的連接處設(shè)有垂直角刻度盤。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過在枯落物承接框架上鋪設(shè)承接篩網(wǎng)承裝枯落物，將森林枯落物層從林下土壤層分離出來；通過在枯落物承接框架的第一端設(shè)置第一支撐件，第二端設(shè)置第二支撐件，且第一支撐件與第二支撐件可伸縮，調(diào)節(jié)枯落物承接框架的傾斜度，模擬不同坡度。通過在承接篩網(wǎng)上方設(shè)置降水裝置，模擬不同降雨條件；通過在枯落物承接框架的第一端設(shè)置第一測量裝置，測定穿透枯落物層的垂直下滲量，集水袋的出流口設(shè)置第二測量裝置，測定沿坡面產(chǎn)生的側(cè)向遷移量，從而間接測定在不同降雨條件與不同坡度條件下枯落物層的截留量，對(duì)坡面枯落物層對(duì)降雨的分配進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，加強(qiáng)對(duì)坡地枯落物層入滲-蓄水-產(chǎn)流的水文過程的刻畫研究，更加全面地認(rèn)識(shí)森林坡面土壤層的水文過程，同時(shí)為客觀評(píng)價(jià)森林涵養(yǎng)水源等水文生態(tài)功能提供參考。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置的正視示意圖；

圖3為本發(fā)明一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置的枯落物承接框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置的引流槽結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記說明

1-枯落物承接框架；2-承接篩網(wǎng)；3-集水袋；4-出流口；5-第一支撐件；6-第二支撐件；7-第二集流桶；8-第一集流桶；9-引流槽；10-壓力變送器；11-遮雨布；12-記錄儀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1、2所示，為本實(shí)施例一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括枯落物承接框架1、承接篩網(wǎng)2、降水裝置、集水袋3、第一測量裝置與第二測量裝置。

枯落物承接框架1的第一端設(shè)有可伸縮的第一支撐件5，第二端設(shè)有可伸縮的第二支撐件6?？萋湮锍薪涌蚣?的第一端為開口結(jié)構(gòu)，且第一端與第一支撐件5的連接處設(shè)有垂直角刻度盤。如圖3所示，為實(shí)施例的枯落物承接框架結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，枯落物承接框架1為木板拼裝而成，其三面圍擋，第一端僅在底部用木條與兩個(gè)長邊連接固定。進(jìn)一步的，第一端設(shè)有引流槽9。如圖4所示，為實(shí)施例的引流槽結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，引流槽9為倒三角形結(jié)構(gòu)，由鍍鋅鐵板電焊制成。進(jìn)一步的，所述枯落物承接框架1上設(shè)有防水層，避免木板吸水影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本實(shí)施例中，第一支撐件5與第二支撐件6為旋鈕式伸縮桿。

承接篩網(wǎng)2鋪設(shè)在枯落物承接框架1上，用于盛裝枯落物；降水裝置設(shè)于承接篩網(wǎng)2的上方，用于模擬不同的降雨條件；集水袋3設(shè)于承接篩網(wǎng)2的下方，且集水袋3的底部設(shè)有出流口4。本實(shí)施例中，承接篩網(wǎng)2的網(wǎng)孔直徑為0.5cm～2.5cm；集流袋3由防水塑料布沿承接篩網(wǎng)2的四個(gè)邊圍制而成。

第一測量裝置包括第一集流桶8，第一集流桶8位于引流槽9開口的下方；第二測量裝置包括第二集流桶7，第二集流桶7設(shè)有桶蓋，桶蓋上設(shè)有開口，通過軟管將桶蓋上的開口與集水袋3底部的出流口4連通；在第一集流桶8與第二集流桶7的底部均設(shè)有壓力變送器10，壓力變送器10監(jiān)測第一集流桶8與第二集流桶7中的水壓，進(jìn)而測定側(cè)向遷移量與垂直下滲量。本實(shí)施例中，第一集流桶8與第二集流桶7由封底pvc管材制成；壓力變送器10為擴(kuò)散硅芯片水壓傳感器。進(jìn)一步的，還包括記錄儀12，第一集流桶8與第二集流桶7底部的壓力變送器10均與記錄儀12連接，實(shí)時(shí)觀測側(cè)向遷移量與垂直下滲量的動(dòng)態(tài)變化過程，并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)和圖像。

進(jìn)一步的，引流槽9上設(shè)有遮雨布11。遮雨布11從引流槽9上端綁緊并拉到地面用固定件壓緊，從而避免降雨直接進(jìn)入引流槽9和第二集流桶7對(duì)側(cè)向流產(chǎn)流數(shù)據(jù)造成影響。

下面通過具體的過程，進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

一、測算不同降雨條件下，同一坡度下枯落物層對(duì)降雨的分配特點(diǎn)。

根據(jù)設(shè)定的坡度參數(shù)，調(diào)節(jié)第一支撐件5與第二支撐件6的高度，使枯落物承接框架1的傾斜度調(diào)整為設(shè)定坡度，即垂直角刻度盤上的度數(shù)與設(shè)定的坡度相同，并固定第一支撐件5與第二支撐件6。

將風(fēng)干后的枯落物樣品均勻鋪設(shè)在承接篩網(wǎng)2上，并打開降水裝置。

壓力變送器10監(jiān)測第一集流桶8與第二集流桶7中的水壓，進(jìn)而測定側(cè)向遷移量與垂直下滲量；記錄儀12實(shí)時(shí)觀測側(cè)向遷移量與垂直下滲量的動(dòng)態(tài)變化過程，并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)和圖像。

持續(xù)設(shè)定時(shí)間后，調(diào)節(jié)降水裝置，改變降雨條件，并重復(fù)上述測量過程，得到多組數(shù)據(jù)。

二、測算不同坡度條件下，同一降水量下枯落物層對(duì)降雨的分配特點(diǎn)。

根據(jù)設(shè)定的坡度參數(shù)，調(diào)節(jié)第一支撐件5與第二支撐件6的高度，使枯落物承接框架1的傾斜度調(diào)整為設(shè)定坡度，即垂直角刻度盤上的度數(shù)與設(shè)定的坡度相同，并固定第一支撐件5與第二支撐件6。

將風(fēng)干后的枯落物樣品均勻鋪設(shè)在承接篩網(wǎng)2上，打開降水裝置，并維持降水裝置的運(yùn)行。

壓力變送器10監(jiān)測第一集流桶8與第二集流桶7中的水壓，進(jìn)而測定側(cè)向遷移量與垂直下滲量；記錄儀12實(shí)時(shí)觀測側(cè)向遷移量與垂直下滲量的動(dòng)態(tài)變化過程，并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)和圖像。

持續(xù)設(shè)定時(shí)間后，調(diào)節(jié)第一支撐件5與第二支撐件6的高度，進(jìn)而改變枯落物承接框架1的傾斜度，并重復(fù)上述測量過程，得到多組數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例提供一種用于模擬森林坡面枯落物層水文動(dòng)態(tài)的測量裝置，通過在枯落物承接框架上鋪設(shè)承接篩網(wǎng)承裝枯落物，將森林枯落物層從林下土壤層分離出來；通過可伸縮的第一支撐件與第二支撐件，調(diào)節(jié)枯落物承接框架的傾斜度，模擬不同坡度。通過可調(diào)節(jié)的降水裝置，模擬不同降雨條件；通過在枯落物承接框架的第一端設(shè)置第一測量裝置，測定穿透枯落物層的垂直下滲量，集水袋的出流口設(shè)置第二測量裝置，測定沿坡面產(chǎn)生的側(cè)向遷移量，從而間接測定在不同降雨條件與不同坡度條件下枯落物層的截留量，對(duì)坡面枯落物層對(duì)降雨的分配進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，加強(qiáng)了對(duì)坡地枯落物層入滲-蓄水-產(chǎn)流的水文過程的刻畫研究，對(duì)全面地認(rèn)識(shí)森林坡面土壤層的水文過程提供了依據(jù)，同時(shí)為客觀評(píng)價(jià)森林涵養(yǎng)水源等水文生態(tài)功能提供參考。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、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)。