SoilScope生态水文过程观测模拟设施

撰稿人: 日期:2018-9-4 点击次数:123

 一、应用

       SoilScope 土壤生态水文观测模拟设施可实现地下水位调控,超渗产流实时监测,是水文、水资源领域研究“四水”转换的重要设施,为发展区域水文模型、水资源管理提供支撑数据。
 
       SoilScope设施既可人为设定蒸渗罐体内的水位,得到实时潜水蒸发量,也可自动记录水位、水势的瞬时值,在与大田水势梯度一致的情况下,得到罐体内的土壤水动力学参数,水位变化量、渗漏量,揭开大田“黑箱”中的水文过程。在降雨和灌溉过程中,还可以实时自动记录产流量。
 
二、系统设计
 
2.1 系统组成和功能
 
       SoilScope 生态水文过程观测模拟设施由土柱、称重系统、地下水连通单元、产流仪、土壤水温电导率传感器、土壤溶液取样单元、EcoScope蒸渗中心软件组成,电源、维护井或地下室组成。
 
       罐体内地下水位控制有两种模式,即自动跟踪与人为设定。人工设定固定水位,水位平衡系统自动控制水泵,分辨率高达0.001mm;自动跟踪水位模式,测量精度达到0.2mm。系统能自动测量地表产流量。
 
       国内蒸渗透仪系统底部的处理一般采用碎石和细砂作为滤层,使用过程中无法得到底部水势参数,此外,长年的运行,也会导致底部的微生物环境与罐体外大相径庭。配置底部边界层控制功能的SoilScope系统可测量排水量,确保罐体内的土壤水文过程与大田一致,还可实现自动实施排水和补水。
自动溶液取样单元的自动采样泵可长期、连续运行。用于精确的孔隙水和渗漏水取样。是目前国际独创技术和产品,广泛用于欧盟蒸渗站。传统的蒸渗仪系统一般采用人工采样,耗时耗力,且无法实现定时采样。
 
    SoilScope系统中的土壤传感器通过了水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试合格,技术源自德国,是市场唯一的TDR原理土壤水分传感器,确保在测量土壤水分的过程中,不受土壤温度、电导率的影响。该传感器技术在全球已经使用了近三十年,用户遍布欧盟、美国、英国、加拿大、亚洲等国家实验室、大学和科研机构。
 
    中心控制软件EcoScope 是澳作生态仪器公司自行研发设计、拥有软件著作权的的专业生态环境采集、计算软件。用户可自由选择同时显示在屏幕上的测点数据,如浏览各柱体的重量、产流量、各层土壤水分、温度、EC数据;同一界面显示同一柱体多层、或不同柱体同一层的土壤参数;对比显示不同柱体的重量、产流量、各层土壤水分、温度、EC数据;显示计算的参数如ET、潜水蒸发量。
    
2.2 系统布设
 
 
    系统可以按照维护井和土柱井分别放入大田的方式建造如图1,也可以将多个土柱放入一个地下室,如图2,用户可自设定土体剖面监测的深度和层数。
 
三、应用案例
 
SoilScope 采用的技术在欧盟野外台站广泛使用,在国内水利部、农业部、教育部等项目中也广泛使用,部分应用案例如下: