树干径流自动节能检测采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种树干径流自动节能检测采集系统。在不锈钢环状圆筒中填入不透水填充物制成环形凹槽，下用固定木板固定，上面加装金属网，环形凹槽内侧树皮涂抹树皮包裹物，环状凹槽的底部出水孔和变径管头连接，变径管头的下端和垂直的PVC管连接，PVC管的下端和90°弯管相连，然后再连接一段水平的PVC管，其后端连接一个90°弯管，90°弯管的下端和软管相连，软管与翻斗式雨量计相连，翻斗式雨量计下接PVC管和三通，打开三通处活动堵头，插入电导率计而实现电导率计的实时测量。本发明专利技术测定树干径流实用性高，提高了采集和测量的准确度，解决了长期以来树干茎流观测数据不连续的问题，为树干茎流研究提供可靠的科学数据。

【技术实现步骤摘要】
树干径流自动节能检测采集系统
本专利技术涉及森林水文学、森林生态学领域，特别是一种树干径流自动节能检测采集系统。
技术介绍
树干径流是指林冠截持的降雨经树叶、树枝沿树干流向地面的雨水，在森林水文的各个分量中，树干径流作用只是一个微小的部分，在定量研究中常常被忽视，但树干径流在森林生态系统中的作用却不容忽视。因为树干径流能减少雨滴击溅侵蚀，同时携带淋洗树冠得到的养分直接进入林木根际区，使降水和养分集中于植物茎干附近，影响树干周围的土壤水分、养分含量的吸收及微生物的活动，对促进森林水分和养分再循环和对树木生长起着十分重要的作用。尤其在干旱、半干旱地区，茎流水对于维持树木体内水分平衡，减缓干旱缺水对树木生长造成的影响，提高降水资源的有效利用率具有十分重要的作用。因此，开展树干茎流的相关研究具有重要的森林水文和生态的意义。目前的树干径流液体的采集装置多为径向开口的软体塑料管，使用时需要用铁钉钉在树干上，然后收集液体，这种安装方式会对数目本身造成伤害，且软体塑料管结构不合理，易老化变形，液体收集不充分，导致最终的树干径流量测量结果不够准确。同时，目前的树干径流测定方法多为塑料桶承接法，即是在导流管末端连接一个固定容积的塑料桶，每次降雨后人工去测定桶内水量来计算树干径流，该方法操作繁琐，误差较大，当雨量过大时，容易溢出桶外，而雨量过小时测定误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述情况提供一种测量，收集树干径流，同时又能保护树木的系统。而且该系统轻巧便捷，省材省料，价格低廉，但效率很高，测量系统全面，可为研究人员从事野外生态水文研究工作提供便利。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种树干径流自动节能检测采集系统，包括树干、金属网、不锈钢环状圆筒、环形凹槽、树皮包裹物、固定木板、变径管头、PVC管、90°弯管、软管、翻斗式雨量计、承物台、三通和集水桶。将不锈钢按照树木的胸径制成不锈钢环状圆筒，将不透水填充物填入其中，制成的两边倾斜角度不同环形凹槽，并且下部用固定木板固定，在上面加装金属网。同时在固定木板以上5cm至金属网以下5cm的树皮涂抹上树皮包裹物。环状凹槽的底部开凿出一出水孔和变径管头连接，变径管头的下端和垂直的PVC管连接，PVC管的下端和90°弯管相连，然后再连接一段水平的PVC管，其后端连接一个90°弯管，90°弯管的下端和一小段软管相连接，实现了树干径流的平稳过渡，避免流量过大垂直撞击翻斗而影响数据采集。经软管流出来的树干径流流入翻斗式雨量计。当翻斗盛满计量所需的水后，自动翻滚，使得废水经过PVC管和三通而进入集水桶内，以备后续水质测定和分析，同时，打开三通处的活动堵头，直接插入电导率计而实现电导率计的实时测量。所述树皮包裹物为丙烯酸防水涂料、聚醋酸乙烯酯和丁苯橡胶乳液中的一种。所述不透水填充物为软石蜡、沥青和橡胶中的一种。本专利技术的优点和产生的积极效果是:本专利技术是将不锈钢按照树木的胸径制成不锈钢环状圆筒的，再利用不透水填充物（如软石蜡、沥青、橡胶）填入其中，制成的两边倾斜角度不同环形凹槽，以使树干径流完全地顺着不透水填充物流入到PVC管中，避免了树干径流收集不充分和汇流慢导致挥发的不良影响。不锈钢环状圆筒的上部加装金属网，能避免落叶落入圆筒内而堵住出水孔。在木板固定处以上5cm至金属网以下5cm的树皮涂抹上树皮包裹物具有不透水，干燥，防虫的特点，能实现保护植物自身的生长发育的系统的作用。通过安装多段PVC管和弯管，实现了树干径流的平稳过渡的目的，避免树干径流直接落下而垂直撞击翻斗式雨量计，从而精确了数据采集。同时采用翻斗式雨量计能实现自动的、连续的、精确的树干径流测量，节省人工，也避免了人工测量带来的误差。可以将电导率计直接插入三通处的活动堵头，以实现电导率计的实时测量。通过三通进入集水桶内的树干径流，可以暂时储存，用以测定和分析多种指标参数，为研究该区域的森林水文学、生态学提供科学依据。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图。图中：1-树干；2-金属网；3-不锈钢环状圆筒；4-环形凹槽；5-树皮包裹物；6-固定木板；7-第一变径管头；8-第一PVC管；9-第一90°弯管；10-第二PVC管；11-第二90°弯管；12-软管；13-翻斗式雨量计；14-第二变径管头；15-第三PVC管；16-第三90°弯管；17-三通；18-活动堵头；19-集水桶；20-承物台。图2是本专利技术的树干径流收集装置三维结构图示意图。图中：1-树干；3-不锈钢圆筒；4-环形凹槽；21-出水孔。图3是本专利技术的树干径流过渡装置三维结构示意图。图中：14-第二变径管头；15-第三PVC管；16-第三90°弯管；17-三通；18-活动堵头。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术的技术方案再作进一步的说明。实施例：如图1所示，一种树干径流自动节能检测采集系统，包括树干1、金属网2、不锈钢环状圆筒3、不透水填充物橡胶制成的两边倾斜角度不同环形凹槽4、树皮包裹物5、固定木板6、第一变径管头7、第一PVC管8、第一90°弯管9、第二PVC管10、第二90°弯管11、软管12、翻斗式雨量计13、第二变径管头14、第三PVC管15、第三90°弯管16、三通17、活动堵头18、集水桶19、承物台20和出水孔21，所述树皮包裹物5为丙烯酸防水涂料。选择树冠枝叶结构能代表该片林区平均林冠的样木，测量其胸径。然后预制出两个不锈钢半圆柱体和两个半圆环金属网，两个半圆柱体有以下形状和尺寸：上端敞口，中部挖空，下端开有一个半径为1/2胸径的半圆，底直径和胸径之比为1.6：1，底厚和壁厚均为2mm，高为10cm，两个半圆环金属网的外圆半径和略宽于半圆柱体的底面半径，内圆半径和1/2胸径相等，厚度为1mm，金属网2的密度采用4目，防止树叶和大型虫类堵塞出水孔。选择适当高度安装固定木板6，固定木板6以上5cm至金属网以下5cm的树皮涂抹上树皮包裹物5，在固定木板6之上将两个半圆柱体拼装成一个不锈钢环状圆筒3，向其中填充不透水填充物橡胶制成环形凹槽4，环形凹槽4的最低点和树皮的距离为20mm。在环形凹槽4的底部最低点开凿出一个孔径为20mm的出水孔21。出水孔21和第一变径管头7的上端相连接，第一变径管头7的上、下端的直径分别为20mm、22mm。第一变径管头7的下端和一段长为35cm的第一PVC管8垂直连接，第一PVC管8和第一90°弯管9连接，第一90°弯管9的另一端和一段长为20cm的第二PVC管10水平连接，第二PVC管10另一端和第二90°弯管11连接，在第二90°弯管11的下部加装一根长为3cm的软管12，使得树干径流沿着软管顺利到达翻斗式雨量计13处。翻斗式雨量计13安装在一个高为45cm的承物台20上，承物台20开有一个孔径为22mm的圆孔，用以将翻斗式雨量计13翻滚时的废水导出。在该圆孔下加装第二变径管头14，第二变径管头14下端的直径为22mm；第二变径管头14下连接第三PVC管15，在第三PVC管15下连接第三90°弯管16，然后在第三90°弯管16另一端连接三通17，三通17中轴线到地面的距离为30cm。三通17的水平接口用活动堵头18堵住；向上的接口用纱网盖住，防止蚊虫进入；向下的接口对着集水桶19，以便能收集废水，以备后续水质测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树干径流自动节能检测采集系统，其特征在于树干径流自动节能检测采集系统包括树干(1)、金属网(2)、不锈钢环状圆筒(3)、环形凹槽(4)、树皮包裹物(5)、固定木板(6)、第一变径管头(7)、第一PVC管(8)、第一90°弯管(9)、第二PVC管(10)、第二90°弯管(11)、软管(12)、翻斗式雨量计(13)、第二变径管头(14)、第三PVC管(15)、第三90°弯管(16)、三通(17)、活动堵头(18)、集水桶(19)、承物台(20)和出水孔(21)；在树干(1)上安装固定木板（6），固定木板（6）以上5cm至金属网以下5cm的树皮涂抹上树皮包裹物（5），在固定木板（6）之上将两个半圆柱体拼装成一个不锈钢环状圆筒（3），向其中填充不透水填充物制成环形凹槽（4），在环形凹槽（4）的底部最低点开凿出一个出水孔（21），出水孔（21）和第一变径管头（7）的上端相连接，第一变径管头（7）的下端和第一PVC管（8）垂直连接，第一PVC管(8)和第一90°弯管(9)连接，第一90°弯管(9)的另一端和第二PVC管(10)水平连接，第二PVC管(10)另一端和第二90°弯管(11)连接，在第二90°弯管(11)的下部加装一根软管(12)，软管(12)另一端与翻斗式雨量计(13)连接,翻斗式雨量计(13)安装在承物台(20)上，承物台(20)开有一个圆孔，在该圆孔下加装第二变径管头(14)，第二变径管头(14)下连接第三PVC管(15)，在第三PVC管(15)下连接第三90°弯管(16)，然后在第三90°弯管(16)另一端连接三通(17),三通(17)的水平接口用活动堵头(18)堵住,向下的接口对着集水桶(19)；所述树皮包裹物（5）为丙烯酸防水涂料、聚醋酸乙烯酯和丁苯橡胶乳液中的一种；所述不透水填充物为软石蜡、沥青和橡胶中的一种。...

【技术特征摘要】
1.一种树干径流自动节能检测采集系统，其特征在于树干径流自动节能检测采集系统包括树干(1)、金属网(2)、不锈钢环状圆筒(3)、环形凹槽(4)、树皮包裹物(5)、固定木板(6)、第一变径管头(7)、第一PVC管(8)、第一90°弯管(9)、第二PVC管(10)、第二90°弯管(11)、软管(12)、翻斗式雨量计(13)、第二变径管头(14)、第三PVC管(15)、第三90°弯管(16)、三通(17)、活动堵头(18)、集水桶(19)、承物台(20)和出水孔(21)；在树干(1)上安装固定木板（6），固定木板（6）以上5cm至金属网以下5cm的树皮涂抹上树皮包裹物（5），在固定木板（6）之上将两个半圆柱体拼装成一个不锈钢环状圆筒（3），向其中填充不透水填充物制成环形凹槽（4），在环形凹槽（4）的底部最低点开凿出一个出水孔（21），出水孔（21）和第一变径管头（7）的上端...

【专利技术属性】
技术研发人员：方荣杰，朱晓锋，莫华涛，汪蓬，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45