[发明专利]一种可调式降雨量控制的模拟方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生态系统主要生态过程的主要限制因子变化的控制方法及装置，具体地说是一种可调式降雨量控制的模拟方法及装置。

背景技术

近年来全球变化已经引起各界学者的广泛重视，降雨量变化作为全球变化的主要组成部分，对从荒漠到森林的大部分陆地生态系统，尤其是干旱半干旱区的陆地生态系统都会产生巨大影响。因此通过降雨量控制装置模拟陆地生态系统降雨量的变化，研究陆地生态系统的净初级生产力、土壤CO2通量、植被及物种组成，以及土壤养分循环过程等主要生态过程对其的响应，能为预测陆地生态系统未来全球变化背景下的演替趋势提供科学参考。

目前国内外文献中关于降雨量变化方面的研究多采用盆栽模拟的方法，该法适用于研究不同物种在不同施水量下的生理与形态变化，操作简单，费用低廉，在对比研究时又具有一定的准确性，应用十分广泛，但盆栽的容器容量有限，不能重现被研究物种的原始状态，而且该法只能探讨单个物种对不同施水量的响应，不能应用到群落乃至生态系统尺度。国外也有研究者采用遮雨装置屏蔽自然降雨，然后用灌溉装置施入不同水量模拟不同降雨量，该法可以应用到群落乃至生态系统尺度，但屏蔽自然降雨后要等到降雨结束才能施水，这会改变自然降雨的降雨格局，尤其是降雨时间持续数天的情况下，对降雨格局的改变更加显著，而且人工施水在降雨强度、降雨时间和降雨均匀程度上都跟自然降雨相差很大，很难代表自然降雨特征。目前降雨量变化的模拟研究还有一个普遍缺点，就是多采用地下水作为水源，地下水的养分及矿质含量等水质特征与天然降雨是有差异的，这也导致这些方法的降雨量变化模拟不能真正代表自然降雨特征。国内外出现过很多干旱化模拟的研究，也就是模拟降雨量减少，也出现过人工施水进行的湿润化模拟，也就是模拟降雨量增加，但这些模拟降雨量变化的研究都是单向的，而生态系统降雨量的变化包括减少与增加两个方面，因此国内外对生态系统降雨量的变化模拟方法尚不完善。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种尺寸可调节、既能精确控制降雨量减少、又能模拟降雨量增加、还能代表自然降雨特征的可调式降雨量控制的模拟方法及装置。

本发明技术方案如下：

一种可调式降雨量控制的模拟方法，包括模拟降雨量减少和模拟降雨量增加方法，所述模拟降雨量减少方法为利用调节遮雨装置的面积来设定模拟降雨量减少的雨强；所述模拟降雨量增加方法为采用天然降雨作为模拟降雨的水源并利用选择水泵的规格控制模拟降雨增加的雨强。

一种上述方法的控制装置，包括模拟降雨量减少和模拟降雨量增加装置，二者通过一个储水容器相连，其中：所述的模拟降雨量减少装置由支撑装置、遮雨装置和导水装置组成，遮雨装置安装在支撑装置上，与导水装置相连，所述导水装置与储水容器相连；模拟降雨量增加装置由支撑装置、供水装置、输水装置和降雨发生装置组成，降雨发生装置安装在支撑装置上，通过输水装置与供水装置相连，所述供水装置与储水容器相连。

所述模拟降雨量减少装置中的支撑装置为一顶部设置有一定倾角的支架结构，安装在研究区域四周；所述遮雨装置为一系列的V型遮雨板，等距平行安装在支架的倾斜顶部，可以通过控制遮雨板的宽度和间隔距离控制屏蔽的降雨量；所述导水装置为一安装在V型遮雨板底部的导水槽和与之相连的导水管组成，导水管与储水容器相连。

所述的模拟降雨量增加装置由供水装置、支撑装置、输水装置和降雨发生装置组成，供水装置为一提供降雨动力的水泵，水泵分别与储水容器和输水装置相连，可以通过选择水泵的规格控制模拟降雨的雨强；支撑装置为一顶部与地面平行的的支架结构，安装在研究区域四周；输水装置为一系列的输水管，将水泵与降雨发生装置相连；降雨发生装置为一系列安装在支架顶部的喷头，通过输水装置和水泵将储水容器中的水施入研究区域模拟降雨量增加。

所述的V型遮雨板采用透光性好、可塑性大、耐候性佳的丙烯酸树脂类材料，所述遮雨板可以拆装，以调整屏蔽降雨量。

本发明的工作原理为：模拟降雨量减少装置在发生天然降雨时通过调整遮雨板的宽度和间距屏蔽不同数量的天然降雨，达到模拟降雨量减少的目的；导水装置将遮雨板屏蔽的天然降雨导入储水容器中，模拟降雨量增加装置中的供水装置将储水容器中蓄积的天然雨水经由输水装置输送至降雨发生装置，在研究区域形成模拟降雨，达到模拟降雨量增加的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：