[发明专利]一种人类活动扰动条件下的水循环过程模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种人类活动扰动条件下的水循环过程模拟试验系统，是一种利用人工建造的系统模拟自然区域水循环的系统，是一种对水文水资源进行基础试验研究和数据信息自动化处理系统。

背景技术

水循环过程的研究是水文科学中的主要研究内容和重点难点问题。目前关于水循环过程试验和研究主要有以下几种：

（1）气象站网

由于水循环过程及其规律与自然、社会过程息息相关，国家专门设置了气象站网对地面以上的大气水循环过程的要素进行监测。

（2）水文站网

水文站网主要监测地表水体过程要素，主要服务于水利工程应用等。

（3）科研试验站

从科学研究的角度对特定空间的特定过程进行监测。如采用蒸渗仪对降雨、入渗、蒸发及土壤水运移进行监测与试验。采用茎流仪监测农作物、林木等植被的腾发规律等。

一些科学工作者针对不同科研目的建立了针对水循环过程的观测系统，采用综合手段对灌区水循环过程进行科学研究，如位山灌区水循环监测试验站，中国科学院栾城农业生态系统试验站等，然而由于试验区边界不闭合，水循环过程观测不闭合等原因造成观测数据不能实现闭合，部分水量去向问题难以回答等问题影响研究结果的科学性。

从上可以看出，已有的水循环试验方案观测边界不闭合；观测过程不全面，且水循环过程中的降雨与地下水等主要观测边界条件不可控，水循环过程模拟能力不足，难以实现不同边界条件下的水循环过程模拟试验的需求。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种人类活动扰动条件下的水循环过程模拟试验系统。所述的系统可以实现不同水循环影响条件，如不同地下水位条件、不同降雨条件、不同土壤条件、不同植被条件等的水循环过程模拟控制与监测研究。如通过设定不同的降水强度和地下水埋深，针对不同植被和不同土壤，采用不同渠灌、喷灌、滴灌等灌溉方式，对降水、灌溉、蒸发、下渗、地表产流、地下水补给、地下产流等过程中的气象条件、植被参数、蒸发量、下渗量、不同土壤层参数、地下水位、地下水出流量等要素的观测，分析“自然-人工”二元水量平衡过程。

本发明的目的是这样实现的：一种人类活动扰动条件下的水循环过程模拟试验系统，所述的系统包括：对影响水循环的自然和人类活动模拟的模拟平台和通过传感器进行监测的监测平台，以及对模拟平台进行控制、对监控平台进行数据采样和数据处理的计算机监控平台；

所述的模拟平台包括：混凝土的防渗池，所述的防渗池上方设有遮雨棚和模拟降雨装置，所述的防渗池外侧设有地下水位模拟装置，所述的防渗池的底部设有细沙反滤层，所述细沙反滤层上部按照被研究流域的土壤剖面结构装填试验土壤，所述实验土壤表面设置被研究流域的典型植被和自动灌溉装置，所述防渗池中部设有带有抽水泵的取水井；

所述的监测平台包括：所述防渗池上方设有涡度相关观测装置，所述的防渗池边设有自动气象站和地表径流观测装置，所述典型植被的植物上设有茎流仪，所述实验土壤中分层设置土壤含水量传感器，所述实验土壤中设置地下水位监测井，在所述地下水位监测井底部设置压力感应式地下水位传感器；

所述的计算机监控平台包括：安装有检测装置和控制装置的计算机单元，所述的控制装置与模拟平台的模拟降雨装置、地下水位模拟装置、自动灌溉装置、抽水泵电连接，所述的检测装置与自动气象站、径流传感器、茎流仪、土壤含水量传感器、地下水位传感器电连接。

本发明产生的有益效果是：本发明所述的系统构建闭合的水循环过程监测和控制系统，形成完善的水循环模拟试验环境。本发明所述的系统由于有模拟平台、监测平台、计算机监控平台，三个平台之间有机结合，使各种模拟装置、检测装置和控制平台之间形成模拟某个特定水循环的子系统，这些子系统的综合，形成了“自然-人工”这样一个复杂的水循环模拟系统，实现了对“自然-人工”这个复杂的水循环系统的全方位模拟的理念。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述系统的结构示意图；

图2是本发明的实施例十所述系统的防渗池示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种人类活动扰动条件下的水循环过程模拟试验系统，如图1所示。本实施例所述的系统包括：

对影响水循环的自然和人类活动模拟的模拟平台和通过传感器进行监测的监测平台，以及对模拟平台控制、对监控平台进行数据采样和数据处理的计算机监控平台；