[實(shí)用新型]一種土壤水分入滲與土壤含水量監(jiān)測的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120368664.5
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN202330229U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海峰;曾凡江;桂東偉;張利剛;劉波;托合提熱介甫·圖爾蓀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N27/00
• 代理公司: 烏魯木齊新科聯(lián)專利代理事務(wù)所(有限公司) 65107
• 代理人: 歐詠

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及土壤水分運(yùn)移監(jiān)測，該裝置尤其實(shí)用于深埋地下，以玻璃窗為截面，觀察土壤剖面的水分運(yùn)移狀況，對干旱區(qū)開展該領(lǐng)域的研究有特殊的價值與用途。?

背景技術(shù)

土壤水分入滲是指地表面的水體經(jīng)通道進(jìn)入土中并在整個土壤剖面上運(yùn)移的全過程。土壤入滲性能對水資源轉(zhuǎn)化利用、農(nóng)業(yè)水管理等方面有著十分重要的作用。土壤水分入滲是土壤水分研究的重要內(nèi)容，其決定降水或灌溉水進(jìn)入土壤的數(shù)量，支配著土壤水動態(tài)，影響到植物水分的收支以及深層貯水。野外土壤入滲測定常見方法有人工模擬降雨器法，雙環(huán)法，馬利奧特-雙環(huán)法；即人工模擬降雨器法主要模擬天然降雨情況，且體積大，造價高，不適宜野外操作；還有使用環(huán)刀法和雙環(huán)法等測定土壤入滲特性時，很大程度上依賴于操作者的主觀思維，使得出的結(jié)果具有較大的不確定性；一些專業(yè)的入滲儀往往僅能描述土壤入滲到達(dá)穩(wěn)滲時的水分運(yùn)動狀態(tài)，而不能反映整個從初滲到穩(wěn)滲的水文運(yùn)動過程的動態(tài)變化過程，這使得要正確獲得并描述土壤入滲特性的真實(shí)過程成為一項(xiàng)十分困難的工作。?

土壤水分也稱含水率，是土壤的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，它反映了土壤的干、濕狀態(tài)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，土壤水分反映土壤的墑情的重要指標(biāo)。對各層土壤水分含量的測定是研究土壤水分存在、分布和動態(tài)變化規(guī)律的基本手段，并可直接用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。傳統(tǒng)的取土稱重法所用的試驗(yàn)裝置如土鉆等完全依靠人工管理，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與處理等也由手工完成，費(fèi)時費(fèi)力，效率低。中子水分儀雖然具有測量方便、快捷，不受滯后作用的影響、測定水分范圍寬、測定深度不限等優(yōu)點(diǎn)，但也存在明顯的不足，如測定表層土壤水分含量的精度較低，同時，還具有一定的輻射危害性。

時域反射儀(Time?Domain?Reflectometry,?TDR)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的土壤水分快速測量技術(shù)之一。與其他方法相比，TDR具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)精度高，體積含水量測量誤差一般在2%以內(nèi)；2)測量結(jié)果受土壤類型影響較小，一般不需要對特定的土壤進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定；3)無輻射，對土壤破壞性??；4)探針的幾何結(jié)構(gòu)對測量結(jié)果的影響較小；5)與數(shù)據(jù)記錄儀配合可進(jìn)行長期自動監(jiān)測；此外，更為重要的一點(diǎn)是時域反射儀能在很短的時間內(nèi)測量出土壤累積入滲量及濕潤峰位置。ECH₂O土壤含水量監(jiān)測系統(tǒng)即是基于時域反射技術(shù)，通過測量傳感器上電容的變化來確定介質(zhì)的介電常數(shù)或電容率。由于水的介電常數(shù)非常高，因此當(dāng)土壤中的水分含量變化時，土壤的介電常數(shù)也隨之發(fā)生相當(dāng)大的變化；該傳感器可以對多個樣地、不同深度土壤的水分含量進(jìn)行長期連續(xù)監(jiān)測，對土壤鹽度和溫度效應(yīng)敏感度相對較低，且耗電極少，同時，高分辨率使之能夠精確測量每日甚至每小時的水分狀況。

本實(shí)用新型將土壤入滲觀測裝置、土壤水分監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集裝置組合設(shè)計(jì)，提供一種土壤水分入滲速率和土壤水分含量同步測量的裝置，可實(shí)現(xiàn)土壤雙參數(shù)2D剖面分布測量，為土壤水分運(yùn)移研究提供有效測量手段。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目在于：本實(shí)用新型提供的土壤水分入滲速率和土壤水分含量同步測量的裝置，可實(shí)現(xiàn)土壤雙參數(shù)2D剖面分布測量。?

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種土壤水分入滲與土壤含水量監(jiān)測的裝置，將安裝有標(biāo)識刻度的相鄰A、B觀測面和布設(shè)有ECH₂O傳感器1、?EM50數(shù)據(jù)采集器3、探頭8、堵頭10及連線的鋼構(gòu)支架5置于土坑中；在A觀測面的對應(yīng)A剖面的土體中均布傳感器1，其傳感器1的連接線2經(jīng)鋼構(gòu)支架5底部與A觀測面上安裝的數(shù)據(jù)采集器3連接，其數(shù)據(jù)采集器3固接在鋼構(gòu)框架5上；在B觀測面的玻璃7面上布設(shè)有孔洞9，其孔洞9上安裝著探頭8通過電纜11與讀數(shù)表12連接;其中在鋼構(gòu)支架5的頂上安裝著頂蓋4，在鋼構(gòu)支架5的A、B觀測面的相對應(yīng)的C、D面上安裝著苯板6；該裝置的鋼構(gòu)框架5的外框均布橫、豎的加固條13。?

本實(shí)用新型采用這樣的結(jié)構(gòu)，使用時將通過玻璃窗直觀地觀測灌溉或降雨后農(nóng)田土壤剖面水分入滲的真實(shí)過程；埋置嵌入式時域反射儀長期埋入土壤中使用，不受腐蝕，穩(wěn)定性高、測量精度高、響應(yīng)速度快，可獲得土壤剖面土壤含水量變化的動態(tài)數(shù)據(jù)，便攜式土壤水分測定儀作為土壤水分監(jiān)測的重要補(bǔ)充手段，可實(shí)現(xiàn)對土壤剖面水分含量的適時監(jiān)測，不僅使用方便，而且也減輕了使用中子儀等笨重儀器安裝轉(zhuǎn)移的工作強(qiáng)度；彰顯技術(shù)進(jìn)步。?

附圖說明?

下面結(jié)合本實(shí)用新型附圖作進(jìn)一步的說明。?

附圖1為本實(shí)用新型的觀測玻璃窗土坑剖面圖（展示A、B觀測面）；

附圖2為本實(shí)用新型立體鋼構(gòu)框架的示意圖；