[实用新型]一种橡胶林林内穿透雨测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气象器具，尤其是用于乔木林冠层与灌木丛林冠层之间的林内穿透雨量收集器，具体是一种橡胶林林内穿透雨测量装置。

背景技术

森林水分收支平衡是一个无时不在变化的动态过程，某个时段的观测结果只能是某个时间节点的基本现状，不能完全代表林地实际的情况。森林水分循环过程中各因子量的时空分配、传输、转换，充分显现了森林生态系统不同界面层次（如林冠层、地被物层、土壤界面层、流域边界等）对水分具有不同的蓄调机制。因此，持续多方位、多点、多方式相结合的综合系统观测，才能更好地反映森林水分时空分配、传输、转换的动态变化机制，才能更好地为增加森林水分调节能力而提出合理的森林经营管理措施、有助于在人工林经营中合理利用水资源，调节林地水量收支、保蓄土壤肥力。为提高森林生产力和生态服务功能提供科学管理活动和决策。

森林穿透雨(throughfall)系指“林外雨量(又称林地总降水量)扣除林冠截留量和树干径流量两者之后的雨量（中华人民共和国林业行政标准LY/T1606一2003《森林生态系统定位观测指标体系》）。

穿透降雨是由直接穿过林冠间隙的雨滴和经林冠及枝叶截持后滴落的雨水组成，穿透雨量与树干径流量构成了林内有效雨量（即大气降雨受到林冠层截留作用后的林内实际雨量，也称林内地面净雨量），此林内有效雨量参与地下和地表径流的形成，并直接影响着森林土壤水分的消长变化。降雨特征对穿透降雨的空间变化有显著影响，以往的研究认为林下穿透雨量与降雨量之间有着明显的直线相关关系，建立的穿透雨模型也多为统计的线性回归模型（史德明等，1993；刘益军，2003；史玉虎等，2004；鲍文等，2004），最近有研究报道森林穿透雨量和林外降雨量的乘幂函数关系的相关性略高于线性回归的相关性（刘珉等，2012）。

由于森林植株密度不均、树木形态各异以及树种枝叶的不同，导致林冠层枝叶空间分布不均匀，甚至还不同程度地存在着林窗或林中空地，因此林内穿透雨量各处差别较大。在研究森林水分收支平衡实际工作中，往往需要对穿透雨量进行观测。测定森林林内穿透雨方法和技术有许多，并且在不断完善。主要有以下几种：

（1）数控传感器计量器

该传感器主要由承水器、贮水室、浮子、感应器系统、时钟系统，以及信号处理电路组成。它是利用降水量贮水室内浮子随雨量上升带动感应极系统，使传感器产生电容量变化，经转换为位移计量或数字显示得降水量和降水强度。目前市场上很多这种数控传感器自动计量，其缺点是，成本贵，维护复杂，易损坏，不适应长期恶劣自然条件下野外观测。

（2）自动翻斗式计量

承雨器中的雨水轮流转入翻斗，翻斗被注满后翻转，翻斗上永磁铁驱动干簧管吸合，发送电子脉冲信号，如此往复翻转，以电脉冲信号个数和出现时间统计降雨量和降水强度。

上述方法所得数值精确度不高，翻斗容量小，不适合降雨强度较大过程；森林里较大枯枝落下砸坏承雨器，斜搭在承雨器平口上的枝条叶片会导致雨水外流，干扰翻斗正常工作；骤急强降雨的水流势易将翻斗打翻，使其在为主满水时提前翻转，造成测量误差；强降雨时2个翻斗可能都盛满水出于重量平衡状态，脉冲信号无法记录。因此该方法存在一些弊端。

（3）自动称量式

称量式雨量计采用电子称直接称量雨量，包括一个承雨器，在其下端设有雨量筒，雨量筒下端设有称量支架和压力应变传感器，雨量筒的下端设有排水管，在排水管上设有电控排水阀。传感器输出称量信号经软件系统处理后显示实时降雨量和雨强，雨量筒中降雨量达设定值时，雨量筒下部排水阀自动排水，排完水自动关闭水阀。此法虽然准确度高，计量数据化自动处理，但因防盗较差，耗电等原因不易在野外长期定位广泛使用。

（4）虹吸式雨量计

虹吸式雨量计由承雨器、虹吸、自记和外壳四个部分组成。在承雨器下有一浮子室，室内装一浮子与上面的自记笔尖相联。雨水流入筒内，浮子随之上升，同时带动浮子杆上的自记笔上抬，在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时，虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。如此往复，记录和计量整个时段的降雨强度和强雨量。因结构限制，浮子室的容量无法做太大，若遇强降雨过程，则频繁出现虹吸，记录间断过多，造成计量误差；虹吸室与浮子之间的摩擦、自记笔和笔档之间的摩擦、浮子直杆与浮子室顶盖直杆直接玷污生锈产生的摩擦均会造成计量误差；另外虹吸管内壁与浮子室有油污和衔接不紧密均会滴漏（漏气或漏水），产生不正常记录。

（5）多点布设标准雨量筒或集水槽敞口承接式