[发明专利]土壤湿度和雪中储水量测量仪

说明书

本发明涉及湿度测量装置，具体涉及一种测量土壤湿度和雪中储水量的仪器。

本发明可以为农业、水文、农业气象成功地测定山上复盖雪层的储水量，从而根据储水量估计出山地河流的水量;测定不同深度土壤的湿度，並由此判断地下水位和土壤改良工作的期限和范围，以及可为冰川学和水文气象学服务。

有关在大区域内的积雪储量和储积的动态信息，以及有关土壤湿度的信息的实际意义是很大的。对测量土壤湿度和积雪储水量的仪器的基本要求是：具有高的测量精度（特别是测量土壤湿度的精度）和连续测量的可能性，因为只有连续测量才能从动力学的角度监测土壤湿度和积雪储水量的变化过程。

测量土壤湿度和积雪储水量的最普遍使用的方法就是众所周知的接触法。就是说，在测量积雪储水量时，采用可移动的能给出积雪几何厚度的标杆，和能选择雪样並能测定雪的密度的标准量雪器。测量土壤湿度采用的是要求采集土壤样品，然后进行烘干样品的恒温称量法。采用标准容器，即滴定管进行土壤采样，而样品烘干是在干燥箱中进行的。上述方法是很繁重的，测量要在山中进行，有生命危险，同时还不能保证测量所需的精度，因此，比方说，在测量稍微融化了的雪的密度时，其中一部分水分密度计无法计算进去。此外，土壤湿度是根据所选择的少量样品测量的，对于被检测的大面积来说，不可能获得可靠的结果。

与接触法並用的是利用仪器来完成对土壤湿度和积雪储水量的遥测方法。应用这些方法可达到测量过程的自动化，不必采样，不会破坏环境构造和在此环境中发生的过程，如积雪、融化、润湿等。这些测量方法的基础都是记录自然的或人为的电磁辐射，这些电磁辐射的波长范围是很宽的，从厘米波到波长为10^-11厘米的γ-射线，其中包括可见光、紫外和红外光辐射〔E.B.Kolouely，ul.，φpuguaH“用宇宙射线测定雪储水量和土壤湿度的方法”，1981，水文气象出版社，（列宁格勒），第3页〕。利用在给定波长范围内的穿透电磁辐射测量土壤湿度和雪中储水量的仪器包括一个与记录器连接的电磁辐射探测器。根据由土壤湿度和雪中储水量决定的电磁辐射的改变，测定土壤的湿度和雪中储水量。

用飞机γ-照像法测定土壤湿度和雪中储水量的方法得到了最广泛的应用〔A.B.mumpueb，W..pugnaH“用地球γ-射线远距离测量雪中储水量和土壤湿度的基础”，1979，水文气象出版社，（列宁格勒），第281，288页〕。实现飞机γ-照像的仪器是一个装在飞机上的、探测来自积雪或土壤表面的背景γ-射线探测器，利用它可多次完成γ-射线测量。根据γ-射线的衰减判断土壤湿度和雪中储水量。

利用自然界射源的穿透电磁辐射测量土壤湿度和雪中储水量的仪器，不能保证同时而又分别测量土壤的湿度和雪中储水量，也不能保证必要的精确度，因为土壤腐殖质和植被层的生物量都对测量结果有影响。

有的采用具有人造穿透辐射源的仪器测量土壤湿度和雪中储水量（E.B.Konoueey，ul..puguaH“用宇宙射线测定雪中水分和土壤湿度的方法”，1981，水文气象出版社，（列宁格勒），74页）。为此，在测量土壤湿度的仪器中使用同位素中子源，而在测量雪中储水量的仪器中则使用同位素γ-辐射源，以及各自相应的探测器。根据人造辐射通过雪层或土层后的变化特征可以测定出土壤湿度和雪中储水量。

应用同位素辐射源对实施生物保护造成了一定的困难，也增加了污染周围环境的危险。需要测量的湿度越大，要求同位素辐射源的强度越高，或者需要一个测量仪，包括数个安置在不同高度的同位素辐射源和探测器。此外，由于土壤的腐殖质和植被层中的生物量的影响，上述仪器不能保证必要的测量精度，尤其是在大范围测量时更是如此，並且不能应用一部仪器来同时完成土壤湿度和雪中水分的测量。

已知的还有一种测量土壤湿度和雪中储水量的仪器，它包括一个安置在土中某一给定深度並能探测通过土壤的宇宙辐射中子的第一探测器，和安置在地面上方的第二宇宙辐射中子探测器，其高度要超过积雪复盖层或者植被层的最大厚度，而且与第一宇宙辐射中子探测器的距离不大于热中子在大气中被吸收的射程值。每一个探测器都相应地与串联在一起的给定辐值脉冲检测部分和脉冲计数器电路相连接，脉冲计数器的控制输入端与定时器连接，而其输出端则与记录器连接（E.B.Kononeely，ul，.puguaH“用宇宙射线测定雪中储水量和土壤湿度的方法”，1981，水文气象出版社，（列宁格勒），59页，83页，84页）。