CN110501253A - 一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，包括移动式承载机构和实验桶，所述移动式承载机构的顶部固定安装有称重装置，且称重装置的顶部与实验桶的底部接触，所述实验桶内填充有典型实验土壤，且典型实验土壤内从上至下依次埋设有三个土壤水含量传感器，本发明涉及水文学及水资源、水环境技术领域。该便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，可实现通过称重法与传感器实时监测相结合，得出测桶中蒸散发量、土壤水含量与水质状况，识别蒸散发、土壤水与水质指标连续变化过程，识别水分和营养物质在作物生长过程中的迁移转化，从而为其在水文和水环境方面的研究提供科学依据。

Description

一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置
技术领域
本发明涉及水文学及水资源、水环境技术领域，具体为一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置。
背景技术
蒸散发是水圈、大气圈和生物圈水分和能量交换的主要过程，也是水循环中最重要的分量之一，土壤水含量是影响作物生长的重要因素，也是判断农业环境干旱的重要指标，水污染是当今全球面临的严峻的水资源问题之一，农业面源污染更是造成水体污染的重要来源之一，因此准确监测蒸散发、土壤水与水质指标，日益成为水文、农业、环境等相关领域研究的热点问题之一。
目前，关于蒸散发相关研究主要关注气象学意义的旱涝急转事件，而并实现气象-水文耦合系统分析旱涝急转特征以及旱涝急转事件对生态环境影响研究相对较少，《旱情等级标准》(SL424-2008)中对旱情等级的划分仅考虑干旱天数，该计算方法对干旱的时长定义不仅考虑到干旱天数，还考虑到作物生长所需土壤水含量，此方法更适用于不同地区不同作物的旱涝急转划分，准确识别旱涝急转，可为作物生长受灾影响研究提供一定的参考，为旱涝急转在气象、水文、农业机制的研究提供了更好的支撑。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，通过称重法与传感器实时监测相结合，得出测桶中蒸散发量、土壤水含量与水质状况，识别蒸散发、土壤水与水质指标连续变化过程。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，包括移动式承载机构和实验桶，所述移动式承载机构的顶部固定安装有称重装置，且称重装置的顶部与实验桶的底部接触，所述实验桶内填充有典型实验土壤，且典型实验土壤内从上至下依次埋设有三个土壤水含量传感器，所述实验桶外表面的底部开设有排水口，且实验桶的外表面固定连接有与排水口相连通的排水槽，所述排水槽的内部固定安装有水质在线监测传感器。
优选的，一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置的监测方法，具体包括以下步骤：
S1、提出便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置的监测方法；
S2、制作测桶式多指标综合监测装置，通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，测桶内埋设土壤水含量传感器，以连续监测土壤水变化，测桶底部排水口处收集水样并安置传感器监测水质指标；
S3、设置控制实验；
S4、比对传感器原位监测的水质数据与收集到的水样水质检测数据；
S5、检验监测方法的合理性和准确度。
优选的，所述步骤S1中提出的检测方法涉及与蒸散发、土壤水及水质相关的参数有：蒸散发量、土壤含水量、降雨量、PH和有机物含量。
优选的，所述步骤S2中的蒸散发监测是通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，具体蒸散发量计算公式为：E为测试时间段蒸散发量(mm)，m1为初始时刻测桶的重量(kg)，m2为结束时刻测桶的重量(kg)，ρ为水的密度(kg/m3)，S为测桶的面积(m2)，P为从初始时刻到结束时刻时间段的降水量(mm)。
优选的，所述实验装置是用来原位监测蒸散发、土壤水与水质指标，且实验桶内的典型实验土壤内种植有典型作物。
优选的，其监测方法是采用理论设计与实验验证相结合的方法。
(三)有益效果
本发明提供了一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置。与现有技术相比具备以下有益效果：该便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，通过在移动式承载机构的顶部固定安装有称重装置，且称重装置的顶部与实验桶的底部接触，实验桶内填充有典型实验土壤，且典型实验土壤内从上至下依次埋设有三个土壤水含量传感器，实验桶外表面的底部开设有排水口，且实验桶的外表面固定连接有与排水口相连通的排水槽，排水槽的内部固定安装有水质在线监测传感器，通过在提出理论监测方法后，通过实验检验该方法中的相关参数，最后得出一种合理可行的监测方法，该方法涉及与蒸散发、土壤水及水质相关的参数，如蒸散发量、土壤含水量、降雨量、PH、有机物等。通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，测桶内埋设土壤水传感器，以连续监测土壤水变化，测桶底部排水口处收集水样并安置传感器监测水质指标，制作上述多指标综合监测的测桶装置，设置控制实验，检验上述方法的合理性。通过比对传感器原位监测的水质数据与收集到的水样水质检测数据，检验监测方法的准确度，可实现通过称重法与传感器实时监测相结合，得出测桶中蒸散发量、土壤水含量与水质状况，识别蒸散发、土壤水与水质指标连续变化过程，能够实现原位监测水文与水质多项指标，识别水分和营养物质在作物生长过程中的迁移转化，从而为其在水文和水环境方面的研究提供科学依据。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明监测方法的工作原理流程图。
图中，1移动式承载机构、2实验桶、3称重装置、4土壤水含量传感器、5排水口、6排水槽、7水质在线监测传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例提供三种技术方案：一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，包括移动式承载机构1和实验桶2，移动式承载机构1的顶部固定安装有称重装置3，且称重装置3的顶部与实验桶2的底部接触，实验桶2内填充有典型实验土壤，且典型实验土壤内从上至下依次埋设有三个土壤水含量传感器4，实验桶2外表面的底部开设有排水口5，且实验桶2的外表面固定连接有与排水口5相连通的排水槽6，排水槽6的内部固定安装有水质在线监测传感器7，实验装置是用来原位监测蒸散发、土壤水与水质指标，且实验桶2内的典型实验土壤内种植有典型作物。
一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置的监测方法，具体包括以下实施例：
实施例1
S1、提出便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置的监测方法，提出的检测方法涉及与蒸散发、土壤水及水质相关的参数有：蒸散发量、土壤含水量、降雨量、PH和有机物含量；
S2、制作测桶式多指标综合监测装置，通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，测桶内埋设土壤水含量传感器4，以连续监测土壤水变化，测桶底部排水口5处收集水样并安置传感器监测水质指标，蒸散发监测是通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，具体蒸散发量计算公式为：E为测试时间段蒸散发量(mm)，m1为初始时刻测桶的重量(kg)，m2为结束时刻测桶的重量(kg)，ρ为水的密度(kg/m3)，S为测桶的面积(m2)，P为从初始时刻到结束时刻时间段的降水量(mm)；
S3、设置控制实验，控制收集水样的体积相同，改变不同重量的典型实验土壤进行实验，土壤水监测是在测桶内埋设土壤水传感器，以连续监测土壤水变化，水质指标监测是在测桶底部排水口处收集水样并安置传感器监测水质指标；
S4、比对传感器原位监测的水质数据与收集到的水样水质检测数据；
S5、检验监测方法的合理性和准确度。
实施例2
S1、提出便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置的监测方法，提出的检测方法涉及与蒸散发、土壤水及水质相关的参数有：蒸散发量、土壤含水量、降雨量、PH和有机物含量；
S2、制作测桶式多指标综合监测装置，通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，测桶内埋设土壤水含量传感器4，以连续监测土壤水变化，测桶底部排水口5处收集水样并安置传感器监测水质指标，蒸散发监测是通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，具体蒸散发量计算公式为：E为测试时间段蒸散发量(mm)，m1为初始时刻测桶的重量(kg)，m2为结束时刻测桶的重量(kg)，ρ为水的密度(kg/m3)，S为测桶的面积(m2)，P为从初始时刻到结束时刻时间段的降水量(mm)；
S3、设置控制实验，通过控制典型实验土壤的重量相同，收集水样进行实验，土壤水监测是在测桶内埋设土壤水传感器，以连续监测土壤水变化，水质指标监测是在测桶底部排水口处收集水样并安置传感器监测水质指标；
S4、比对传感器原位监测的水质数据与收集到的水样水质检测数据；
S5、检验监测方法的合理性和准确度。
实施例3
S1、提出便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置的监测方法，提出的检测方法涉及与蒸散发、土壤水及水质相关的参数有：蒸散发量、土壤含水量、降雨量、PH和有机物含量；
S2、制作测桶式多指标综合监测装置，通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，测桶内埋设土壤水含量传感器4，以连续监测土壤水变化，测桶底部排水口5处收集水样并安置传感器监测水质指标，蒸散发监测是通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，具体蒸散发量计算公式为：E为测试时间段蒸散发量(mm)，m1为初始时刻测桶的重量(kg)，m2为结束时刻测桶的重量(kg)，ρ为水的密度(kg/m3)，S为测桶的面积(m2)，P为从初始时刻到结束时刻时间段的降水量(mm)；
S3、设置控制实验，控制典型实验土壤重量相同，改变土壤总水分含量进行实验，土壤水监测是在测桶内埋设土壤水传感器，以连续监测土壤水变化，水质指标监测是在测桶底部排水口处收集水样并安置传感器监测水质指标；
S4、比对传感器原位监测的水质数据与收集到的水样水质检测数据；
S5、检验监测方法的合理性和准确度。
本发明是采用理论设计与实验验证相结合的方法。
综上所述
本发明通过在提出理论监测方法后，通过实验检验该方法中的相关参数，最后得出一种合理可行的监测方法，该方法涉及与蒸散发、土壤水及水质相关的参数，如蒸散发量、土壤含水量、降雨量、PH、有机物等，通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，测桶内埋设土壤水传感器，以连续监测土壤水变化，测桶底部排水口处收集水样并安置传感器监测水质指标，制作上述多指标综合监测的测桶装置，设置控制实验，检验上述方法的合理性。通过比对传感器原位监测的水质数据与收集到的水样水质检测数据，检验监测方法的准确度，可实现通过称重法与传感器实时监测相结合，得出测桶中蒸散发量、土壤水含量与水质状况，识别蒸散发、土壤水与水质指标连续变化过程，能够实现原位监测水文与水质多项指标，识别水分和营养物质在作物生长过程中的迁移转化，从而为其在水文和水环境方面的研究提供科学依据。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，其特征在于：包括移动式承载机构(1)和实验桶(2)，所述移动式承载机构(1)的顶部固定安装有称重装置(3)，且称重装置(3)的顶部与实验桶(2)的底部接触，所述实验桶(2)内填充有典型实验土壤，且典型实验土壤内从上至下依次埋设有三个土壤水含量传感器(4)，所述实验桶(2)外表面的底部开设有排水口(5)，且实验桶(2)的外表面固定连接有与排水口(5)相连通的排水槽(6)，所述排水槽(6)的内部固定安装有水质在线监测传感器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，其特征在于：其监测方法具体包括以下步骤：
S1、提出便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置的监测方法；
S2、制作测桶式多指标综合监测装置，通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，测桶内埋设土壤水含量传感器(4)，以连续监测土壤水变化，测桶底部排水口(5)处收集水样并安置传感器监测水质指标；
S3、设置控制实验；
S4、比对传感器原位监测的水质数据与收集到的水样水质检测数据；
S5、检验监测方法的合理性和准确度。
3.根据权利要求2所述的一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，其特征在于：所述步骤S1中提出的检测方法涉及与蒸散发、土壤水及水质相关的参数有：蒸散发量、土壤含水量、降雨量、PH和有机物含量。
4.根据权利要求2所述的一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，其特征在于：所述步骤S2中的蒸散发监测是通过称重方法，获取每日测桶内蒸散发量，具体蒸散发量计算公式为：E为测试时间段蒸散发量(mm)，m1为初始时刻测桶的重量(kg)，m2为结束时刻测桶的重量(kg)，ρ为水的密度(kg/m3)，S为测桶的面积(m2)，P为从初始时刻到结束时刻时间段的降水量(mm)。
5.根据权利要求1所述的一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，其特征在于：实验装置是用来原位监测蒸散发、土壤水与水质指标，且实验桶(2)内的典型实验土壤内种植有典型作物。
6.根据权利要求2所述的一种便捷测量蒸散发、土壤水及水质的综合实验装置，其特征在于：其监测方法是采用理论设计与实验验证相结合的方法。
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