[发明专利]一种控制降雨量的模拟装置及其模拟方法无效
申请号: | 200810229326.6 | 申请日: | 2008-12-05 |
公开(公告)号: | CN101751815A | 公开(公告)日: | 2010-06-23 |
发明(设计)人: | 范志平;邓东周;高俊刚;余新晓;孙学凯;张新厚 | 申请(专利权)人: | 中国科学院沈阳应用生态研究所 |
主分类号: | G09B25/00 | 分类号: | G09B25/00 |
代理公司: | 沈阳科苑专利商标代理有限公司 21002 | 代理人: | 周秀梅;许宗富 |
地址: | 110016 辽*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 控制 降雨量 模拟 装置 及其 方法 | ||
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装置及方法,具体地说是一种改进了的控制降雨量的模拟装置及方法。
背景技术
全球变化近年来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对未来全球变化响应趋势提供科学参考。
目前国内外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都是不完善的。不久前出现了一种可调试降雨量控制装置,该装置通过控制一系列等距平行安装的V型遮雨板的数量和间距控制模拟降雨量,解决了以上问题,但由于该装置采用V型遮雨板屏蔽自然降雨,会使控制雨量呈条状进入模拟区,导致模拟降雨不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种尺寸可调节的,即能模拟降雨量减少,又能模拟降雨量增加,还能代表自然降雨特征,而且使模拟降雨更加均匀进入模拟区的改进的控制降雨量的模拟装置及方法,克服了现有有技术中采用的地下水与天然降雨的差异性和模拟降雨不均匀等问题。
为了解决上述问题,本发明采取的方案如下:
该控制降雨量的模拟装置,它包括模拟降雨量减少装置和模拟降雨量增加装置,模拟降雨量减少装置通过导水管与储水容器连接,储水容器通过输水装置与模拟降雨量增加装置连接;模拟降雨量减少装置包括第一支撑装置、遮雨装置和导水装置,遮雨装置安装在第一支撑装置的顶部,导水装置安装在遮雨装置底端,与导水管连接,遮雨装置为带孔的遮雨板;模拟降雨量增加装置由供水装置、第二支撑装置和降雨发生装置组成,供水装置通过输水装置与储水容器连接,降雨发生装置通过输水装置与供水装置连接,降雨发生装置位于第二支撑装置顶部。供水装置为一提供降雨动力的泵,可以通过选择泵的规格控制模拟降雨的雨强;第二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;降雨发生装置为一系列安装在支架顶部的喷头,通过输水装置和泵将储水容器中的水施入研究区域模拟降雨量增加。
通过遮雨板上孔的大小与数量控制降雨量减少的雨强。
遮雨板选用丙烯酸树脂类材料。
该控制降雨量的模拟方法,它包括模拟降雨量减少的方法和模拟降雨量增加的方法,模拟降雨量减少的方法是利用遮雨板上孔的大小与数量来实现,模拟降雨量增加的方法利用模拟降雨量减少的方法得到的雨水为水源,利用泵的规格控制控制模拟降雨量的增加。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)本发明中的支架大小尺寸可随意调节,既可用于单个物种对降雨量变化的响应研究,也可扩大尺寸应用于群落乃至生态系统尺度的研究;既可用于草地等生态系统的研究,也可提升高度用于灌木及森林生态系统的研究;
(2)通过控制遮雨板上圆孔的大小和数量屏控制模拟的降雨量,可以精确的控制降雨量变化,避免了人工施水过程中降雨量测定和降雨模拟两项系统误差;同时由于模拟降雨量减少时自然降雨屏蔽量的精确控制,降雨量的增加量也是可以精确控制的;
(3)本发明模拟降雨量增加时采用模拟降雨量减少样地屏蔽的天然降雨作为模拟降雨的水源,消除了地下水作为水源与天然降雨的水质差异;
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