[发明专利]一种包裹式树干流测定装置及其测定方法

说明书

技术领域

本发明属于林业气象观测仪器技术领域，特别涉及一种包裹式树干流测定装置及其测定方法。

背景技术

在林业气象、森林水文、水土保持等方面的科研工作中经常需要了解森林生态系统中降雨各部分(如林内降雨、树冠截留、树干流等)的时空变化特性。树干流作为森林中降雨的重要组成部分，一直是降雨监测研究中的重点之一。

根据文献和实际使用情况，目前树干流测定的方法和装备基本上为两种。一种是橡皮管螺旋式缠绕树干截留法，即按林木胸径进行分级，每个径级选取2～3株树形和树冠有代表性的作为标准木，在林木距地面1.3m处，用剖开的橡皮管螺旋形缠绕至树干基部，用钢钉将橡皮管固定在树干上，用沥青、胶泥等防水材料填补其缝隙，最下端的半圆管接到地面上的集水装置(如塑料桶或水泥池)中。另一种是塑料围兜法，具体思路为：在处理过的光滑树干上缠绕塑料布，同时光滑树干上端的塑料布再由弹性膜缠绕，并用铁丝固定，形成不透水层；然后，将塑料布上缘下卷包裹弹性膜；再次，将塑料布下缘向上兜起并用铁丝固定；最后，通过导管引导塑料围兜的水进入集水装置(如塑料桶或水泥池)。

橡皮管螺旋式缠绕树干以收集树干流的缺点是：1)测定装置对树干流的截取路径过长，使得橡皮管与树干的固定衔接对树干造成大量的机械损伤；2)橡皮管与树干的间隙较大，其防渗漏填补处理相当困难；3)树干流的输导限于狭窄的橡皮管通道，容易使树干流外溢，致使收集到的树干流小于实际值。

塑料围兜缠绕树干以收集树干流的缺点是：1)在不透水层与树干的闭合处，一是难以确保树干流沿树干的少量下渗，另一方面由于塑料布需要外卷包裹弹性膜，致使这个透水层与树干间存在一个不能排水的凹槽，这些方面都势必会扩大该方法的误差；2)所用的塑料布材质差，易老化，易损坏，且对树干流临时储蓄的力学支撑有限，不能长时间重复利用；3)塑料布围兜与树枝、树枝与导水管之间的衔接不明确，缺乏科学严谨性；4)用铁丝绑紧塑料布的方法很容易在安装过程中造成塑料布破裂或损坏，起不到应有的承接树干流的作用；同时用铁丝绑紧塑料布的方法，因铁丝很容易生锈，常导致塑料围兜滑落，实验失败。

以上两种树干流的储蓄装置均为塑料桶或水泥池。塑料水桶易老化，需经常更新，重复利用率低，而且很容易遭到自然和人为的破坏；同时，塑料水桶的储水容积都是固定的，当遇特大暴雨时，塑料桶很容易装满而外溢，导致试验和观测失败。而水泥池做盛水装置时，由于坡面整平和水泥池建设不仅会破坏地面植被，而且费时、费力、成本高，而且用水泥池存储树干流的过程中极易受外界环境影响，尤其是水泥池未加盖时，降雨可直接进入到水池中，从而造成树干流观测误差。

以上两种树干流收集方法虽然不同，但树干流测定方法都相同，即都是通过导管把收集的树干流水引入地面上的水桶或水泥池中进行人工观测(将收集到盛水设备中的水通过量筒、量杯等来测定水量)。由于一般的量筒或量杯都较小，所以需要多次将盛水设备的水注入量水设备中，容易使水洒落进而导致实验数据的不准确；同时测量过程繁杂，容易引起漏记或记错。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种包裹式树干流测定装置及其测定方法，以解决树干流收集和测量的实际需求，为准确量化森林林内降雨的时空分配规律提供技术支撑。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种包裹式树干流测定装置，其特征在于：包括热塑性聚氨酯复合材料、一级导水管、二级导水管、排水管和水表；所述热塑性聚氨酯复合材料包裹住光滑树干并固定，在热塑性聚氨酯复合材料壁上开一个垂向孔，将一级导水管插入热塑性聚氨酯复合材料壁上预先钻好的垂向孔中，上端与热塑性聚氨酯复合材料齐平，下端连接二级导水管，二级导水管末端连接水表一端，水表另一端连接排水管。

所述用耐候性尼龙扎线带分别固定热塑性聚氨酯复合材料的上端、中部和下端。

所述热塑性聚氨酯复合材料上端以及一级导水管管口上端削成内倾斜斜面，优选削成45°的内倾斜斜面。

所述热塑性聚氨酯复合材料与树干之间、热塑性聚氨酯复合材料两邻边结合处及热塑性聚氨酯复合材料与一级导水管管口之间的缝隙，用玻璃胶粘补。

所述在一级导水管上端管口处放置并固定过滤网，过滤网材料为不锈钢。

所述一级导水管材料为硬性PVC管；二级导水管和排水管材料为软性PVC管。

一种上述的包裹式树干流测定装置的测定方法，包括以下步骤：

(1)在样地选择不同径级的标准木；