一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)及其方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)及其方法。徑流桶桶體呈上小下大的錐形結(jié)構(gòu)，徑流桶下端環(huán)繞有抗浮板，徑流桶上端安裝有桶蓋，抽水管穿過(guò)桶蓋延伸至桶底，徑流桶桶壁上部設(shè)有排氣管，徑流桶內(nèi)部垂直放置一條高度尺，PVC管一側(cè)通入徑流桶內(nèi)，另一側(cè)通過(guò)橡膠軟管與集水漏斗相連，集水漏斗放置于固定桿上，固定桿通過(guò)緊固螺絲安裝在直角水位尺上，直角水位尺水平部分設(shè)有氣泡式水平儀，隔離罩罩于直角水位尺上方，隔離罩下部設(shè)有柵格，隔離罩頂部設(shè)有排氣孔。本發(fā)明能更好地應(yīng)用于地下水位較高的農(nóng)田徑流的收集，特別是淹水稻田，且能有效的隔離浮萍，防止堵塞管路，方便徑流流失研究工作的開(kāi)展。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水樣采集裝置，尤其涉及一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)在世界上越來(lái)越多的國(guó)家引起重視。目前農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為世界上公認(rèn)的水體污染最大來(lái)源之一。在2010年2月6日由三部委發(fā)布第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)中提出，全國(guó)主要水體污染物中有40%以上的貢獻(xiàn)來(lái)自于農(nóng)業(yè)面源污染。我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較為落后，農(nóng)業(yè)增產(chǎn)很大程度上依賴(lài)于化肥和農(nóng)藥的大量施用?；屎娃r(nóng)藥的使用會(huì)導(dǎo)致田面水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地表水正常范圍。當(dāng)降雨量較大時(shí)，由此產(chǎn)生的農(nóng)田徑流中會(huì)攜帶大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入周邊水體，造成嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化危害。徑流是農(nóng)田污染物的主要載體，加強(qiáng)對(duì)徑流排放的控制必將減輕農(nóng)田的污染物對(duì)水體污染的貢獻(xiàn)。因此，對(duì)農(nóng)田徑流進(jìn)行全面的研究，削減化肥徑流損失對(duì)我國(guó)水體面源污染控制具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)農(nóng)田徑流已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究。而修建徑流收集裝置成了很多研究工作的必經(jīng)之路。然而目前的徑流收集裝置多采用修建徑流池的方法，這種做法需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行大規(guī)模的土方開(kāi)挖和澆筑，耗時(shí)耗力，且會(huì)對(duì)農(nóng)田的正常管理造成一定影響。近幾年，也有部分研究者設(shè)計(jì)了小型的徑流桶，用以收集農(nóng)田徑流，此類(lèi)裝置在旱地或者地下水位不高的地方適用性較好，但是對(duì)于常年淹水的農(nóng)田，特別是稻田，由于其田面常年為有水狀態(tài)，地下水位較高，桶體很容易上浮，造成徑流收集工作無(wú)法正常進(jìn)行。而且稻田中由于經(jīng)常施肥，田面水中浮萍、水藻等水生植物較多，整片田的徑流都只能通過(guò)一個(gè)出水口排出時(shí)，即使有紗布、濾網(wǎng)包裹管道，也常常會(huì)發(fā)生堵塞，導(dǎo)致徑流無(wú)法流入徑流收集裝置而發(fā)生田埂滿(mǎn)溢。另外，現(xiàn)有裝置通常將徑流收集管直接埋在土中，管道被固定在一定高度，若要調(diào)節(jié)入水口高度，則需要重新開(kāi)挖鋪設(shè)管道，不能方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)用于不同田埂高度的徑流損失研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)及其方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
淹水稻田徑流收集系統(tǒng)包括徑流桶、排氣管、桶蓋、抽水管、抗浮板、高度尺、PVC管、直角水位尺、氣泡式水平儀、橡膠軟管、固定桿、集水漏斗、緊固螺絲、排氣孔、浮萍隔離罩、柵格；徑流桶桶體呈上小下大的錐形結(jié)構(gòu)，徑流桶下端環(huán)繞有抗浮板，徑流桶上端安裝有桶蓋，抽水管穿過(guò)桶蓋延伸至桶底，徑流桶桶壁上部設(shè)有排氣管，徑流桶內(nèi)部垂直放置一條高度尺，PVC管一側(cè)通入徑流桶內(nèi)，另一側(cè)通過(guò)橡膠軟管與集水漏斗相連，集水漏斗放置于固定桿上，固定桿通過(guò)緊固螺絲安裝在直角水位尺上，直角水位尺水平部分設(shè)有氣泡式水平儀，浮萍隔離罩罩于直角水位尺上方，浮萍隔離罩下部設(shè)有柵格，隔離罩頂部設(shè)有排氣孔。[0006]所述的抗浮板上預(yù)留有4個(gè)樁孔。所述的浮萍隔離罩為無(wú)底中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱側(cè)壁上部為不透水結(jié)構(gòu)。
[0007]在淹水稻田中收集徑流的方法包括如下步驟:
1)在目標(biāo)徑流小區(qū)邊上事先開(kāi)挖一個(gè)土坑，將徑流桶放入土坑中，放置過(guò)程中應(yīng)保持桶底呈水平，排氣管高于地表，PVC管高度低于需要采樣的稻田表面，若當(dāng)?shù)赝临|(zhì)松軟，無(wú)法保持徑流桶不上浮，應(yīng)向樁孔中打入木樁進(jìn)行加強(qiáng)固定，放置完畢后將開(kāi)挖土體回填；
2)將直角水位尺固定在稻田表面，并根據(jù)氣泡式水平儀的氣泡位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，使其能準(zhǔn)確測(cè)量水位高度；
3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)緊固螺絲，將集水漏斗頂部固定在實(shí)驗(yàn)要求的高度，并蓋好浮萍隔離罩，浮萍隔離罩應(yīng)保持底部的柵格浸沒(méi)于田面水中，而頂部的排氣孔應(yīng)比田埂高；
4)當(dāng)降雨或人為灌水后，田面水逐漸上漲，在壓力差作用下，田面水通過(guò)柵格逐漸進(jìn)入浮萍隔離罩中，當(dāng)水位高于集水漏斗頂部時(shí)，田面水在重力作用下依次通過(guò)集水漏斗、橡膠軟管、PVC管進(jìn)入徑流桶中，降雨結(jié)束后，及時(shí)打開(kāi)桶蓋進(jìn)行采樣，采樣完畢后通過(guò)抽水管將徑流桶內(nèi)余水排出，以待下一次采樣。
[0008]本發(fā)明相對(duì)于其他農(nóng)田徑流收集裝置，抗浮起能力突出，可以在地下水位較高的淹水稻田中使用而不會(huì)導(dǎo)致徑流桶浮起；本發(fā)明可以通過(guò)調(diào)節(jié)集水漏斗高度來(lái)控制徑流溢出高度，適用于研究不同的田埂高度對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響；本發(fā)明可以在浮萍、水藻較多的水田中使用而不會(huì)造成裝置入水口堵塞；同時(shí)，本發(fā)明也具有安裝方便、成本低、使用可靠的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是淹水稻田徑流收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的徑流桶安裝示意圖；
圖3是本發(fā)明的抗浮板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的集水漏斗安裝示意圖；
圖5是本發(fā)明的浮萍隔離罩結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:徑流桶1、排氣管2、桶蓋3、抽水管4、樁孔5、抗浮板6、高度尺7、PVC管8、直角水位尺9、氣泡式水平儀10、橡膠軟管11、固定桿12、集水漏斗13、緊固螺絲14、排氣孔15、浮萍隔離罩16、柵格17。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]如附圖1一5所示，淹水稻田徑流收集系統(tǒng)包括徑流桶1、排氣管2、桶蓋3、抽水管
4、抗浮板6、高度尺7、PVC管8、直角水位尺9、氣泡式水平儀10、橡膠軟管11、固定桿12、集水漏斗13、緊固螺絲14、排氣孔15、浮萍隔離罩16、柵格17 ;徑流桶I桶體呈上小下大的錐形結(jié)構(gòu)，徑流桶I下端環(huán)繞有抗浮板6，徑流桶I為HDPE材質(zhì)，抗浮板6與徑流桶I 一體化成型的；由此地下水位較高時(shí)，土體的重力和對(duì)徑流桶I和抗浮板6的阻力能抵消桶體的浮力，保證徑流桶不上浮。徑流桶I上端安裝有桶蓋3，抽水管4穿過(guò)桶蓋3延伸至桶底，徑流桶I桶壁上部設(shè)有排氣管2，排氣管2呈直角形，其出口垂直向下，用于保持桶內(nèi)外氣壓一致，防止內(nèi)部氣壓過(guò)大導(dǎo)致徑流深無(wú)法順利流入。；徑流桶I內(nèi)部垂直放置一條高度尺7，，高度尺7上有刻度，用以讀取桶中水深，PVC管8 一側(cè)伸入徑流桶I內(nèi)，另一側(cè)與橡膠軟管11連接，集水漏斗13底部與橡膠軟管11另一頭相連，集水漏斗13放置于固定桿12上，固定桿12通過(guò)緊固螺絲14安裝在直角水位尺9上，通過(guò)調(diào)整緊固螺絲14可以調(diào)節(jié)集水漏斗13的高度，直角水位9垂直部分有刻度，直角水位尺9水平部分設(shè)有氣泡式水平儀10，用以保持直角水位尺9水平部分與田面水水平面平行，浮萍隔離罩16罩于直角水位尺9上方，隔離罩16下部設(shè)有柵格17，浮萍隔離罩16頂部設(shè)有排氣孔15。
[0012]所述的抗浮板6上預(yù)留有4個(gè)樁孔5。所述的浮萍隔離罩16為無(wú)底中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱側(cè)壁上部密閉不透水，而圓柱側(cè)壁下部鏤空成柵格17。將其罩與集水漏斗13上方時(shí)，柵格17浸沒(méi)在水面以下，浮萍隔離罩16由于頂部排氣孔15將浮萍隔離罩16內(nèi)部與外界大氣連通，浮萍隔離罩16內(nèi)水位和田間保持一致，但浮萍、水藻等雜物大多漂浮在水面上，不會(huì)進(jìn)入浮萍隔離罩16內(nèi)。
[0013]在淹水稻田中收集徑流的方法包括如下步驟:
1)在目標(biāo)徑流小區(qū)邊上事先開(kāi)挖一個(gè)土坑，將徑流桶I放入土坑中，放置過(guò)程中應(yīng)保持桶底呈水平，排氣管2高于地表，PVC管高度低于需要采樣的稻田表面，若當(dāng)?shù)赝临|(zhì)松軟，無(wú)法保持徑流桶I不上浮，應(yīng)向樁孔5中打入木樁進(jìn)行加強(qiáng)固定，放置完畢后將開(kāi)挖土體回填；
2)將直角水位尺9固定在稻田表面，并根據(jù)氣泡式水平儀10的氣泡位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，使其能準(zhǔn)確測(cè)量水位高度；
3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)緊固螺絲14，將集水漏斗13頂部固定在實(shí)驗(yàn)要求的高度，并蓋好浮萍隔離罩16，浮萍隔離罩16應(yīng)保持底部的柵格17浸沒(méi)于田面水中，而頂部的排氣孔15應(yīng)比田埂高；
4)當(dāng)降雨或人為灌水后，田面水逐漸上漲，在壓力差作用下，田面水通過(guò)柵格17逐漸進(jìn)入浮萍隔離罩16中，當(dāng)水位高于集水漏斗13頂部時(shí)，田面水在重力作用下依次通過(guò)集水漏斗13、橡膠軟管11、PVC管8進(jìn)入徑流桶I中，降雨結(jié)束后，及時(shí)打開(kāi)桶蓋3進(jìn)行采樣，采樣完畢后通過(guò)抽水管4將徑流桶I內(nèi)余水排出，以待下一次采樣。
【權(quán)利要求】
1.一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)，其特征在于:包括徑流桶(I)、排氣管(2)、桶蓋(3)、抽水管(4)、抗浮板(6)、高度尺(7)、PVC管(8)、直角水位尺(9)、氣泡式水平儀(10)、橡膠軟管(11)、固定桿(12)、集水漏斗(13)、緊固螺絲(14)、排氣孔(15)、浮萍隔離罩(16)、柵格(17);徑流桶(I)桶體呈上小下大的錐形結(jié)構(gòu)，徑流桶(I)下端環(huán)繞有抗浮板(6)，徑流桶(I)上端安裝有桶蓋(3 )，抽水管(4)穿過(guò)桶蓋(3 )延伸至桶底，徑流桶(I)桶壁上部設(shè)有排氣管(2 )，徑流桶(I)內(nèi)部垂直放置一條高度尺(7 )，PVC管(8 ) —側(cè)通入徑流桶(I)內(nèi)，另一側(cè)通過(guò)橡膠軟管(11)與集水漏斗(13)相連，集水漏斗(13)放置于固定桿(12)上，固定桿(12)通過(guò)緊固螺絲(14)安裝在直角水位尺(9)上，直角水位尺(9)水平部分設(shè)有氣泡式水平儀(10)，浮萍隔離罩(16)罩于直角水位尺(9)上方，隔離罩(16)下部設(shè)有柵格(17)，浮萍隔離罩(16)頂部設(shè)有排氣孔(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)，其特征在于:所述的抗浮板(6)上預(yù)留有4個(gè)樁孔(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淹水稻田徑流收集系統(tǒng)，其特征在于:所述的浮萍隔離罩(16)為無(wú)底中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，圓柱側(cè)壁上部為不透水結(jié)構(gòu)。
4.一種使用如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)在淹水稻田中收集徑流的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在目標(biāo)徑流小區(qū)邊上事先開(kāi)挖一個(gè)土坑，將徑流桶(I)放入土坑中，放置過(guò)程中應(yīng)保持桶底呈水平，排氣管(2)高于地表，PVC管高度低于需要采樣的稻田表面，若當(dāng)?shù)赝临|(zhì)松軟，無(wú)法保持徑流桶不上浮，應(yīng)向樁孔(5)中打入木樁進(jìn)行加強(qiáng)固定，放置完畢后將開(kāi)挖土體回填； 2)將直角水位尺(9)固定在稻田表面，并根據(jù)氣泡式水平儀(10)的氣泡位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，使其能準(zhǔn)確測(cè)量水位高度； 3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)緊固螺絲(14)，將集水漏斗(13)頂部固定在實(shí)驗(yàn)要求的高度，并蓋好浮萍隔離罩(16)，浮萍隔離罩應(yīng)保持底部的柵格(17)浸沒(méi)于田面水中，而頂部的排氣孔(15)應(yīng)比田埂高； 4)當(dāng)降雨或人為灌水后，田面水逐漸上漲，在壓力差作用下，田面水通過(guò)柵格(17)逐漸進(jìn)入浮萍隔離罩(16)中，當(dāng)水位高于集水漏斗(13)頂部時(shí)，田面水在重力作用下依次通過(guò)集水漏斗(13)、橡膠軟管(11)、PVC管(8)進(jìn)入徑流桶(I)中，降雨結(jié)束后，及時(shí)打開(kāi)桶蓋(3)進(jìn)行采樣，采樣完畢后通過(guò)抽水管(4)將徑流桶(I)內(nèi)余水排出，以待下一次采樣。
【文檔編號(hào)】G01N1/10GK103698156SQ201310630838
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】傅朝棟, 梁新強(qiáng), 趙越, 朱思睿, 朱春燕, 徐麗賢, 王知博 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)