[发明专利]一种土壤热通量的估算方法及系统

说明书

本发明提出的一种土壤热通量的估算方法及系统，仅需检测出预定时间段内的土壤温度、湿度，就可以估算出土壤热通量。通过使用预设自标定程序、预设土壤比热容计算公式和土壤热通量计算公式，有效提高了土壤热通量估算的准确性。

技术领域

本发明涉及土壤参数检测领域，更具体的说是涉及一种土壤热通量的估算方法及系统。

背景技术

土壤热通量是一个矢量，又称热流密度，是指单位传热面积(热量)上的传热速率。

土壤热通量是土壤表层与深层之间的热交换状况的反映，是地表能量平衡中的重要组成部分。土壤热通量的大小以及正负转变直接决定土壤热量的收支，控制土壤水分的蒸发和呼吸，并影响植物根系的生长和呼吸以及对营养物质和水分的吸收。土壤热通量的测量对土壤的生态环境形成以及农业生产、工程建设都有重要意义。

当今，土壤热通量通常使用三种方法进行计算,即谐波法、温度预报校正法(TDEC法)以及结合自校正热通量板(HFP01SC)测量的温度积分法(ITHP法)；但是，针对不同地域的土壤特性，现有的计算方法均存在一定的误差，因此，为了满足农业生产和工程建设的发展要求，如何提供一种更准确的土壤热通量估算方法，是我们亟待解决的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种土壤热通量的估算方法及系统。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种土壤热通量的估算方法，包括如下步骤：

S1：将检测装置安装在已知湿度值的标定土壤中，并运行预设的自标定程序，生成湿度拟合曲线；

S2：根据热传导计算公式推导出土壤热通量计算公式；

S3：测量并计算待测土壤的各层土壤质量；

S4：通过检测装置获取每层待测土壤开始时的温度T1和t时间后的温度T2；

S5：通过检测装置获取t时间段内待测土壤的湿度平均值HUM；

S6：将湿度平均值HUM代入预设土壤比热容计算公式算出待测土壤的比热容；

S7：运用土壤热通量计算公式获取每层待测土壤的热通量；

S8：将获得的每层待测土壤的热通量取平均值，从而得到土壤热通量值。

进一步，所述步骤S1包括：

S11：将检测设备插入标定土壤中，进入预设自标定程序；

S12：在预设自标定程序中输入标定土壤的湿度值SetHum，使用公式expresult＝1.0*SetHum/10.0完成数据转换；

S13：在预设自标定程序中运行For循环和IF函数，将当前湿度值拟合成湿度曲线；

S14：储存湿度曲线数据。

进一步，所述步骤S2包括：

传热导公式为：Q＝q*S*t；

其中，Q为传递的热量、S为热量传递面积、t为所采集传递的时间、q为热流密度；

当系统的温度升高dT时，如果它所吸收的热量为dQ，则系统的热容C定义为C＝dQ/dT；

所以预设时间内温度变化ΔT对应的吸收或放出的能量为：

Q＝C*ΔT＝(Cm)*n*(T2-T1)＝c*m*(T2-T1)；

其中，Cm为摩尔热容，n为物质的量，c为比热容，m为质量，T2-T1为温度变化；