小型蒸滲儀系統(tǒng)FR102
蒸滲儀系統(tǒng)是研究水分平衡、物質(zhì)平衡、土壤溶質(zhì)運(yùn)移的全新工具，按照其構(gòu)造可分為自動稱重蒸滲儀系統(tǒng)和非稱重蒸滲儀系統(tǒng)。
一、自動稱重蒸滲儀系統(tǒng)
可實(shí)現(xiàn)4種不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格設(shè)計，不同的研究內(nèi)容需要不同的結(jié)構(gòu)、測量設(shè)備、處理方法和數(shù)據(jù)采集工具。因此，這些蒸滲儀分別對應(yīng)于水文、氣象、土壤科學(xué)及農(nóng)藝方面研究。盡管土柱表面積應(yīng)根據(jù)土壤的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地來確定，蒸滲儀的高度應(yīng)該根據(jù)土壤水與地下水分界線來確定，但是我們將土柱表面積標(biāo)準(zhǔn)化為1m2，,蒸滲儀高度分別定義為1m與2m。高精度稱重系統(tǒng)分辨率為0.01mm以及其它技術(shù)的改善，可實(shí)現(xiàn)精確的水平衡測量。測量間隔可設(shè)為幾秒鐘來確定歐洲實(shí)際的蒸散量和標(biāo)準(zhǔn)蒸散量。蒸滲儀底部截面形成一個張力區(qū)，張力區(qū)通過傳輸?shù)秸魸B儀中的土壤張力來獲取田間水通量。
1、 水文蒸滲測量系統(tǒng)
水文地理學(xué)的任務(wù)是確定區(qū)域地下水再生數(shù)量、區(qū)域降雨量及蒸發(fā)量，這些參數(shù)可通過水文蒸滲測量系統(tǒng)直接獲得。
 水文蒸滲測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 |
u 土層表面的降雨量及蒸發(fā)量可被直接測定
u 可獲得與田間排灌水有關(guān)的水勢
u 可精確測量降雨量及蒸發(fā)量，分辨率可達(dá)0.01mm
u 可精確測量排水量及滲透量，分辨率可達(dá)0.01mm
u 可獲知土壤蓄水量的具體變化情況
u 可通過其確定水量平衡模型
局限性
u 不適于斜坡或林地
u 結(jié)冰前應(yīng)當(dāng)清除蒸滲儀與周圍土壤縫隙內(nèi)的雪來保證稱重系統(tǒng)的精確性
u 不適于農(nóng)機(jī)耕作
u 蒸滲測量系統(tǒng)底部距地下水至少2.5米
u 可稱重的水箱、補(bǔ)水裝置、數(shù)據(jù)采集器機(jī)箱、泵控制器及電源系統(tǒng)都放在維護(hù)井中
輸入?yún)?shù): 進(jìn)入土壤表層的降雨、露水、霜及降雪等水量。
輸出參數(shù): 蒸騰蒸發(fā)量，草地標(biāo)準(zhǔn)蒸散量，排水/滲漏等。
FR102小型蒸滲儀系統(tǒng)的組成
u 蒸滲儀柱體FR5010
u 數(shù)據(jù)記錄器 FR220
u 精確稱重裝置 FR1020
u 2個土壤水分傳感器FDR-2
u 水勢控制器 FR1022
u 6個SIC取樣管FR5014
u 60公升水箱帶稱重單元 FR1021
u 45AH電源及充電器機(jī)箱等
u 蒸滲筒套筒 FR5011
田間水勢聯(lián)用
安裝在大田土層90cm深處的水份傳感器給出泵工作的閾值，蒸滲儀中的水份傳感器監(jiān)測蒸滲儀的內(nèi)部水份。蒸滲儀的重量和達(dá)到內(nèi)外水勢*時的排水量可精確測量，且測量的時間間隔可以很小。
蒸滲儀規(guī)格
u 表面積：1m2
u 不銹鋼柱高：1m
u 外徑：1.65m
u 總高度：1.35m
u 水通量分辨率：0.01mm
u 取樣杯表面積：3600cm2
2、 氣象蒸滲測量系統(tǒng)
與水文—蒸滲測量系統(tǒng)類似，但需在其基礎(chǔ)上增加測定水和能量平衡相關(guān)氣象數(shù)據(jù)的氣象站。
 氣象蒸滲測量系統(tǒng)示意圖 |
應(yīng)用
測定水分平衡需要測量實(shí)際的和潛在的蒸發(fā)，但測量這些參數(shù)的有效方法只能提供近似的結(jié)果。
使用氣象－蒸滲測量系統(tǒng)，我們可提供一套準(zhǔn)確的根據(jù)實(shí)際土壤表層和土壤水分情況測定ET、ET0值（草坪植被）的系統(tǒng)，而且也能得到精確的排水和土壤水分貯藏的變化。
優(yōu)勢
u 水分和能量平衡的測定需要直接，精確的測量實(shí)際的土壤水分蒸發(fā)蒸騰損失總量
u 降水和蒸發(fā)直接由土壤表層測得
u 由于水勢與大田情況相關(guān)，可按照實(shí)際情況測定排水
u 精確測量歐洲氣候條件下各時區(qū)的蒸發(fā)量
u 準(zhǔn)確測量降雨與蒸發(fā)量，精度為0.01mm
u 準(zhǔn)確測量排水及淋洗量，精度為0.01mm
u 準(zhǔn)確測量土壤水儲量變化
u 驗(yàn)證水分平衡模型
局限性
u 不適合斜地或林地
u 結(jié)冰前，需要清除蒸滲儀與周邊土壤縫 隙間的積雪保證稱重系統(tǒng)的精度
u 不適于農(nóng)機(jī)耕作
u 距地下水位至少2.5米
輸入?yún)?shù): 降雨，露水，霜，雪的水分平衡，真實(shí)反映土壤表層及植被的情況。
輸出參數(shù): 蒸發(fā)蒸騰量，ET0（有草坪覆蓋），排水/淋洗量等。
組成
u 水文型蒸滲儀站結(jié)合氣象站
| |
| 氣象站 |
u RH傳感器,在97%rH點(diǎn)校準(zhǔn)
u Th2溫度傳感器分別位于-20 cm, -10 cm, -5 cm, 5 cm, 50 cm, 200 cm處
u FR3010輻射儀
u SL2-1雨量計
u 4 個 RS200
u FR3120風(fēng)速傳感器
u 安裝支架包括傳感器安裝裝置
蒸滲儀規(guī)格
u 表面積：1m2
u 不銹鋼柱高：1m，外徑：1.65m
u 總高度：1.35m
u 水通量分辨率：0.01mm
u 取樣杯表面積：3600cm2
3、 土壤科學(xué)蒸滲測量系統(tǒng)
與水文蒸滲測量系統(tǒng)類似，在2米的土柱上不同深度層面安裝土壤水分傳感器和土壤溶液取樣器。
應(yīng)用
u 準(zhǔn)確測定土壤水分水平分布特性和水通量，同時還可對孔隙水和排水取樣
u 能測量30cm，60cm，120cm和180cm深度（其它深度也可以）的土壤水勢、水分和溫度
u 硅碳化杯SiC20用于孔隙水取樣
u 195 cm深度的6個SiC杯除用于測定田間水勢的變化外，還可測量排水量
u 準(zhǔn)確測定土壤水分水平分布特性和水通量，同時還可對孔隙水和排水取樣
u 能測量30cm，60cm，120cm和180cm深度（其它深度也可以）的土壤水勢、水分和溫度
補(bǔ)充 : 蒸滲儀土柱和田間測點(diǎn)對應(yīng)安裝了傳感器和取樣器，結(jié)合了蒸滲儀和田間測量的優(yōu)勢；因此這個系統(tǒng)適合土壤科學(xué)及與土壤水相關(guān)過程的*定位研究、觀測。
 土壤科學(xué)蒸滲測量系統(tǒng)示意圖 |
u 在實(shí)際情況下、在可選的任意深度
u 量化水分和物質(zhì)移動情況
u 原位測量土壤水分-pF曲線
u 觀測排水及毛管水規(guī)律
u 在蒸滲儀和大田測點(diǎn)平行觀測土壤水勢、土壤水分及溫度的剖面變化
u 采用由張力計控制的連續(xù)真空泵系統(tǒng)取樣土壤溶液
u 測量排水精度達(dá)0.001mm
局限性
u 不適合坡地和林地
u
 蒸滲儀柱體基部 |
u 不適于農(nóng)機(jī)耕作
u 距離地下水的距離至少在2.5米以上
系統(tǒng)配置
u 蒸滲儀柱體FR5010
u 數(shù)據(jù)記錄器 FR220
u 精確稱重裝置 FR1020
u 8個土壤水分傳感器FDR-2
u 水勢控制器 FR1022
u 6個SIC取樣管FR5014
u 60公升水箱帶稱重單元 FR1021
u 45AH電源及充電器機(jī)箱等
u 蒸滲筒套筒 FR5011
u SiC20土壤溶液取樣杯 FR5013
u 土壤溶液取樣控制器 FR1023
u SF1000采樣瓶
蒸滲儀規(guī)格
u 表面積：1m2
u 不銹鋼柱高：2m，外徑：1.65m
u 總高度：2.35m
u 水通量分辨率：0.01mm
u 取樣杯表面積：3600cm2
u 張力計：T8
4、 農(nóng)藝研究蒸滲測量系統(tǒng)
應(yīng)用
u
 農(nóng)藝研究型蒸滲測量系統(tǒng) |
u 可高精度測量排水輸出量及總量
u 柱形蒸滲儀高1米，也可按研究需要選擇2米。植物生長消耗的水分通過平行安裝在蒸滲儀底部的6個吸盤來補(bǔ)給
u 主根區(qū)、90cm以下土層及190cm土層的土水勢可被測量
u 排水量可通過100ml翻斗計量器測定。此外排水量的2.5%可作為水樣定時取出
優(yōu)點(diǎn)
u 可量化試驗(yàn)條件下的水分和物質(zhì)流動過程
u
 放置套筒允許在套筒內(nèi)耕作 |
u 高精度監(jiān)測排水過程
局限性
u 不適用于坡地或森林
u 無稱量單元，因此不可直接監(jiān)測蒸發(fā)量及降水量
u 蒸滲測量系統(tǒng)底部距地下水至少2.5米
系統(tǒng)配置
u 蒸滲儀柱體FR5010
u 數(shù)據(jù)記錄器 FR220
u 精確稱重裝置 FR1020
u 6個土壤水分傳感器FDR-2
u 水勢控制器 FR1022
u 6個SIC取樣管FR5014
u 60公升水箱帶稱重單元 FR1021
u 45AH電源及充電器機(jī)箱等
u 蒸滲筒套筒 FR5011
蒸滲儀規(guī)格：
u 表面積：1m2
u 不銹鋼柱高：1m 或 2m
u 外徑：1.65m
u 總高度：1.35m 或 2.65m
u 滲濾液通量分辨率：0.01mm
采用不帶有圓形切割工具的開挖方法，此方法可防止蒸滲儀鋼柱附近結(jié)構(gòu)已遭到破壞的土壤坍塌、流動。
優(yōu)點(diǎn)：
高精度的測量系統(tǒng)有利于高精度水分動態(tài)平衡監(jiān)測
通過蒸滲儀底板轉(zhuǎn)移田間水分張力可測量實(shí)際的水分通量。
不銹鋼柱及混凝土底座便于田間*使用
不帶有圓形切割刀具的開挖工具可以避免土壤擾動及鋼柱附近土壤的流動
開挖設(shè)計，通過吊車起重臂轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)開挖
X、Y、Z定位技術(shù)，zui小化蒸滲儀與土壤之間孔隙
二、蒸滲儀的應(yīng)用：
1、海拔1830米的山脈蒸滲站
在奧地利阿爾卑斯山建設(shè)山脈蒸滲站的目的是獲取阿爾卑斯地區(qū)水分和養(yǎng)分狀況的詳細(xì)資料，因此更讓人理解飲用水供應(yīng)對這些地區(qū)的重要性。
蒸滲站組成
u 可稱重的蒸滲測量系統(tǒng)
u 土壤溶液取樣器
u 觀察室用來監(jiān)測土壤剖面情況
u 氣象站
2、2-土柱蒸滲儀站
澳大利亞Wagna大學(xué)的Johann Fank教授研究組采用了該系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：
u 精確的可稱重的蒸滲柱，地上部分可進(jìn)行傳統(tǒng)機(jī)耕作
u 蒸滲儀底部裝有張力計
u 土壤溶液取樣向下直至地下水與土壤水的分界線
u 蒸滲儀邊緣直至土壤表面
u 測量蒸滲儀內(nèi)部及田間周圍未受干擾的土壤
u 獲取不同深度的土壤溶液
3、8-土柱蒸滲站
巴伐利亞水管理局Michael Gierig教授采用該蒸滲儀站：
2002年4月，位于慕尼黑南40公里處的這個8-土柱蒸滲系統(tǒng)在Wielenbach站投入使用。8個蒸滲儀規(guī)格為1米直徑，2米深。
這套設(shè)備的目的是在實(shí)際條件下測量污染區(qū)域的污染物如何滲透到地下水中的的，此調(diào)查涉及的污染物范圍較為廣泛，包括重金屬（如砷、鉛、鉻、鎘、鉈）和多環(huán)芳烴等。
這項計劃里UMS提供了蒸滲站的設(shè)計方案，土木建設(shè)和儀器設(shè)備。并在河漫灘安裝蒸滲儀來研究水通量及溶質(zhì)的運(yùn)移。
4、48-土柱蒸滲儀站
GSF研究所（Neuherberg）SaschaReth博士采用了該蒸滲儀站：
u 包括48個蒸滲儀，每個蒸滲儀上部土壤表面積1m2,深度2m
u 精確的稱重系統(tǒng)，精度達(dá)100g，用來測定固體介質(zhì)的水分平衡和變化
u 16個蒸滲儀裝有放射性標(biāo)記物質(zhì)
u 一些蒸滲儀頂部安裝有氣體罩用來測定揮發(fā)性物質(zhì)
u 淋洗液的收集和分析
興旺寶