近地表水通量的测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及土壤水分测量领域，公开了一种近地表水通量的测量系统。测量系统包括：内筒、重量检测装置、湿度监测装置和数据采集装置，内筒的底部具有底板，重量检测装置设于内筒顶部的空仓内，用于实时检测内筒内部的土壤重量。湿度监测装置为多个，且沿内筒的轴向等距设置。本实用新型专利技术利用重量检测装置可检测土壤的蒸发和凝结水的质量，通过计算实验时间、计算内筒的横截面积得出近地表水通量，利用湿度监测装置可检测土壤水汽凝结的深度，从而精确反映和重现土壤中水汽凝结的发生过程。本实用新型专利技术的近地表水通量的测量系统结构合理，重量轻便，可自动记录，观测精确。

【技术实现步骤摘要】
近地表水通量的测量系统
本技术涉及土壤水分测量领域，特别是涉及一种近地表水通量的测量系统。
技术介绍
水通量是指单位压力下，单位时间通过单位膜面积的水的体积或质量。干旱区近地表水通量一般是通过微量降水，蒸发，凝结等作用产生的，通过测定微量的水通量，可以直接用来研究水分在自然状态下的垂直循环，并且通过结合温度变化和计算，可以直接估算土壤凝结水的产生时间和产生量。目前近地表测定土壤水通量的方法分为两种，一种是间接估算法，包括涡度协方差系统和大口径闪烁仪等，这些仪器通过微气象学参数的测定和大气折射率结构常数等的测定，能够反映一定区域的显热通量，从而估算水通量等。它的优点是区域尺度上的整体测定，并获取多种水文气象参数，但所需要的设备价格高昂，一般研究单位难以接受。另一种是直接测量方法，典型代表是高精度lysmeter系统，通过土柱的质量变化，反映土壤水通量的变化。但此系统一般重量很大，价格高昂，且底部称重的方式，其精度难以反映近地表微量水通量的变化，同时不能够反映出凝结水的发生时间和发生的深度范围。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术实施例的目的是提供一种近地表水通量的测量系统，以解决现有技术中存在的测量装置价格高昂，测量精度较低的技术问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种近地表水通量的测量系统，包括：内筒、重量检测装置和湿度监测装置，所述内筒的底部具有底板，所述重量检测装置设于所述内筒顶部的空仓内，用于检测所述内筒内部的土壤重量质量的变化，所述湿度监测装置为多个，且沿所述内筒的轴向间隔设置。其中，所述测量系统还包括外筒和底座，所述外筒套设于所述内筒的外周侧，所述底座固定于所述外筒的底部。其中，所述测量系统还包括横圈和多根第一立柱，所述第一立柱竖直支撑于所述外筒的顶部和底部，所述横圈围绕于所述外筒的周侧设置，且与所述第一立柱垂直以将所述第一立柱连接。其中，所述测量系统还包括第二立柱和中空立柱，所述第二立柱与所述外筒的轴向重合设置，所述中空立柱与所述内筒的轴向重合设置，所述中空立柱套设于所述第二立柱的外周侧，所述湿度监测装置设置于所述中空立柱的外壁上。其中，所述测量系统还包括栅栏，所述栅栏的直径为所述内筒直径的5-10倍，并围设于所述内筒的外侧。其中，所述测量系统还包括顶盖，所述顶盖设于所述内筒的顶部，所述顶盖为中空结构，且在所述顶盖的边缘构造有竖直向上突出的顶盖边沿。其中，所述湿度监测装置沿所述内筒的轴向等距设置。其中，所述内筒和所述外筒均为碳纤维网筒体，且在表面喷涂碳纳米管涂料。其中，所述测量系统还包括观察窗、导线和数据采集器，所述观察窗位于所述重量检测装置和所述湿度监测装置之间的所述中空立柱上，所述重量检测装置和湿度监测装置分别通过所述导线与所述数据采集器连接，且所述导线穿过所述观察窗。(三)有益效果本技术实施例提供的一种近地表水通量的测量系统，利用重量检测装置可检测土壤的蒸发和凝结水的质量，通过观测时间、计算内筒的横截面积得出近地表水通量，利用湿度监测装置可检测土壤水汽凝结的深度，从而精确反映和重现土壤中水汽凝结的发生过程。本技术的近地表水通量的测量系统结构合理，重量轻便，可自动记录，观测精确。附图说明图1为本技术实施例一种近地表水通量的测量系统的结构示意图；附图标记：1：内筒；1-1：中空立柱；1-2：观察窗；1-3：重量检测装置；1-4：湿度监测装置；2：外筒；2-1：底座；2-2：第一立柱；2-3：第二立柱；2-4：横圈；3：数据采集器；3-1：导线；4：顶盖；4-1：顶盖边沿；5：栅栏。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1所示，本技术实施例公开了一种近地表水通量的测量系统，包括：内筒1、重量检测装置1-3和湿度监测装置1-4，内筒1的底部具有底板，重量检测装置1-3设于内筒1顶部的空仓内，用于检测内筒1内部的土壤质量的变化，湿度监测装置1-4为多个，且沿内筒1的轴向间隔设置。具体地，本申请中的内筒1为中空筒体，其内径约为20厘米，可根据实际需要，更改内筒1的内径。重量检测装置1-3可采用重量传感器，其在测量过程中将底座2-1和内筒1稍稍吊起，代替现有技术中需要多个检测装置并将其设置在底部，避免了占地面积大，结构复杂的问题。湿度监测装置1-4可采用电阻式湿度传感器，该传感器为环形，当土壤的某一深度位置出现湿度变化时，可通过电阻值来反映出来，具体地，当土壤湿度增大时，电阻阻值增大。湿度监测装置1-4可每隔5-10厘米高度设置一个。重量检测装置1-3可以选用杆秤、弹簧秤或电子秤等，湿度监测装置可采用土壤湿度检测仪、土壤湿度计或土壤水分速测仪等。根据水通量的定义：单位压力下，单位时间通过单位膜面积的水的质量。本技术的测量系统可完成水通量的测量，利用重量检测装置1-3测量土壤的重量变化，而该重量变化可反映蒸发或凝结水的质量，通过数据采集器3或其他计时装置记录实验时间，通过直尺测量内筒1的内径，并计算内筒1的横截面积。由于土壤的测量环境一般处于标准大气压下，因此压力值一般为已知条件，若土壤环境处于非标准大气压环境，则需要采用气压计测量当地的气压。通过以上数据，蒸发或凝结水的质量依次除以内筒1的横截面积、实验时间和大气压值，则可得到水通量。通过在不同深度设置的湿度监测装置1-4，可检测不同深度的湿度变换以重现土壤中的水汽凝结过程。本技术实施例提供的一种近地表水通量的测量系统，利用重量检测装置可检测土壤的蒸发和凝结水的质量，通过观测时间、计算内筒1的横截面积得出近地表水通量，利用湿度监测装置可检测土壤水汽凝结的深度，从而精确反映和重现土壤中水汽凝结的发生过程。本技术的近地表水通量的测量系统结构合理，重量轻便，可自动记录，观测精确。其中，本实施例的测量系统还包括外筒2和底座2-1，外筒2套设于内筒1的外周侧，底座2-1固定于外筒2的底部，该底座2-1的形状为圆环状，起到固定外筒的作用。优选地，本实施例的测量系统还包括横圈2-4和多根第一立柱2-2，第一立柱2-2竖直支撑于外筒2的顶部和底部，横圈2-4围绕于外筒2的周侧设置，且与第一立柱2-2垂直以将第一立柱2-2连接。进一步地，内筒1和外筒2均为碳纤维网筒体，且在表面喷涂碳纳米管涂料，碳纤维网具有一定的机械强度，通过在碳纤维网筒体上设置横圈2-4和多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近地表水通量的测量系统，其特征在于，包括：内筒、重量检测装置和湿度监测装置，所述内筒的底部具有底板，所述重量检测装置设于所述内筒顶部的空仓内，用于检测所述内筒内部的土壤质量的变化，所述湿度监测装置为多个，且沿所述内筒的轴向间隔设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种近地表水通量的测量系统，其特征在于，包括：内筒、重量检测装置和湿度监测装置，所述内筒的底部具有底板，所述重量检测装置设于所述内筒顶部的空仓内，用于检测所述内筒内部的土壤质量的变化，所述湿度监测装置为多个，且沿所述内筒的轴向间隔设置。


2.根据权利要求1所述的近地表水通量的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括外筒和底座，所述外筒套设于所述内筒的外周侧，所述底座固定于所述外筒的底部。


3.根据权利要求2所述的近地表水通量的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括横圈和多根第一立柱，所述第一立柱竖直支撑于所述外筒的顶部和底部，所述横圈围绕于所述外筒的周侧设置，且与所述第一立柱垂直以将所述第一立柱连接。


4.根据权利要求2所述的近地表水通量的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括第二立柱和中空立柱，所述第二立柱与所述外筒的轴向重合设置，所述中空立柱与所述内筒的轴向重合设置，所述中空立柱套设于所述第二立柱的外周侧，所述湿度监测装置设置于所述中空立柱的外壁上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：范敬龙，李生宇，王海峰，孟晓于，苗佳敏，李丙文，常青，王永东，靳正忠，王晓静，李从娟，徐新文，雷加强，
申请(专利权)人：中国科学院新疆生态与地理研究所，中国科学院新疆生态与地理研究所沙漠工程勘察设计所，
类型：新型
国别省市：新疆;65