SU851235A1 - Устройство дл определени количестваВлАги,иСпАРиВшЕйС из пОчВы зА СуТОчНыйпЕРиОд - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерению 4и1зических величии, а более коикретио к измерению физического испарени  воды под растительным покровом и может быть использовано в метеорологии и гидрологии и други отрасл х знаний, а также при проектировании гидротехнических сооружений , осуществлении мелиоративных работ и сельскохоз йственном производстве . Известны приборы дл  измере1ш  испар емости по изменению содержани  солей в сосуде с водой, по понижению температуры данной массы воды в теплоизолироваином сосуде flit Известные устройства, предназначе ные, дл  измерени  испарени  с водной поверхности и испар емости, могут служить как приборы дл  опрёделеии  испарени  с поверхности влажной почв если, их показани  будут приведены к температуре поверхности окружающего прибор массива. Но испарение в естественных услови х, как правило, происходит при наличии на поверхности грунта просохшего сло  почвы. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  регистрации интенсивности испарени  с поверхности почвы, содержащее датчик и измерительный прибор 2 . Устройство моделирует соотношение Боуэна - СР-р)&е 1(,б U.T) -радиационный баланс; -поток тепла в почву; Тн&е -разности температуры и влажности воздуха на двух высотах; L -. удельна  теплота испарени . В зтом способе на вход злектронно-вычислительного устройства, осу- ществл ющего определение отношени  произведени  двух величин к третьей, подаютс  злектрические сигналы,пропорциональные соответственно вели3

чинам (R-F),Al 0,64uT. Ha выходе электронно-вычислительного устройства получаютс  сигналы, пропорциональные Е.

Соотношение Боуэна (1) , основанное на уравнении теплового баланса применительно к поверхности почвы, оправдано при испарении с поверхности влажной почвы. Испарение их почвы , как правило, происходит при наличии на поверхности почвы просохшего сло , который, действу  как мульчслой, существенным образом уменьшает расход почвенной влаги на физическое испарение.Испарение с поверхности влажной почвы представл ет частный случай, когда толщина просохшего сло  (h) равна нулю. В соотношении (1) не учитываетс  зависимость величины испарени  от толщины просохшего сло , образовавшегос  на поверхности почвы, а также не учитываетс  вли ние ветра на процесс испарени  воды из почвы.

Поток тепла в почву (F) дл  измерени  испарени  посредством электротехнической схемы, модели- рующей соотношение (1) , определ ет тепломером, образованным системой дифференциальных термопар, устанавливаемых в почве заранее на месте наблюдени . Электрические сигналы, пропорциональные разности температуры и разности влажности,передают по схеме двух дифференциальных мостов посредством двух сухих и двух смоченных термосопротивлений на уровн х 2 и 0,5 м над поверхностью почвы. Ди})ференциапьные данные температуры и влажности приземного воздуха в силу того, что грдиенты их малы, а процессы, происход щие в приземном воздухе, сложны определ ютс  разностнь1ми методами с большой погрешностью.

Цель изобретени  - повьш1ение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены измертель плотности насыщенных паров почвы , включающий источник тока, терморезистор и посто нное сопротивление задатчик плотности пара в воздухе, включающий источник тока и переменн сопротивление, причем измеритель и задатчик ппотности через переменный резистор включен на вход измери12354

тельного прибора, который зашунтирован переменным сопротивлением.

В устройстве моделируетс  формула

,)

«Vei

п.ср.

сГ

где Mg - количество влаги, испарившейс  непосредственно из почвы за суточный период;

HS hfCp) плотность насыщенных паров при средней за суточный период Температур,.

(h ср) - на уровне нижнего кра  просохшего сло  почвы толщиною h ; - плотность паров,содержащихс  в приземном воздухе; коэффициент обмена;

DQ - коэффициент молекул рной диффузии вод ных паров в воздухе; Р - пористость почвы;

V - скорость ветра; 2ffeMat(j - посто нные.

Формула (2) получена путем интегрировани  (за суточный период) функ-. ции скорости испарени  (первой компоненты ее Е) вида

г -DOV&Ct.it)

()

1 л

где D - эффективный коэффициент диффузии волновых паров в почве;

t-врем ; - оС --SE;..

D Параметры и переменные, вход щие

в формулу, представл ют величины, от которых непосредственно зависит испарение воды из почвы.

Способ измерени  из почвы сводитс  к осуществлению посредством электротехнической схемы операций, выраженных формулой (2).

Дл  этого ввод т в почву терморезистор до уровн  нижнего кра  просохшего сло  почвы, образовавшегос  из поверхности грунта, и на основе того, что его электропроводность будет определ тьс  той же температурой , что и плотность насьш енных паров на этом уровне почвы, получают ток, пропорциональный плотности паров на уровне нижнего кра  просохшего сло  почвы. От этого тока вычита ют ток, заданный пропорционально

luiOTHOCTH паров, содержащихс  в приземном воздухе. Полученную разность токов преобразовывают в напр жение, которое дел т на сумму сопротивлений , одно из которых задают пропорционально отношению толщины просохшего сло  почвы и ее пористости,а другое - обратно пропорционально скорости ветра над почвой, и в результате получают ток, по силе которого го отсичтывают по шкапе электроизмерительного прибора величину испарени  воды непосредственно из поч за суточный период. Измер етс  вели чина испарени  воды из почвы за суточный период через величины,от, кот РЬ1Х непосредственно зависит физическ испарение, происход щее помимо pact ний. Ппотность насьпценных паров на уровне нижнего кра  просохшего сло  почвы определ етс  посредством терморезистора. Дп  определени  тол ны просохшего сло  делают в почве неглубокий срез и по контрасту в цв те почвы определ ют её (суха  поч,ва светлее влажной). Влажность приземй го воздуха и скорость ветра будут и вестныьш по материалам наблюдений метеорологических станций. На чертеже изображено устройство Устройство состоит из источника тока I, посто нного сопротивлени  2 и терморезистора 3, замурованного в наконечнике 4, зонда 5, вводимого в почву при осуществлении измерени  Глубину ввода зонда 5 до уровн  нижнего кра  просохшего сло  почвы контролируют по положению указател  6 на шкапе 7, прикрепленной к стойке 8. Последн   в свою очередь прикреплена к пластинке 9, устанавливаемой при производстве измерени  на поверхности почвы. Контур задани  плотности паров приземного Ьоздуха состоит из своего источиикд, 10 тока, переменного резистора 11 и посто нного сопротивлени  2. Контур измерени  состоит из электроизмерительного прибора 12, шунтированного переменным резистором 13, посто нного сопротивлени  2 и переменного резистора 14. Посто нное сопротивление 2  вл етс  общим дл  всех конту15ов. Измерение испарени  воды происхо-55 д щего непосредственно из почвы, осуществл ют в момент прохождени  суточным ходом температуры почвы своего .

среднего значени , определ емого по показани м максимального и минимального термометров, установленных на поверхности почвы, или же по записи почвёииого термографа.

Claims (2)

1. Дп  производства измерени  испарени , происход щего непосредственно из почвы, ввод т зоцд 5 в почву до тех пор пока терморезистор 3 не окажетс  в области влажной почвы. приьшкающей к просохшему слою, образовавшемус  на поверхности грунта , и получают из источника I ток, пропорциональный плотности насыщенных паров на уровне нижнего кра  просохшего сло  почвы.Ток от источника . 10 путем установлени  сопротивлени  14 устанавливают пропорциональным плотности паров в приземном воздухе . Токи от источников 1 и 10, проход  через посто нное со противление 2 навстречу друг другу создают на концах этого сопротивлени  разность потенциалов, , пропорциональную разности между плотностью насыщенных паров на 5гровне нижнего кра  просохшего сло  почв(1 и плотностью паров в приземном воздухе. В результате псшучаетс , что числитель формулы С.2) преобразован в напр жение, которое в контуре измерени  действуют как ЭДС. Дп  моделировани  формулы . 2 , когда ее числитель преобразован в напр жение, достаточ1Ю сопротивление резистора 14 установить пропорциональным отношению толщины просохшего сло  почвы к ее пористости , а сопротивление резистора 13 обратно пропорциональным скорое- . ти ветра. В контуре измерени  получают ток, пропорциональный величине испарени  воды непосредственно из Д1ОЧВЫ за суточный период, которую отсчитывают по шкале электроизмерительного- прибора J2. Устройство представл ет малогабаритшлй , легкий, простой в обращении прибор, применение которого ие св зано с тем, что нужно проводить заранее какие-либо меропри ти  подготовительного характера. Дп  измерени  величины испарени  непосредственно из почвы не требуетс  вводить в электротехническую схему. моделируницую формулу ( 2 , -влажность приземного воздуха и скорость ветра . Изобретение позвол ет исследовать испарение с поверхности значительного по площади массива и полу-. чить за короткве врем  данные, нужны при разработке гидротехнических соор жений и осуществлении мелиоративных работ. Формула изобретени  Устройство дл  определени  количества влаги, испарившейс  из почвы за суточный период, содержащее измерительную схему с первичным преобразователем , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в устройство введены измеритель плотности насыщенных па8 ров, выполненный в виде последова - тельно соединенных источника тока и терморезистора, задатчик плотности пара в воздухе, выполненный в виде последовательно включенных источника тока и переменного резистора, причем измеритель плотности и задатчик плотности пара включены на вход измерительного прибора через последовательно включенные переменный и посто нный резисторы. Истбчники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 5229, кл. G 01 N 25/00. 19AI.
2. 2.. Авторское свидетельство СССР 124173, кл. G 01 N 1/00, 1955 (прототип).