專利名稱：一種測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬森林流域水循環(huán)地下徑流測(cè)量裝置，涉及橡膠林土壤深層滲漏測(cè)量的裝置，具體是一種測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置。
背景技術(shù)：
水是地球上一切生命的源泉，也是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量交換的首要條件。在森林流域內(nèi)徑流補(bǔ)給和涵養(yǎng)水源不僅是森林水文功能的主要生態(tài)效應(yīng)，而且對(duì)森林生產(chǎn)力、養(yǎng)分循環(huán)等其他功能也產(chǎn)生影響，其中深層滲漏對(duì)于森林地下水的補(bǔ)給具有十分重要的意義。降雨期間，砍伐的森林流域常有地表徑流形成，而茂密的森林流域則以地下徑流·為主，從巖層和低濕地排出的水僅有少量。森林土壤具有很強(qiáng)的吸收能力，一般不會(huì)形成地表徑流，地下徑流則是森林流域的主要徑流形式。森林土壤的滲漏量不僅包括地面的下滲還包括土壤不同界面的下滲，它直接決定了地面徑流量的大小，同時(shí)也影響土壤水分的增長(zhǎng)及表層流、地下徑流的形成。森林土壤滲漏量通常是通過(guò)直接或間接測(cè)定某流域內(nèi)某時(shí)間段的滲透雨量，也可用降雨量與地表徑流量(包括地面貯留量)之差表示。目前關(guān)于林地滲透量的測(cè)定通常情況下采用下滲儀在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)采取土層試樣，保持原狀在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用萊氏測(cè)滲計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)定。流域內(nèi)的下滲容量可通過(guò)降水量、徑流量等實(shí)測(cè)資料進(jìn)行推算。測(cè)定森林地下徑流的方法和技術(shù)有許多，并且在不斷完善。主要有以下幾種(I)挖掘滲漏池分別在徑流場(chǎng)下邊緣距徑流池約50m處，制作兩個(gè)土壤剖面(IOOcmX 150cmX 150cm)即滲漏池，滲漏池上方均用木板條釘起來(lái)的油氈覆蓋以防雨水進(jìn)入。在每個(gè)滲漏池內(nèi)按斜線方向，相隔約20cm挖40cm、60cm兩個(gè)土壤剖面層(長(zhǎng)、寬、高均比滲漏板稍大，以便放入)，分別將20cmX 40cm的滲漏板(末端帶有導(dǎo)水口)水平插入兩土層，用塑料管將滲漏水導(dǎo)出，引入底部的容器內(nèi)測(cè)定。(2)淹水型下滲儀所謂掩蔽探知器又稱圓筒下滲儀，可用于平坦地或緩坡地，在不打亂土層的情況下，把內(nèi)徑為20 30cm、高為30 40cm的金屬圓筒埋入土層,深度至少到達(dá)B層,地表露出5 10cm，可在圓筒內(nèi)表土上面安放帶孔的圓板，用量水容器從上面不斷給水，并按時(shí)記錄數(shù)值經(jīng)計(jì)算分析可得土壤滲漏量。上述方法所求數(shù)值偏大，主要因?yàn)樵诮o水后增加了淹水壓，圓筒和土層之間形成間隙造成，因此該方法還存在一些弊端。(3)流水型下滲儀又稱為平田型山地下滲儀，也就是在選擇的測(cè)定點(diǎn)用流水進(jìn)行測(cè)定，用金屬制作寬30cm、長(zhǎng)30cm、高15cm的長(zhǎng)方形框,插入地下深幾厘米。在能夠記載水位的水箱上連接多根細(xì)管，從框的上緣按一定強(qiáng)度向框內(nèi)放水，沿地表流動(dòng)，持續(xù)I 2個(gè)小時(shí)，在框的下緣把沿地表流下未能滲入的水收集起來(lái)，每隔一定時(shí)間測(cè)記水量，從給水強(qiáng)度與地表徑流強(qiáng)度之差，求得各個(gè)時(shí)間的下滲率和終期下滲率。(4)灑水型下滲儀通過(guò)灑水模擬降雨代替流水測(cè)定下滲容量的方法，這種裝置比較簡(jiǎn)單，在并列的水管上安裝多數(shù)注射針，使水從針管自然滴下，測(cè)定方法和流水型下滲儀大致相同。在進(jìn)行灑水測(cè)定時(shí)，由于水滴的打擊可能使土粒分散，土壤孔隙被堵塞，常常形成水道而從地表流出，就更多地出現(xiàn)下滲不飽和的狀態(tài)，這種情況下，和淹水型完全相反，所得的下滲率數(shù)據(jù)
一般偏小。上述無(wú)論哪種類型的下滲儀，所得的數(shù)據(jù)，和自然降雨、流域多種多樣土層條件下的實(shí)際下滲率或下滲容量，很難完全一致，一般偏大。其原因是，在小面積區(qū)域內(nèi)給水，下滲水容易向四周的干燥土層橫向移動(dòng)，這部分水量所占比例較大；在安置下滲儀時(shí)，不當(dāng)?shù)卦?加了土層中的孔隙；淹水型產(chǎn)生了一定的水壓；即使給水比較平穩(wěn)，但由于水滴的打擊、土壤孔隙被堵塞，下滲量可能比自然降雨時(shí)少，等等，目前雖有改進(jìn)，但這些因素仍然不能完全排除。同時(shí)大型實(shí)驗(yàn)需要更多的人力物力，實(shí)行起來(lái)并不簡(jiǎn)單。盡管小型測(cè)滲儀器使用較方便，但在林地用水搬運(yùn)等需要很多的勞動(dòng)力，而且灑水型、流水型比淹水型用水更多，實(shí)行起來(lái)更困難。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、解決了坡度不足的森林流域水文運(yùn)動(dòng)過(guò)程中土壤深層滲漏量的測(cè)量，在不破壞土壤層與地下水位的情況下測(cè)定其水位動(dòng)態(tài)變化的量值，有利于提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和參考價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為提供一種測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置，其中，包括在橡膠林水量平衡觀測(cè)場(chǎng)設(shè)有的觀測(cè)井、水位記錄儀、數(shù)據(jù)采集儀和電腦；所述水位記錄儀設(shè)在觀測(cè)井的井口處，數(shù)據(jù)采集儀一端與水位記錄儀連接、另一端與電腦連接；所述觀測(cè)井深25 35米，在觀測(cè)井的下端距離地表2. 0 4米處設(shè)有通花管。較佳地，所述觀測(cè)井為PVC管成井。較佳地，所述觀測(cè)井的數(shù)量為25 口，25 口觀測(cè)井構(gòu)成井群。較佳地，所述井群下方設(shè)有3個(gè)出水口。較佳地，所述每口觀測(cè)井的直徑為70 90mm，壁厚為2 3mm。較佳地，所述測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置還包括截水墻，所述截水墻設(shè)在井群的周邊。較佳地，所述井群按5排布列，每排5 口觀測(cè)井。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，解決了坡度不足的森林流域水文運(yùn)動(dòng)過(guò)程中土壤深層滲漏量的測(cè)量，在不破壞土壤層與地下水位的情況下測(cè)定其水位動(dòng)態(tài)變化的量值，有利于提聞數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和參考價(jià)值。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意俯視圖。[0025]圖中1、截水墻；2、觀測(cè)井；3、水位記錄儀；4、數(shù)據(jù)采集儀；5、電腦；6、橡膠林。
具體實(shí)施方式
為了 詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置，包括在橡膠林水量平衡觀測(cè)場(chǎng)設(shè)有的25 口觀測(cè)井2、水位記錄儀3、數(shù)據(jù)采集儀4和電腦5 ;所述水位記錄儀3設(shè)在觀測(cè)井的井口處，數(shù)據(jù)采集儀4 一端與水位記錄儀3連接、另一端與電腦5連接；所述觀測(cè)井深25 35米，在觀測(cè)井2的下端距離地表2. 0 4米處設(shè)有通花管，通花管起通水作用。優(yōu)選的，所述觀測(cè)井為PVC管成井，其直徑為70 90mm，壁厚為2 3mm。所述觀測(cè)井的數(shù)量為25 口，25 口觀測(cè)井構(gòu)成井群，井群按5排布列，每排5 口觀測(cè)井，單列觀測(cè)井相距25m，每排間隔15m。所述井群下方設(shè)有3個(gè)出水口。所述測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置還包括截水墻1，所述截水墻設(shè)在井群的周邊。井深主要根據(jù)場(chǎng)地條件、土層具體情況而定，一般以打掘至相對(duì)不透水較完整的中等風(fēng)化基巖層即可，總進(jìn)尺約為258. 9m。I、測(cè)量步驟在坡度較緩的橡膠林6的林段選取典型樣地作為井群建筑地，測(cè)出樣地覆蓋面積，并根據(jù)區(qū)域大小按坐標(biāo)定位觀測(cè)井位置，利用挖掘鉆探施工設(shè)備在其定標(biāo)位置做打掘觀測(cè)孔，孔內(nèi)成井的方式包括(I)、施工測(cè)孔裸壁直徑130mm，采用PVC管成井，其直徑90mm,壁厚2. 8mm,并在PVC管下段2. 0 4. 0米處鉆進(jìn)通花管起通水作用。(2)在管外緣與裸壁之間(間距為20mm)進(jìn)行回填，填料成份在粉質(zhì)粘土段以粘性土填回，在砂質(zhì)粘性土段以小粒砂粒回填，在通花管段(相對(duì)含水層)以瓜米石回填。鉆探孔口高程為相對(duì)高程，孔內(nèi)水位為現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)，所測(cè)水文可作為參考數(shù)據(jù)。從井群中挑選具有代表性的細(xì)井，需要做大量的前期準(zhǔn)備工作，首先，利用水位記錄儀(簡(jiǎn)稱水位計(jì))對(duì)25 口井同時(shí)做觀測(cè)記錄，每天早8點(diǎn)、晚8點(diǎn)對(duì)25 口細(xì)井的地下水位變化做跟蹤記錄，經(jīng)對(duì)比分析選出水位與大氣降水變化相關(guān)性好，且變幅不劇烈的細(xì)井。在選出典型的5 8 口細(xì)井后，將水位計(jì)定位安置于井口處，檢測(cè)其電源、端口等運(yùn)作的正常性，且用不透水的遮擋物將其罩住以避免水氣打濕。日常監(jiān)測(cè)中還需根據(jù)天氣變化適時(shí)對(duì)其他細(xì)井水位做測(cè)量記錄。為了跟地區(qū)氣象資料更新一致，水位計(jì)設(shè)置為每天早8點(diǎn)、晚8點(diǎn)自動(dòng)定時(shí)取值并保存記錄，一般間隔3 4天利用筆記本電腦和數(shù)據(jù)采集儀將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并根據(jù)數(shù)值進(jìn)行換算和繪制成圖，這樣可以更直觀更準(zhǔn)確的及時(shí)獲取地下水文運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及特性。利用數(shù)據(jù)采集VI. 0. 8R1軟件對(duì)其數(shù)據(jù)做初步處理，再利用Excel2003、DPSv7. 05對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析。2、井群法估算橡膠林土壤滲漏量利用井群法來(lái)測(cè)定橡膠林的滲漏量滲，通過(guò)觀測(cè)地下水位的變化，來(lái)描述水分循環(huán)中的滲漏量變化特征。根據(jù)詹錢(qián)登(2008)的研究結(jié)果，地下水位是在不斷消散的(包括側(cè)向滲流、蒸散、深層入滲)，地下水位某段時(shí)間內(nèi)的損失量可稱其為該段時(shí)間內(nèi)的平均消散量，該值可以通過(guò)觀測(cè)長(zhǎng)期沒(méi)有降雨時(shí)的殘余地下水位計(jì)算而得，通過(guò)分析240小時(shí)累計(jì)降雨量和扣除水位平均消散量后24小時(shí)水位變化，得出地下水位增量與累計(jì)降雨量之間存在密切聯(lián)系。為了選取地下水位變化良好反應(yīng)降雨產(chǎn)生的滲漏量的觀測(cè)井，以五月份觀測(cè)數(shù)據(jù)分別計(jì)算累計(jì)降雨量，和24小時(shí)滲漏井水位變化量，并繪制點(diǎn)狀，從中選取擬合關(guān)系較好的滲漏井。根據(jù)所選取的滲漏井的觀測(cè)數(shù)據(jù)，將計(jì)算所得的累計(jì)滲漏量與累計(jì)降雨量繪制成點(diǎn)狀圖，可以看出當(dāng)長(zhǎng)期無(wú)降雨時(shí)，降雨量需達(dá)到20mm以上時(shí)才能產(chǎn)生滲漏，隨后，滲漏量隨著降雨量的增加而增加本實(shí)用新型為在森林流域坡度有限的條件下開(kāi)展地下徑流水位變化的研究提供了必要的試驗(yàn)設(shè)施，無(wú)需利用林地坡度挖掘滲漏池的傳統(tǒng)方法觀測(cè)地下徑流量。以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置，其特征在于包括在橡膠林水量平衡觀測(cè)場(chǎng)設(shè)有的觀測(cè)井、水位記錄儀、數(shù)據(jù)采集儀和電腦；所述水位記錄儀設(shè)在觀測(cè)井的井口處，數(shù)據(jù)采集儀一端與水位記錄儀連接、另一端與電腦連接；所述觀測(cè)井深25 35米，在觀測(cè)井的下端距離地表2. O 4米處設(shè)有通花管。
2.如權(quán)利要求I所述的測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置，其特征在于所述觀測(cè)井為PVC管成井。
3.如權(quán)利要求I所述的測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置所述觀測(cè)井的數(shù)量為25口，25 口觀測(cè)井構(gòu)成井群。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置所述井群下方設(shè)有3個(gè)出水口。
5.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置所述每口觀測(cè)井的直徑為70 90mm,壁厚為2 3mm。
6.如權(quán)利要求I所述的測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置所述測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置還包括截水墻，所述截水墻設(shè)在井群的周邊。
7.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置所述井群按5排布列，每排5口觀測(cè)井。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種測(cè)量橡膠林地下徑流的裝置，其中，包括在橡膠林水量平衡觀測(cè)場(chǎng)設(shè)有的觀測(cè)井、水位記錄儀、數(shù)據(jù)采集儀和電腦；所述水位記錄儀設(shè)在觀測(cè)井的井口處，數(shù)據(jù)采集儀一端與水位記錄儀連接、另一端與電腦連接；所述觀測(cè)井深25～35米，在觀測(cè)井的下端距離地表2.0～4米處設(shè)有通花管。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，解決了坡度不足的森林流域水文運(yùn)動(dòng)過(guò)程中土壤深層滲漏量的測(cè)量，在不破壞土壤層與地下水位的情況下測(cè)定其水位動(dòng)態(tài)變化的量值，有利于提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和參考價(jià)值。
文檔編號(hào)G01F23/00GK202533139SQ20122017801
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者劉珉, 吳志祥, 周兆德, 李意德, 楊川, 王紀(jì)坤, 謝貴水, 賴翼峰, 陳俊明, 陳幫乾, 陶忠良 申請(qǐng)人:中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所