[發(fā)明專利]一種坡耕地徑流水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710777103.2
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107450443B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安志裝;馬茂亭;索琳娜;趙同科;劉寶存;趙麗平;李順江
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市農(nóng)林科學(xué)院
• 主分類號: G05B19/048
• 分類號: G05B19/048
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11308
• 代理人: 喻蓉

本發(fā)明公開了一種坡耕地徑流水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括徑流水動態(tài)監(jiān)測啟動裝置、徑流水自動收集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置。本發(fā)明的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r自動靈敏、精確、長期定位監(jiān)測坡耕地徑流小區(qū)內(nèi)的徑流水，實現(xiàn)對包括農(nóng)田、山地、梯田、尾礦、荒山等多種地形區(qū)域徑流水的自動收集和監(jiān)測，為水土保持、面源污染防控、養(yǎng)分流失治理等多學(xué)科科研提供可靠的數(shù)據(jù)和樣品來源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種農(nóng)林耕地徑流水的監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種坡耕地徑流水的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)

坡耕地是我國基本農(nóng)田的重要組成部分，而水土流失、面源污染、農(nóng)林地養(yǎng)分流失、污染物和養(yǎng)分在土壤中的遷移是目前我國生態(tài)、環(huán)境、農(nóng)林業(yè)所面臨的嚴(yán)峻問題，其中徑流是導(dǎo)致這些問題的引發(fā)者和主要載體，因此，對徑流的研究和監(jiān)測有著十分重要的意義。

坡面徑流的自動收集和監(jiān)測是目前野外測量的難點問題，對于無壓、低水頭、小流量、高泥沙的坡面水文過程自動監(jiān)測技術(shù)進展也十分緩慢。目前，野外試驗坡面徑流流量觀測記錄主要采用集水池和水位計法或集水池和流量計法進行觀測計量。集水池法，即在徑流出口處修建一個徑流池(有些帶有分流裝置)，將徑流水收集在水池中，然后計算集水池中的水量，根據(jù)計算得到的集水池中水量以及統(tǒng)計的積水時間，獲取徑流相關(guān)參數(shù)，例如，獲取統(tǒng)計時間內(nèi)的徑流總量、徑流量、徑流量分布曲線等。流量計法是在徑流小區(qū)出口建設(shè)徑流收集渠道，并安置流量計實現(xiàn)對徑流小區(qū)產(chǎn)流過程的監(jiān)測。翻斗式流量計是野外徑流觀測中主要使用的流量計之一，但是現(xiàn)有技術(shù)翻斗式流量計的調(diào)節(jié)裝置為單點支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)野外徑流觀測中出現(xiàn)徑流量大且持續(xù)時間長時，其翻斗翻轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)較大幅度的震顫與偏轉(zhuǎn)，從而會導(dǎo)致記錄感應(yīng)器錯誤記錄數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)徑流水收集罐一般采用翻斗式水量計量方式，由于翻斗體積的限制，最小計量精度只能達到5ML左右(常用翻斗一般為5-50ML，翻斗越大計量精度越小)，且如有泥沙及雜物污染，則監(jiān)測精度大大降低。

而且現(xiàn)有的計量方法存在明顯的缺陷，例如，現(xiàn)有收集罐罐蓋僅具有遮擋、封閉功能，而不具有水位監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集功能的缺陷；即使具有測量功能，其也只能測量徑流的總量或者平均徑流量，不能獲取徑流的動態(tài)過程，不能獲取徑流量、與時間的實時關(guān)系曲線，從而使得獲取的徑流相關(guān)參數(shù)實時性較差；進一步地，當(dāng)徑流量大時，集水池容易發(fā)生溢出，影響徑流的測量精度。

本發(fā)明采用超聲波實時監(jiān)測裝置進行徑流水量探測，水位監(jiān)測精度可達到0.1mm，監(jiān)測精度大大提高，同時監(jiān)測設(shè)備不受泥沙和雜物污染干擾，為獨立系統(tǒng)，同樣可以提高數(shù)據(jù)監(jiān)測精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有坡耕地徑流水動態(tài)監(jiān)測存在的技術(shù)缺陷，提供一種坡耕地徑流水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對坡耕地的降雨、降雨量、降雨產(chǎn)生的徑流水量進行自動收集和實時監(jiān)測，降雨量及徑流水量數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)的遠程傳輸可以同步進行；而且本發(fā)明的徑流水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)ξ⒘俊⒉贿B續(xù)的徑流水進行靈敏、精確、長期定位自動監(jiān)測和無污染取樣，實現(xiàn)對包括農(nóng)田、山地、梯田、尾礦、荒山等多種地形區(qū)域徑流水的自動收集和監(jiān)測，從而為水土保持、面源污染防控、養(yǎng)分流失治理等多學(xué)科科研提供可靠的數(shù)據(jù)和樣品來源。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種坡耕地徑流水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括徑流水動態(tài)監(jiān)測啟動裝置、徑流水自動收集裝置和數(shù)據(jù)處理裝置。

其中，所述數(shù)據(jù)處理裝置分別與所述的徑流水動態(tài)監(jiān)測啟動裝置、所述徑流水自動收集裝置相連接，降雨時驅(qū)動所述徑流水自動收集裝置測量罐內(nèi)徑流水量，并對徑流水自動收集裝置內(nèi)的徑流水量進行收集、監(jiān)測。

特別是，所述徑流水動態(tài)監(jiān)測啟動裝置為雨量計，其中所述雨量計以有線或無線方式與所述數(shù)據(jù)處理裝置相連接，在降雨時驅(qū)動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變至工作狀態(tài)，進行降雨量和徑流水水量的監(jiān)控。

尤其是，所述雨量計以有線方式與所述數(shù)據(jù)處理裝置相連接。