基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统及方法，包括人工降雨单元，以水泵为动力，通过管道和固定在第一框架上的喷头向植物降雨截留单元提供人工降雨；植物降雨截留单元，包括位于第一框架下方空间的第二框架，第二框架内设有滑轨，滑轨上活动连接多个滑条，每个滑条上设有多个用于固定试验植物的安置孔；第二框架下方空间倾斜布置引导件，引导并汇集未被植物截留的雨水流入过流收集单元中；第二框架底部设有多个压力传感器，用于检测降雨截留试验过程中植物截留量改变引起的压力变化；过流收集单元，用于收集未被植物截留的雨水。截留的雨水。截留的雨水。

【技术实现步骤摘要】
基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统及方法


[0001]本专利技术涉及植物降雨截留实验
，具体为基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]植物降雨截留量，指降水落到地面以前，被树木枝叶、作物茎叶截去的降雨部分，是森林、植被边坡的水文生态功能。在森林生态系统中，地面上有两层以上的植被层，降雨被各植被层分层截留。因此，降雨截留在大气－植物－土壤连续体的水循环中是一个不可忽略的环节，该环节在时间、空间维度上重新分配降雨，改变降雨直接动能，延长土壤直接接触雨水所需时间，使得部分降雨直接从茎叶蒸发，增加了林冠层的大气湿度，引起一系列生态效应。
[0004]目前针对植物降雨截留的测试实验，多采用以下三种方式：
[0005](1)浸泡法：在室内无风条件下，选择完整健康植物，测定植物鲜重，将其浸泡于蒸馏水一段时间，取出控水，待其不滴水时重新称重，其降雨截留量为浸泡后的重量与浸泡前重量的差值。
[0006]该方法太过于理想化，与自然实测降雨截留量差别较大，并且无法观测降雨过程中的截留量变化，存在较大局限性。
[0007](2)蘸取法：自然降雨后，利用吸水棉蘸取植物叶片上残留的雨水，称量吸水棉前后重量变化即得到该植物的降雨截流量。此种方法存在较大的操作误差，容易出现蘸取不完全，并且同样无法观测截流量过程变化。
[0008](3)人工降雨法：在室内无风条件下，选择完整健康植物，测定植物鲜重，采用人工降雨方法对植物进行降雨，一定降雨历时后停止降雨，静止待其不滴水时重新称重，其降雨截留量为降雨前后植物重量差值。
[0009]在生态边坡研究中，人工降雨法较为完整的模拟不同强度的真实降雨并且可以实时监测降雨截留的过程量以及得到真实截留量。但目前的方式仍存在局限性，无法将植株密度、叶面指数以及边坡坡度等变量考虑在内，从而难以得到植物降雨截流量和降雨强度、植株密度以及边坡坡度之间的关系。

技术实现思路

[0010]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统及方法，通过调节滑条在滑轨上移动的距离以改变试验植物的行距，间接的改变了植株密度，实现在不同降雨强度、不同植株密度、不同坡度下植物降雨截流的测量试验，丰富了试验的维度，提高了精确性与人工可控度，有利于得到植物降雨截流量和降雨强度、植株密度以及边坡坡度之间的关系，进而探究植株密度对降雨截流量的影响。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]本专利技术的第一个方面提供基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统，包括：
[0013]人工降雨单元，以水泵为动力，通过管道和固定在第一框架上的喷头向植物降雨截留单元提供人工降雨；
[0014]植物降雨截留单元，包括位于第一框架下方空间的第二框架，第二框架内设有滑轨，滑轨上活动连接多个滑条，每个滑条上设有多个用于固定试验植物的安置孔；第二框架下方空间倾斜布置引导件，引导并汇集未被植物截留的雨水流入过流收集单元中；第二框架底部设有多个压力传感器，用于检测降雨截留试验过程中植物截留量改变引起的压力变化；
[0015]过流收集单元，用于收集未被植物截留的雨水。
[0016]人工降雨单元包括分别与水泵进水口和出水口连接的进水管和上水管，上水管上设有流量计，上水管与第一框架上的多个喷淋头连接；第一框架与支架连接，通过支架使第一框架位于设定的高度位置，第一框架的下方空间用于容纳植物降雨截留单元。
[0017]第二框架两端设有定轴支撑杆和液压杆，定轴支撑杆垂直于地面布置且长度根据实际需求设定，第二框架与定轴支撑杆固定连接且相互垂直，液压杆与第二框架活动连接。
[0018]液压杆的活动端通过第一转轴与第二框架活动连接，固定端通过第二转轴与地面活动连接，通过液压杆的伸缩改变第二框架相对于地面的倾角，模拟实验所需的坡度。
[0019]液压杆通过液压站与控制中心连接，通过设定的边坡角度得到液压杆所需要伸长或缩短的距离，转换为液压站输出的压力和流量，利用液压杆的伸缩，调节第二框架相对于地面的倾角，实现坡度的改变。
[0020]第二框架底部的压力传感器，检测降雨截留试验过程中植物截留量改变引起的压力变化并反馈给控制中心。
[0021]固定试验植物的安置孔内填充防水层，安置孔的孔口表面与植株接触处具有防水脂。
[0022]滑条内设有非接触式位移传感器，获取滑条相对于基准点移动的距离信息并反馈给控制中心，控制中心通过多个滑条的位移信息得到相邻滑条之间的间距，以确定植株行距。
[0023]试验植物根据设定的间距固定于滑条中的每一个安置孔中。
[0024]过流收集单元包括布置在电子秤上的过流收集桶，电子秤采集过流收集桶的初始重量和试验期间的重量，反馈给控制中心，控制中心通过计算两部分重量的差值得到收集的水的重量。
[0025]本专利技术的第二个方面提供基于上述系统实现植物降雨截留试验的方法，包括以下步骤：
[0026]根据设定的间距将试验植物固定于植物安置孔内，滑条根据设定的植株密度沿着滑轨滑动改变植株行距，通过非接触式位移传感器获取滑条位移的距离，确定植株密度；
[0027]压力传感器获取初始值，人工降雨单元以设定的压力和流量进行人工降雨；
[0028]压力传感器获取第一框架底部的压力变化，反映植物所截留的降雨量；未被植物截留的雨水落到引导件中，汇集并流入过流收集单元中，过流收集单元获取过流雨水的质量变化；
[0029]通过设定的边坡角度，控制液压杆所需要伸长或缩短的距离，利用液压杆的伸缩，调节第二框架相对于地面的倾角，实现坡度的改变。
[0030]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0031]1、试验植物根据设定的间距固定于安置孔内，滑条根据设定的植株密度沿着滑轨滑动改变植株行距，间接的改变了植株密度，一部分雨水被植株截留，压力传感器获取降雨截留试验过程中第一框架底部的压力变化，反映植物截留量的变化，另一部分未被植物截留的雨水流入过流收集单元中，从而确定植株密度和植物降雨截流量之间的关系。
[0032]2、人工降雨单元通过对泵的控制，能够以设定的压力和流量向植株进行人工降雨，从而确定降雨强度和植物降雨截流量之间的关系。
[0033]3、通过设定的边坡角度得出液压杆所需要伸长或缩短的距离，利用液压杆的伸缩，调节第二框架相对于地面的倾角，从而实现坡度的改变，从而确定边坡角度和植物降雨截流量之间的关系。
[0034]4、控制中心根据压力传感器反映的植物截留量的变化，和过流收集单元单元中雨水的质量确定植物降雨截流量，根据非接触位移传感器获取的植株行距和滑条上设定的植株间距确定植株密度，根据设定的降雨强度变化控制人工降雨单元中水泵的压力和流量变化，根据设定的坡度变化控制液压杆的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统，其特征在于，包括：人工降雨单元，以水泵为动力，通过管道和固定在第一框架上的喷头向植物降雨截留单元提供人工降雨；植物降雨截留单元，包括位于第一框架下方空间的第二框架，第二框架内设有滑轨，滑轨上活动连接多个滑条，每个滑条上设有多个用于固定试验植物的安置孔；第二框架下方空间倾斜布置引导件，引导并汇集未被植物截留的雨水流入过流收集单元中；第二框架底部设有多个压力传感器，用于检测降雨截留试验过程中植物截留量改变引起的压力变化；过流收集单元，用于收集未被植物截留的雨水。2.如权利要求1所述的基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统，其特征在于，所述人工降雨单元包括分别与水泵进水口和出水口连接的进水管和上水管，上水管上设有流量计，上水管与第一框架上的多个喷淋头连接；第一框架与支架连接，通过支架使第一框架位于设定的高度位置，第一框架的下方空间用于容纳植物降雨截留单元。3.如权利要求1所述的基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统，其特征在于，第二框架两端设有定轴支撑杆和液压杆，定轴支撑杆垂直于地面布置且长度根据实际需求设定，第二框架与定轴支撑杆固定连接且相互垂直，液压杆与第二框架活动连接。4.如权利要求3所述的基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统，其特征在于，所述液压杆的活动端通过第一转轴与第二框架活动连接，固定端通过第二转轴与地面活动连接，通过液压杆的伸缩改变第二框架相对于地面的倾角，模拟实验所需的坡度。5.如权利要求3所述的基于植株密度可变的植物降雨截留试验系统，其特征在于，所述液压杆通过液压站与控制中心连接，通过设定的边坡角度得到液压杆所需要伸长或缩短的距离，转换为液压站输出的压力和流量，利用液压杆的伸缩，调节第二框架相对于地面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯，丁洁，郑明万，郑召怡，付长凯，李奕，侯召，鲁嘉祺，刘佳，
申请(专利权)人：济南市市政工程设计研究院集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：