占糧食產(chǎn)量60%的旱作農(nóng)業(yè)*依賴土壤水資源。中國可更新的水資源主要來源于降水,全國的降水量62000億m3,其中土壤水通量41560億m3,占降水總量的67.2 %,具有非常大的潛力。雖然土壤水的研究已有很長的歷史,取得了一系列成果,但是把土壤水作為資源進(jìn)行研究的歷史還不長。在傳統(tǒng)水資源管理中土壤水也經(jīng)常被忽視。隨著“土壤水資源"術(shù)語和“綠水"概念的提出,土壤水作為資源的屬性逐漸得到相關(guān)領(lǐng)域的重視。
小流域是水資源管理的單元。土壤水在點(diǎn)上是大氣—植被—土壤—地下水系統(tǒng)的核心和紐帶,擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的物能傳輸;當(dāng)擴(kuò)大到流域的時(shí)空尺度時(shí),土壤水是流域水管理的重要環(huán)節(jié),但長期以來因其測定和預(yù)測的難度而沒有賦予應(yīng)有的重視。由于土壤水存在時(shí)空異質(zhì)性,在研究流域尺度土壤水時(shí)面臨尺度轉(zhuǎn)換問題。
近年來,小流域尺度土壤水研究正在起步。2000年召開的第10屆世界水大會(huì)把流域水資源綜合管理列為四大議題之一;水伙伴也把流域尺度的水資源綜合管理作為其推動(dòng)各國水資源可持續(xù)利用的主要方法。國際水資源管理研究所(IWRMI)指出應(yīng)把綠水(土壤水)納入到今后的水資源評(píng)價(jià)和管理中。
澳作公司根據(jù)小流域尺度土壤水研究的特點(diǎn)和需要,推出“小流域尺度土壤水資源管理系統(tǒng)解決方案"
TRIME-logging TDR土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng):TRIME基于TDR(Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements)時(shí)域反射技術(shù)。用以直接測量土壤或其他介質(zhì)的介電常數(shù),介電常數(shù)又與土壤水分含量的多少有密切關(guān)系,土壤含水量即可通過模擬電壓輸出被讀數(shù)系統(tǒng)計(jì)算并顯示出來。
測量時(shí),金屬波導(dǎo)體被用來傳輸TDR信號(hào),TRIME工作時(shí)產(chǎn)生一個(gè)1GHz的高頻電磁波,電磁波沿著波導(dǎo)體傳輸,并在探頭周圍產(chǎn)生一個(gè)電磁場。信號(hào)傳輸?shù)讲▽?dǎo)體的末端后又反射回發(fā)射源。傳輸時(shí)間在10ps-2ns間。IMKO發(fā)明了這種測量技術(shù),使得儀器可以檢測到小至3ps的時(shí)間信號(hào)。建立了時(shí)間采樣的方法。從而使得土壤水分的測量變得更為準(zhǔn)確和方便。
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系統(tǒng)用于長期連續(xù)動(dòng)態(tài)土壤水分監(jiān)測,自動(dòng)采集接收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)由水分傳感器和數(shù)據(jù)采集器等組成。數(shù)據(jù)可通過GPRS無線通訊方式進(jìn)行傳輸,方便管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
H-F-1地表徑流量測量系統(tǒng):用于測量流速從低到高變化大的水流的流量,大的水流如季節(jié)性降雨或暴雨導(dǎo)致的大地表徑流,也適合測量農(nóng)田灌溉水流或高山融化的雪水水流或工業(yè)排污的水流量。
排水量是指在一定時(shí)間內(nèi)流過水堰的水量。一般測量流速,流速的單位是升/秒或立方米/小時(shí)。H-F-1地表徑流量測量系統(tǒng)可在明渠端口準(zhǔn)確測量大氛圍變化的水流量,這時(shí)流出的水量因重力是自然排放的。即使流出的水量淹沒30%,對(duì)測量的結(jié)果影響小于1%,淹沒50%時(shí),影響小于3%。
H-F-1地表徑流量測量系統(tǒng)有一個(gè)導(dǎo)流槽,導(dǎo)流槽的寬度和高度與堰口一樣,其長度需要足夠長使水流的寬度與渠道相同且水面平緩,以便進(jìn)入堰口。
該系統(tǒng)應(yīng)用平緩導(dǎo)流槽將地表徑流引入已知規(guī)格的堰口,然后采用超聲波測距原理,測量通過堰口的地表徑流的水位。 H-F-1地表徑流量測量系統(tǒng)有兩個(gè)超聲波傳感器:一個(gè)測量堰口水面的高度(垂直方向的超聲測距傳感器),該數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集器自動(dòng)測量、
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記錄;另一個(gè)是參照傳感器(水平方向超聲測距傳感器),測量已知物理距離,作為因不同天氣狀況對(duì)超聲測距傳感器影響的修正。由于堰口的規(guī)格是已知的,則可以利用修正后的水位數(shù)據(jù),根據(jù)下表得出水體流速和水流量等參數(shù)。
降雨監(jiān)測站:專業(yè)的測量雨量變化的微型降雨監(jiān)測站。精度高,經(jīng)久耐用,已得到世界上氣象,環(huán)境,農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域研究人員的廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。
這套方案的儀器均來自德國,精度高,性能穩(wěn)定,安裝維護(hù)簡單,并已經(jīng)在廣泛應(yīng)用,相信這套系統(tǒng)能成為廣大科研工作人員的得力工具!澳作公司熱誠歡迎相關(guān)領(lǐng)域的科研人員與我們共同探討,把我國的土壤水資源管理、水土保持等領(lǐng)域的研究推向新的高度!
參考文獻(xiàn) 1. 馮浩,邵明安,吳普特。黃土高原小流域雨水資源化潛力計(jì)算與評(píng)價(jià)初探[J ]。自然資源學(xué)報(bào);2001:06(02)
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