称重传感器技术用于水量平衡蒸渗测量应用中

日前,在我国新建成的规模最大的水量平衡自动模拟监测系统中,通过采用42台内置有称重传感器的大型称重式蒸渗仪,实现了北方沙区水量平衡的模拟集成研究。

  日前,位于宁夏的中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验站沙坡头站,建成了我国规模最大的水量平衡自动模拟监测系统。该系统实现了北方沙区水量平衡的监测-模拟-集成研究,将回答不同沙区土壤水分的植被承载力、生态水文阈值等防沙治沙的核心科学问题。

称重传感器技术用于水量平衡蒸渗测量应用中

我国规模最大的水量平衡自动模拟监测系统,资料图

  水分,是沙区植被恢复和生长及生态重建最重要的限制因子。水量平衡与水循环始终是干旱、半干旱、半湿润地区植被建设所面临的核心科学问题,并决定着植被的可持续发展和系统的稳定性。科学的水资源管理必须准确地估算陆地生态系统的植被蒸散量及其水分平衡。

  在沙坡头站的试验地上,圆形的蒸渗仪(Lysimeter)一行6个,共6排,36个整齐排列。两边设有轨道,可供移动大棚人工降雨。蒸渗仪是水量平衡研究最重要的工具,可有效测量蒸散发以及深层渗漏量。

  蒸渗仪是农林及其他环境科学中研究水分平衡的重要工具。它的特点是能够量化测量裸地的实际蒸散量,以及覆盖有植被的土地的实际蒸散量。称重式蒸渗仪可以连续监测土柱重量,从而得到任意时间段内土柱中含水量变化的详细信息。

  具体来说,蒸渗仪是一个装满土壤,表面裸露或长有植物的容器,通过定期测量重量变化来计算蒸散量。

称重传感器技术用于水量平衡蒸渗测量应用中

蒸渗仪设备,资料图

  据悉,此次建设的中国北方沙区水量平衡自动模拟监测系统Lysimeter群由三大部分组成:36+6台(其中6台建设于20世纪80年代)大型称重式蒸渗仪为主体,集成了移动大棚和智能降水模拟及地下水控制系统,配置了中国北方不同沙区的土壤和典型固沙灌木。

  就像给沙土做胃镜,每个蒸渗仪筒体内埋设12层三参数探头,可自动长期监测筒体内不同土层的温度、湿度、电导率三个参数。不仅如此,根系测量系统可以监测筒体内植物根系每一天、每一小时的生长动态。土壤溶液采集系统可以提取筒体内不同土层的土壤溶液。

  在每个筒体下方,有三个高精度称重传感器。精度可达到200克,即使0.05毫米的毛毛雨,都可准确称重。在地下控制室,大屏幕实时监测各项数据。通过模拟不同气候带降水和地下水位,连续精确监测植被,比如土壤系统中降水入渗、地下水补给、土壤水动态、蒸散发、植物生长等过程,实现北方沙区水量平衡的模拟集成研究。

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