[实用新型]基于光伏发电和降雨-蒸发测定的坡地植被集雨补灌装置

说明书

本实用新型公开了一种基于光伏发电和降雨‑蒸发测定的坡地植被集雨补灌装置，由降雨‑蒸发测定机构、植被补灌机构、光伏发电‑集雨机构交互构成。本实用新型不仅能够实现短时间尺度降雨与水面蒸发的自动化同时测定，做到无人坚守条件下的长期使用，同时具有结构简单、便于操作、集流效率高、节水省时省力成本低的特点，能够有效加强干旱山区苗木的抗旱能力，并提高其生长质量，促进山区生态修复与生态产业发展。

技术领域

本实用新型涉及生态环境监测技术领域，尤其涉及一种适于野外实测使用的多功用一体化测量装置和坡地植被集雨补灌装置。

背景技术

降雨与水面蒸发监测是生态环境监测的重要内容，同时也是开展较早的要素。降雨是指在大气中冷凝的水汽以不同方式下降到地球表面的天气现象，降雨监测是在时间和空间上所进行的降水量和降水强度的观测，测量方法包括用雨量器直接测定方法以及用天气雷达、卫星云图估算降水的间接方法。传统雨量器，也就是最早的雨量器，主要由承水器（漏斗）、储水筒（外筒）、储水瓶组成，并配有与其口径成比例的专用量杯，主要用于一段时间内的降雨总量的测量，无法完成过程监测，也就是无法对不同时刻降雨强度进行测定，并且需要及时进行清理，否则会影响后续的使用。随着科学技术的不断进步，特别是信息化技术的高速发展，降雨过程自动监测手段也有了长足的进步，目前常见的有虹吸式降雨过程自动监测装置、称重式降雨自动监测装置、翻斗式降雨自动监测装置。 水面蒸发是指水面的水分从液态转化为气态逸出水面的过程，关于水面蒸发的研究，远在1687年，天文学家哈利（E. Halley）用蒸发器观测水面蒸发量，1802年道尔顿（J. Dalton）提出蒸发量与水汽压差成比例关系，1915年施米特（W. Schmidt）应用热量平衡原理，确定洋面蒸发，1939年桑斯韦特与霍尔兹曼（C. W. Thornthwaite & Benjamin Halzman）导出质量转移法计算蒸发公式，1920年左右，一些学者于水面撒布单分子薄膜，以试验控制水面蒸发。中国于20世纪20年代开始用直径80厘米蒸发器观测水面蒸发，50年代开展蒸发实验研究，80年代初根据全国蒸发实验资料，确定了不同气候区的各类蒸发器折算系数及水面蒸发计算模型。水面蒸发的测定方法归纳起来主要有三种途径，一是采用一定的仪器和某种手段进行直接测定；二是根据典型资料建立地区经验公式进行估算；三是通过成因分析建立理论公式进行计算。

另一方面，我国水资源紧缺问题十分严重，华北地区尤其明显，人均水资源量（307m³）、亩均水资源量（211m³）均不足全国的1/7。农业作为用水大户，在华北地区的用水中一直占着60%以上的份额，其中河北的农业用水量占总用水量的比例是最高的，2011年为74.2%，2016年为64.1%；同时，还存在着水资源利用率低的问题，2011年华北地区灌溉水有效利用系数仅为0.58；另外，水分生产效率虽然达到了2.56kg/m³，接近于全国的平均水平（3.0kg/m³），但是距离世界先进水平国家的水分生产效率（3.5-5.0 kg/m³）还有一段差距。因此，节约、高效利用有限的水资源，对于河北省农业可持续发展具有重要意义。