[發明專利]基于瞬態導氣原理的土壤剖面水分監測系統與測量方法

有效

• 申請號: 201110453632.X
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102539277A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張振華;楊潤亞;牛文全;李陸生;潘英華
• 申請（專利權）人: 張振華
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00
• 代理公司: 煙臺信合專利代理有限公司 37102
• 代理人: 遲元香

1.基于瞬態導氣原理的土壤剖面水分監測系統，其特征在于，包括：

供氣源（1），用來提供氣流；

氣壓測量計（8），用來測量氣體壓力；

探管（2），下端封閉，上端開口并用探管橡皮塞（6）密封，經探管橡皮塞（6）通過三通（7）的兩個支路經導氣軟管（4）分別與氣室（3）和氣壓測量計（8）相連接，主體埋設于土壤內，并在地表以上保留10-15cm，邊壁設置有均勻分布的通氣孔（9），接受來自于供氣源（1）的氣流經通氣孔（9）滲透到周圍土壤中，用于土壤導氣特性的測量；

氣室（3），上端開口用氣室橡皮塞（10）密封，氣室（3）位于探管（2）和供氣源（1）之間，三者通過導氣軟管（4）經兩個硬質導氣管（5）相串聯，用于增加封閉氣體的體積并減緩封閉氣體壓力變動的速率，便于對封閉氣體壓力變化的觀測。

2.如權利要求1所述的基于瞬態導氣原理的土壤剖面水分監測系統，其特征在于，所述的探管（2）的開孔率介于5%～25%，管徑介于3～10cm，探管（2）外表包覆高分子疏水性透氣膜（11）。

3.采用權利要求1或2的系統進行土壤剖面水分測量方法，其特征在于，所述測量方法包括以下步驟：

（1）將探管埋設于土壤當中，探管在土壤以上保留10-15cm，探管與土壤接觸緊密無縫隙；

（2）利用時域反射儀（TDR）或者其他土壤水分測量技術得到探管所在區域土壤的平均含水率；

（3）把氣室的進氣管與供氣源利用導氣軟管相通連接并確保連接處密封不漏氣，利用供氣源連續向氣室供氣，直到氣室內的氣體壓力到達預定值停止供氣，同時將該向氣室進氣的導氣軟管上的開關關閉，

（4）從氣室內封閉的氣體壓力到達預定值開始計時，觀測封閉氣體壓力P(t)的動態，并做好記錄，以????????????????????????????????????????????????為因變量，時間t為自變量，利用EXCELL或其他分析軟件分析～t的關系，得到二者之間所呈線性關系的斜率S，并將S作為導氣特征參數；

（5）在不同土壤水分條件下重復步驟（2）（3）（4），得到導氣特征參數S與土壤含水率θ的定量關系：θ=f(S)，具體對應關系由具體的土壤質地、結構、探管的規格以及通氣孔規格、數量和分布狀況決定；

（6）利用θ=f(S)，可以通過對導氣特征參數S的觀測來實現原位監測土壤剖面內含水量的動態變化。

4.如權利要求3所述的土壤剖面水分動態原位測量方法，其特征在于，所述導氣特征參數S與土壤含水率θ的定量關系θ=f(S)，一般為指數函數或者冪函數形式,其中a、b、c、d為常數，e為自然對數的底數。