[发明专利]一种森林雨量站

说明书

技术领域

本发明涉及一种森林雨量站，尤其是一种能够准确、实时计量林上总降雨量、穿透雨量、树干茎流量和截留量的森林雨量站，属于森林水文学和森林生态学技术领域。

背景技术

降雨落到树木冠层，其中一部分被树木枝叶截留，一部分穿过冠层落到地面(即穿透雨)，一部分由树枝汇流经树干到达根部(即树干茎流)。树木对降雨的再分配作用，改变了降雨到达地面的分布格局，使林下降雨分布不均匀，产生与非森林地区不同的产流机制。林下降雨分布不均匀性势必导致林下土壤水分、养分、微生物和低矮植物的分布发生变化。因此，开展准确、实时计量林上总降雨量、穿透雨量、树干茎流量和冠层截留量的研究，具有重要的森林水文、生态学意义。

根据水量平衡，林上总降雨量应等于穿透雨量、树干茎流量、截留量三者之和。目前，一般是在森林外的地面上布设雨量计测量的降雨量来代替林上总降雨量，但由于降雨在不同高度受风的影响，这种测量得到降雨量并不能完全等于林上总降雨。树干茎流量通常是通过在树干上安装截流槽再通过导管流到蓄水桶或翻斗式雨量计中获得，但由于蓄水桶容量有限且不能计量树干茎流的过程，在大雨量情况下如果不及时计量并倒水，则会导致溢流；由于翻斗式雨量计的适用雨强一般小于4mm/min，当大于这个雨强时，翻斗式雨量计不能准确计量树干茎流量。目前，穿透雨是通过在林下布设多个集水器或V形集水槽(如CN205656323U的专利所公开的设计)先测得点或小面积上的雨量，然后通过面积换算得穿透雨量。由于林下的穿透雨分布很不均匀，这就难以保证所测穿透量的准确性。冠层截留量本身不能直接测量得到，只能测量得到林上总降雨量、穿透雨量和树干茎流量后，计算得到冠层截留量。由于目前测量前三者的方法存在误差，势必导致截留量的计算也存在较大的误差。因此，目前仍缺少能同时准确测量林上总降雨量、穿透雨量和树干茎流量的装置，限制了森林水文学和生态学研究的发展。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种能够准确、实时计量林上总降雨量、穿透雨量、树干茎流量和冠层截留量的森林雨量站，可为研究人员开展野外森林水文、生态学研究提供准确、实时的数据。

本发明的目的在于针对上述情况提供一种能够准确、实时计量林上总降雨量、穿透雨量、树干茎流量和冠层截留量的森林雨量站，可为研究人员开展野外森林水文、生态学研究提供准确、实时的数据。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种森林雨量站，包括林上总降雨测量装置、穿透雨测量装置和树干茎流测量装置，所述的林上总降雨测量装置包括从地面架设高于树林的梯子式高杆(1)、杆顶布设的翻斗式雨量计(2)和固定高杆的钢索(3)；所述穿透雨测量装置包括两根主梁(4)、平行于主梁的边梁(6)、两根垂直于主梁的边梁(7)、两根主柱(5)和四根边柱(8)、若干斜梁(9)、若干栏杆(10)、两个带有滤网的大漏斗(11)、两个缓冲桶(12)、两根软管(13)和两个1-3升/斗的翻斗式流量计(14)，以及使用强磁片固定的多层塑料布；所述树干茎流测量装置包括高于主梁(4)30-40cm处的树干上安装截流槽(15)、软管(13)和0.4-0.6升/斗的翻斗式流量计(16)。

优选的，所述穿透雨测量装置由两根主梁(4)架在树干(17)两侧，由四根中柱(5)支撑主梁(4)，并且向穿透雨测量装置出口方向小角度，5-10度倾斜；架设长方形边框涵盖监测树群的树冠整体投影，边框由两根平行于主梁的边梁(6)和两根垂直于主梁的边梁(7)构成，由四根边柱(8)支撑，整个边框的高度低于主梁(4)30-40cm；平行于主梁的两根边梁(6)与主梁(4)之间由若干斜梁(9)连接；在平行于主梁的两根边梁(6)和两头的斜梁(9)之上10-20cm设置栏杆(10)；以上所述的主梁(4)、中柱(5)、平行于主梁的边梁(6)、垂直于主梁的边梁(7)、边柱(8)和栏杆(10)由长4-8cm、宽3-5cm、厚0.4-0.6cm的镀锌方铁管进行切割焊接而成；使用多层厚塑料布覆盖主梁(4)和两侧斜梁(9)，贴合平行于主梁的两根第一边梁(6)和两头的斜梁(9)后抬起后翻过栏杆，最后使用强磁片将塑料布固定；塑料布在树干处开洞穿过树干，在开洞处使用防水胶封住树干与塑料布之间的缝，防止部分穿透雨沿缝流入地面；这样建立具有一定坡度的房顶式集水装置将穿透雨全部汇集到两个出口，通过带有滤网的大漏斗(11)流入到缓冲桶(12)中，再由软管(13)将缓冲桶的水输送到1-3升/斗的翻斗式流量计(14)进行测量穿透雨量；针对两个穿透雨汇流出口，各设置一个1-3升/斗的翻斗式流量计(14)。