[实用新型]一种土壤水分入渗与土壤含水量监测的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤水分运移监测，该装置尤其实用于深埋地下，以玻璃窗为截面，观察土壤剖面的水分运移状况，对干旱区开展该领域的研究有特殊的价值与用途。 

背景技术

土壤水分入渗是指地表面的水体经通道进入土中并在整个土壤剖面上运移的全过程。土壤入渗性能对水资源转化利用、农业水管理等方面有着十分重要的作用。土壤水分入渗是土壤水分研究的重要内容，其决定降水或灌溉水进入土壤的数量，支配着土壤水动态，影响到植物水分的收支以及深层贮水。野外土壤入渗测定常见方法有人工模拟降雨器法，双环法，马利奥特-双环法；即人工模拟降雨器法主要模拟天然降雨情况，且体积大，造价高，不适宜野外操作；还有使用环刀法和双环法等测定土壤入渗特性时，很大程度上依赖于操作者的主观思维，使得出的结果具有较大的不确定性；一些专业的入渗仪往往仅能描述土壤入渗到达稳渗时的水分运动状态，而不能反映整个从初渗到稳渗的水文运动过程的动态变化过程，这使得要正确获得并描述土壤入渗特性的真实过程成为一项十分困难的工作。 

土壤水分也称含水率，是土壤的基本物理性质指标之一，它反映了土壤的干、湿状态。在农业领域，土壤水分反映土壤的墒情的重要指标。对各层土壤水分含量的测定是研究土壤水分存在、分布和动态变化规律的基本手段，并可直接用于指导生产实践。传统的取土称重法所用的试验装置如土钻等完全依靠人工管理，试验数据的获取与处理等也由手工完成，费时费力，效率低。中子水分仪虽然具有测量方便、快捷，不受滞后作用的影响、测定水分范围宽、测定深度不限等优点，但也存在明显的不足，如测定表层土壤水分含量的精度较低，同时，还具有一定的辐射危害性。

时域反射仪(Time Domain Reflectometry, TDR)是当今世界上最先进的土壤水分快速测量技术之一。与其他方法相比，TDR具有以下优点：1)精度高，体积含水量测量误差一般在2%以内；2)测量结果受土壤类型影响较小，一般不需要对特定的土壤进行单独标定；3)无辐射，对土壤破坏性小；4)探针的几何结构对测量结果的影响较小；5)与数据记录仪配合可进行长期自动监测；此外，更为重要的一点是时域反射仪能在很短的时间内测量出土壤累积入渗量及湿润峰位置。ECH₂O土壤含水量监测系统即是基于时域反射技术，通过测量传感器上电容的变化来确定介质的介电常数或电容率。由于水的介电常数非常高，因此当土壤中的水分含量变化时，土壤的介电常数也随之发生相当大的变化；该传感器可以对多个样地、不同深度土壤的水分含量进行长期连续监测，对土壤盐度和温度效应敏感度相对较低，且耗电极少，同时，高分辨率使之能够精确测量每日甚至每小时的水分状况。

本实用新型将土壤入渗观测装置、土壤水分监测及数据采集装置组合设计，提供一种土壤水分入渗速率和土壤水分含量同步测量的装置，可实现土壤双参数2D剖面分布测量，为土壤水分运移研究提供有效测量手段。

发明内容

本实用新型的目在于：本实用新型提供的土壤水分入渗速率和土壤水分含量同步测量的装置，可实现土壤双参数2D剖面分布测量。 

本实用新型的目的是这样实现的：一种土壤水分入渗与土壤含水量监测的装置，将安装有标识刻度的相邻A、B观测面和布设有ECH₂O传感器1、 EM50数据采集器3、探头8、堵头10及连线的钢构支架5置于土坑中；在A观测面的对应A剖面的土体中均布传感器1，其传感器1的连接线2经钢构支架5底部与A观测面上安装的数据采集器3连接，其数据采集器3固接在钢构框架5上；在B观测面的玻璃7面上布设有孔洞9，其孔洞9上安装着探头8通过电缆11与读数表12连接;其中在钢构支架5的顶上安装着顶盖4，在钢构支架5的A、B观测面的相对应的C、D面上安装着苯板6；该装置的钢构框架5的外框均布横、竖的加固条13。 

本实用新型采用这样的结构，使用时将通过玻璃窗直观地观测灌溉或降雨后农田土壤剖面水分入渗的真实过程；埋置嵌入式时域反射仪长期埋入土壤中使用，不受腐蚀，稳定性高、测量精度高、响应速度快，可获得土壤剖面土壤含水量变化的动态数据，便携式土壤水分测定仪作为土壤水分监测的重要补充手段，可实现对土壤剖面水分含量的适时监测，不仅使用方便，而且也减轻了使用中子仪等笨重仪器安装转移的工作强度；彰显技术进步。 

附图说明 

下面结合本实用新型附图作进一步的说明。 

附图1为本实用新型的观测玻璃窗土坑剖面图（展示A、B观测面）；

附图2为本实用新型立体钢构框架的示意图；