[發(fā)明專利]一種定量測(cè)定沙丘向丘間地水分供給量的觀測(cè)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611113269.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106645639B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿拉木薩;曹靜;楊婷婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發(fā)明涉及一種測(cè)定沙丘對(duì)周邊丘間地的水分供給數(shù)量的觀測(cè)裝置及方法。裝置包括：由匯水筒、漏斗以及自計(jì)式雨量計(jì)組成的土壤深層水分入滲觀測(cè)裝置；由弧形阻水板、匯水筒、漏斗以及自計(jì)式雨量計(jì)組成的土壤深層及側(cè)面水分入滲觀測(cè)裝置。方法為：將上述兩個(gè)裝置埋于沙丘坡面土壤中，收集土壤中水分垂直入滲量、土壤中水分側(cè)滲量并通過(guò)數(shù)據(jù)采集線輸出給數(shù)據(jù)采集儀。本裝置可以測(cè)定沙丘土壤非凍結(jié)期不同時(shí)段的對(duì)丘間地的水分供給數(shù)量，為明確沙地沙丘－丘間地系統(tǒng)的水分平衡過(guò)程提供試驗(yàn)依據(jù)，闡明沙地生態(tài)系統(tǒng)中沙丘集水作用的數(shù)量和生態(tài)效應(yīng)，為建立持續(xù)穩(wěn)定的固沙植被提供理論依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及沙丘區(qū)土壤水分運(yùn)移過(guò)程的定量觀測(cè)，具體的說(shuō)是一種定量測(cè)定沙丘向丘間地水分供給量的觀測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)

沙丘－丘間地之間的水分交流過(guò)程一直是沙地水文過(guò)程研究的難點(diǎn)問(wèn)題，很多研究者通過(guò)多種方法進(jìn)行研究探索，但一直未能產(chǎn)生明確的研究結(jié)果。因二者之間水分的交流過(guò)程存在明顯的觀測(cè)難度，特別是沙丘體內(nèi)的深層入滲水量的觀測(cè)，以往在土壤水分滲漏補(bǔ)給研究方法和手段上，多采用環(huán)刀法、雙環(huán)刀法、蒸滲儀法、人工模擬降雨法、土柱法、水分通量法及示蹤法等，并通過(guò)數(shù)學(xué)建模推算降雨對(duì)土壤的滲漏補(bǔ)給水量，缺少用于直接監(jiān)測(cè)土壤滲漏水量的計(jì)量?jī)x器。目前應(yīng)用較為廣泛和計(jì)算較為簡(jiǎn)便的水通量法能較為準(zhǔn)確地推算降雨入滲補(bǔ)給量，但需要詳細(xì)和較大范圍的土壤水勢(shì)與土壤含水量資料，在實(shí)際當(dāng)中獲取難度較大，而且在推算中忽略了溫度對(duì)土壤水運(yùn)動(dòng)的影響，造成了水分通量法的計(jì)算誤差；地中蒸滲儀法可直接測(cè)量補(bǔ)給量，但造價(jià)昂貴不易進(jìn)行多地較大空間尺度上的觀測(cè)研究；同位素示蹤法是目前研究地下水補(bǔ)給較好的研究方法，但只能進(jìn)行間接估算，而且不利于獲得小時(shí)間尺度上高精度結(jié)果和反映補(bǔ)給的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。現(xiàn)有的研究方法在準(zhǔn)確估算滲漏補(bǔ)給量及其動(dòng)態(tài)變化上仍存在不同程度的缺陷，主要涉及以下幾個(gè)方面：無(wú)法直接觀測(cè)入滲量、結(jié)果受到環(huán)境影響而誤差較大、設(shè)備造價(jià)昂貴、通過(guò)間接推導(dǎo)獲得結(jié)果等。。針對(duì)土壤水分入滲觀測(cè)方法問(wèn)題，我們參考了以往土壤水分入滲觀測(cè)技術(shù)，提出了沙區(qū)土壤深層水分入滲觀測(cè)方法，采用該方法可以有效實(shí)時(shí)觀測(cè)土壤深層水分入滲過(guò)程，并可準(zhǔn)確測(cè)定沙丘－丘間地之間的淺層土壤水分側(cè)向運(yùn)移過(guò)程，為沙丘－丘間地鑲嵌體土壤水分平衡提供了有效技術(shù)支持。本項(xiàng)觀測(cè)技術(shù)可直接測(cè)量土壤入滲水量(指一段時(shí)間內(nèi)在重力作用下入滲到某一深度土壤斷面的水量)，儀器采用數(shù)字化自動(dòng)記錄方式，可進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，對(duì)沙地降雨對(duì)深層土壤水分滲漏補(bǔ)給過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，定量分析補(bǔ)給水量的時(shí)空變化規(guī)律，認(rèn)識(shí)深層滲漏補(bǔ)給過(guò)程、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)地下水補(bǔ)給資源和地下水動(dòng)態(tài)平衡。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置沙丘土壤水分深層入滲收集裝置、沙丘－丘間地間土壤水分側(cè)向入滲收集裝置，定量測(cè)定沙丘向丘間地的水分傳輸數(shù)量，明確沙丘對(duì)丘間地的水分供給數(shù)量。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種定量測(cè)定沙丘向丘間地水分供給量的觀測(cè)裝置及方法。

一種定量測(cè)定沙丘向丘間地水分供給量的觀測(cè)裝置，包括：

土壤深層水分入滲觀測(cè)裝置，包括匯水筒、漏斗以及自計(jì)式雨量計(jì)；埋于沙丘坡面土壤中，用于收集土壤中水分垂直入滲量并通過(guò)數(shù)據(jù)采集線輸出給數(shù)據(jù)采集儀；

土壤深層及側(cè)面水分入滲觀測(cè)裝置，包括弧形阻水板、匯水筒、漏斗以及自計(jì)式雨量計(jì)；埋于沙丘坡面土壤中，用于收集土壤中水分垂直入滲量和側(cè)滲量并通過(guò)數(shù)據(jù)采集線輸出給數(shù)據(jù)采集儀。

所述匯水筒為金屬材質(zhì)、圓筒狀，直徑為D米、高度為H₁米，底部與漏斗上邊沿?zé)o縫隙焊接，用于阻擋匯水筒內(nèi)的土壤中水分橫向流失。

所述漏斗為金屬材質(zhì)，直徑為D米、高度為H₂米，最下方與自計(jì)式雨量計(jì)連接，用于將其內(nèi)部土壤中水分引流入自計(jì)式雨量計(jì)。

所述弧形阻水板為金屬材質(zhì)，半圓筒狀，直徑為D米、高度為H米，底部與匯水筒上邊沿?zé)o縫隙焊接，用于當(dāng)土壤深層及側(cè)面水分入滲觀測(cè)裝置埋于沙丘坡面時(shí)，阻擋因坡面造成的土壤中水分側(cè)向流失。