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自動氣象站中土壤含水量測量方法
發(fā)布時間:2016-07-05瀏覽次數(shù):1270返回列表
自動氣象站一般設(shè)置于條件惡劣、無法建立人工氣象觀測站的地區(qū),它能收集和提供氣象信息,譬如氣壓,濕度、土壤含水量等等,自動氣象站中土壤含水量測量方法有哪些?
1、稱重法:也稱烘干法,這是可以直接測量土壤水分方法,也是目前上的標(biāo)準(zhǔn)方法。用土鉆采取土樣,用0.1g 度的天平稱取土樣的重量,記作土樣的濕重M,在105℃的烘箱內(nèi)將土樣烘6~8小時至恒重, 然后-測定-烘干-土樣,記作土樣的 干重Ms。
土壤含水量=(烘干前鋁盒及土樣-烘干后鋁盒及土樣)/(烘干后鋁盒及土樣-烘干空鋁盒)*。
2、張力計法:也稱負(fù)壓計法,它測量的是土壤水吸力測量原理如下:當(dāng)陶土頭插入被測土壤后,管內(nèi)自由水通過多孔陶土壁與土壤水接觸,經(jīng)過交換后達(dá)到水勢平衡,此時,從張力計讀到的數(shù)值就是土壤水(陶土頭處)的吸力值,也即為忽略重力勢后的基質(zhì)勢的值,然后根據(jù)土壤含水率與基質(zhì)勢之間的關(guān)系(土壤水特征曲線)就可以確定出土壤的含水率。
3、電阻法:多孔介質(zhì)的導(dǎo)電能力是同它的含水量以及介電常數(shù)有關(guān)的,如果忽略含鹽的影響,水分含量和其電阻間是有確定關(guān)系的電阻法是將兩個電埋入土壤中,然后測出兩個電之間的電阻。但是在這種情況下,電與土壤的接觸電阻有可能比土壤的電阻大得多。因此采用將電嵌入多孔滲水介質(zhì)(石膏、尼龍、玻璃纖維等)中形成電阻塊以解決這個問題。
4、中子法:就是用中子儀測定土壤含水率中子儀的組成主要包括:一個快中子源,一個慢中子檢測器,監(jiān)測土壤散射的慢中子通量的計數(shù)器及屏蔽匣,測試用硬管等??熘凶釉丛谕寥乐胁粩嗟胤派涑龃┩噶軓?qiáng)的快中子,當(dāng)它和氫原子核碰撞時,損失能量大,轉(zhuǎn)化為慢中子(熱中子),熱中子在介質(zhì)中擴(kuò)散的同時被介質(zhì)吸收,所以在探頭周圍,很快的形成了持常密度的慢中子云。
5、γ-射線法:γ-射線法的基本原理是放射性同位素(現(xiàn)常用的是137Cs,241Am)發(fā)射的γ-射線法穿透土壤時,其衰減度隨土壤濕容重的增大而提高。
6、駐波比法:自從Topp 等人在1980年提出了土壤含水率與土壤介電常數(shù)之間存在著確定性的單值多項式關(guān)系,從而為土壤水分測量的研究開辟了一種新的研究方向,即通過測量土壤的介電常數(shù)來求得土壤含水率從電磁學(xué)的角度來看,的緣體都有可以看著是電介質(zhì),而對于土壤來說,則是于土壤固相物質(zhì)、水和空氣三種電介質(zhì)組成的混合物。在常溫狀態(tài)下,水的介電常數(shù)約為80,土壤固相物質(zhì)的介電常數(shù)約為 3~5,空氣的介電常數(shù)為1,可以看出,影響土壤介電常數(shù)主要是含水率。Roth 等提出了利用土、水和空氣三相物質(zhì)的空間分配比例來計算土壤介電常數(shù),并經(jīng)Gardner 等改進(jìn)后,為采用介電方法測量土壤水分含量提供了進(jìn)一步的理論依據(jù),并利用這些原理進(jìn)行土壤含水率的測量。
7、光學(xué)測量法:是一種非接觸式的測量土壤含水率方法。光的反射、透射、偏振也與土壤含水率相關(guān)。先求出土壤的介電常數(shù),從而進(jìn)一步推導(dǎo)出土壤含水率。
8、時域反射法:也是一種通過測量土壤介電常數(shù)來獲得土含水率的一種方法。TDR的原理是電磁波沿非磁性介質(zhì)中的傳輸導(dǎo)線的傳輸速度V= c /ε,而對于已知長度為 L 的傳輸線,又有V = L / t ,于是可得ε = (ct / L)2,其中 c 為光在真空中的傳播速度,ε 為非磁性介質(zhì)的介電常數(shù),T為電磁波在導(dǎo)線中的傳輸時間。而電磁波在傳輸?shù)綄?dǎo)線終點(diǎn)時,又有一部分電磁波沿導(dǎo)線反射回來,這樣入射與反射形成了一個時間差 T 。因此通過測量電磁波在埋入土壤中的導(dǎo)線的入射反射時間差T 就可以求出土壤的介電常數(shù),進(jìn)而求出土壤的含水率。
9、高頻振蕩法:因?yàn)門DR法設(shè)備昂貴,在 80 年代后期,許多公司(如 AquaSPY, Sentek. Delta-T, Decagon)開始 用比 TDR 為簡單的方法來測量土壤的介電常數(shù),F(xiàn)DR 和 FD 法不僅比 TDR ,而且測量時間短,在 經(jīng)過特定的土壤校準(zhǔn)之后,測量度高,而且探頭的形狀不受限制,可以多深度同時測量,數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)較容易。