[发明专利]一种土壤蒸发信息获取装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种土壤蒸发信息获取装置和方法。

背景技术

土壤蒸发(soil evaporation)是指土壤中的水分通过上升和汽化从土壤表面进入大气的过程，是土壤表面由湿变干的过程。土壤蒸发影响土壤含水量的变化，是水文循环的一个重要环节。影响土壤蒸发的因素有土壤和气象因素。土壤因素是内在因素，是决定蒸发发展的根本原因，主要与土壤的结构和土壤水分含量有关。气象因素是外部因素，是决定蒸发变化的条件。

而土壤蒸发量是指在一定时段内，水分经蒸发而散布到空中的量。通常用蒸发掉的水层厚度的毫米数表示。

确定土壤蒸发量的方法有器测法和分析计算法等，前者就是通过土壤蒸发仪器来进行量测土壤蒸发的大小，而后者一般是通过数学模型和经验公式等方法测定，如模型可由热量平衡原理建立方程，平衡方程由净辐射通量、土壤吸收热通量、感热通量和蒸发热通量组成，通过计算可得土壤蒸发率。此外，也有根据水量平衡和土壤水运动理论，考虑等温或非等温条件推出的数学模型、经验公式或图解曲线法等推求土壤蒸发量。经验公式具有地区性，必需检验其适应情况后，才可应用。

目前器测法测量土壤蒸发常用土壤蒸发器或蒸渗仪直接测定。主要有两类：一类是称重式，有机械称重、水力称重和电子秤称重等。其优点是得出的数据较精确；另一类为体积量水式。还有一类是利用超声波原理观测土壤中水分变化，进而测量出土壤蒸发，但其缺点是由于土壤介质的多样性，进而造成测量精度不高。

在第一类的称重式仪器中又可分为整块式与充填式两种。前者在器内装整块原状土，最早在1870年开始采用整块土壤蒸发器并配有称重装置。而后者在器内充填均匀的土壤或沙土混合物。二十世纪五十年代，水力式土壤蒸发器问世，大大地提高了观测的精度。水力式蒸发器是以静水浮力称重原理为基础的一种测量土壤蒸发的仪器。蒸发器中土壤的原重以外界液体的静水压力来衡量，而由蒸发、凝结或降水等所引起的土块重量变化，则以观测土块垂直位移的方法来确定。水力式土壤蒸发器，精度高，并易直接测定短时段的蒸发量，但造价昂贵，目前尚难普遍推广，这其中就有大型称重式蒸渗仪，仪器要求很大，且一般需要做地下观测室，对土壤原始环境破坏较大，代表性差，属于大型装备，安装需要大量土方工程，而且难以移动。再后来，又发展出电子秤称重，使得量测结果更加精确，且结果便捷直观。

而第二类的体积量水式，属于不称重法。通过量测各种加水量、排水量等来计算土壤蒸发量。这其中也有大型蒸渗仪采用非称重式，它是通过设定一个潜水位，假设潜水位以上土壤蓄水量不变，则测定潜水消耗量，便可知土壤蒸发量。仪器本身要求要大，而且一般也要准备地下室以测量土壤渗水量，在室外周围安装许多蒸发筒，用连接管与地下盛水器连接，盛水器内水位不变，通过水多自溢水少自补来测定渗水量和蒸发量。也有专利提出去掉地下水室，用溢流筒承接土壤渗水，降低了造价。

但是目前还没有一种土壤蒸发仪器能以信息传感器的形式存在，因而难以与当前的各类数据采集器相连接，也就难以与各类生态定位观测设备、气象站观测设备实现通联共享。

发明内容

本发明的目的在于提出一种土壤蒸发信息获取装置和方法，能够实现通过数据采集器的自动数据采集来进行不间断连续的土壤蒸发量的观测，且可以实现与其它气象因子等的同步观测，有利于生态学上的水热研究。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种土壤蒸发信息获取装置，包括容量筒、蒸发筒、称重传感器、信号线和电缆线，容量筒和蒸发筒都是上部开口的筒，称重传感器水平位于容量筒的内部底部，蒸发筒位于容量筒的内部以及称重传感器之上，信号线和电缆线位于蒸发筒与容量筒之间的间隙，信号线的一端和电缆线的一端分别与称重传感器连接，信号线的另一端和电缆线的另一端引出到容量筒之外。

还包括电源稳压滤波整形模块，电缆线引出容量筒之外的一端与电源稳压滤波整形模块连接。

还包括防护圈，防护圈位于蒸发筒的顶部与容量筒的顶部之间的间隙处。

容量筒和蒸发筒都是不锈钢圆筒。

容量筒直径34厘米，高度34厘米。

蒸发筒直径29厘米，高度28厘米。

称重传感器包括弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆，电阻应变片贴在弹性元件上，测量电路一端与电阻应变片连接，测量电路的另一端与传输电缆连接。

一种土壤蒸发信息获取方法，包括以下步骤：

A、将容量筒埋入土层内，筒口与地面水平；

B、在蒸发筒中装入土壤柱，将蒸发筒放置在称重传感器上；