土壤水分监测仪器野外对比测试分析研究

近年来,随着抗旱工作的全面深入开展,土壤墒情监测工作日益得到重视。鉴于目前我国土壤墒情自动监测工作起步较晚,部分省(自治区、直辖市)试点建设的墒情自动监测系统的监测数据准确性、稳定性不高等问题,水利部水文局组织对目前在国内应用的国内外主要土壤水分传感器开展了两期土壤水分监测仪器野外对比测试分析研究。根据两期比测研究成果,结合近年来土壤墒情监测工作经验,提出了比测技术方法、评估技术指标,初步分析了不同产品性能,并进一步探讨提出了提高土壤水分监测仪器产品质量和土壤墒情监测数据可靠性的建议。     

岩溶地面塌陷监测技术与方法

重点阐述地质雷达和岩溶管道裂隙中的水(气)压力传感器自动监测两种监测技术的原理及在岩溶塌陷监测中的应用,对光导纤维监测技术的原理及其在岩溶塌陷监测、预报的应用前景进行了展望。同时分析、说明了三种塌陷监测方法的优缺点和适用条件: 地质雷达监测费用昂贵,适用于短距离、小范围监测;光纤监测法适用于各种线状工程监测;岩溶管道裂隙中的水(气)压力传感器自动监测法则适用于由地下水触发的塌陷的监测。      

环刀称重法介电类土壤水分传感器公式率定

传感器是墒情自动监测仪器设备重要组成部分,是决定墒情监测数据精度的核心器件,科学合理进行传感器精度校准(率定)十分重要。从生产实际出发,依据有关技术规范和文献成果,利用被测介质中表观传感器输出电信号随着土壤含水量变化而改变这一原理,系统阐述了环刀称重法进行介电类土壤水分传感器公式率定方法,为进一步规范实验室土壤水分传感器率定流程和技术要求提供借鉴和参考,为研究土壤物理特性、墒情实验和墒情监测与评价等提供技术支撑。     

基于实时监测的河口糖厂滑坡监测系统研究

滑坡监测工作已经开展了多年,本文提出滑坡监测的内容包括基础因子、诱发因子和过程因子三部分,认为诱发因子和过程因子是滑坡监测的重点.针对降雨型滑坡监测,提出降雨-入渗-位移变形三者相结合的滑坡监测技术方法,并在河口糖厂滑坡监测工程中应用,实现了监测数据的实时自动采集、自动传输、自动入库的全自动监测系统.通过监测可知,河口...     

关于土壤墒情自动监测精度的探讨

简要介绍了时域反射和频域反射土壤水分监测仪器的工作原理,利用在安徽六安望城岗蒸发实验站土壤墒情仪器自动监测和人工对比观测的数据,分析了土壤墒情仪器自动监测数据的精度;探索了通过对比观测数据修正仪器的土壤水分计算公式参数,提高土壤墒情仪器自动监测精度的方法。     

本溪地区自动站雨量监测报警系统分析

近年来,随着我国强降雨、暴雪等恶劣天气问题越来越多,短时间强降雨天气的频频出现给我国雨季防汛工作带来了巨大的困难,严重的强降雨天气会直接给国家、社会带来严重的经济损失,还会威胁人民群众的生命财产安全。加强我国各地区雨水防汛工作的整体监测预报效率,才能够确保防汛工作稳步进行,本文就辽宁省本溪地区区域自动站雨量监测报警系统的应用进行分析,探究系统工作原理以及实际应用工作,并得出有效地应用自动站雨量检测报警系统能够提高雨季防汛工作的整体工作效率,以期对我国各地区自动站雨量监测技术提供相应借鉴。     

土壤水分与干旱遥感研究的进展与趋势

对土壤水分和干旱遥感监测的国内外发展情况进行了回顾,依据土壤水分和干旱遥感监测的原理,围绕着可见光与近红外、热红外、微波光谱波段的使用,分别以土壤和植被为观测对象,对国内外土壤水分与干旱遥感现状与发展趋势进行讨论。重点对微波遥感土壤湿度的算法发展和研究趋势进行了较详细的论述。在总结国内外土壤水分遥感监测研究实验中所用过的方法与原理的基础上,对目前遥感监测土壤水分研究领域的重点、难点和未来的发展方向进行了评述。土壤水分遥感监测是一个复杂的间接过程,波段及变量选择、传感器的性能等因素对土壤水分监测是至关重要的,土壤的各种理化性状、地形的分异作用以及气候变化和人为的土壤管理措施对土壤水分均有不同的影响,地表特征与土壤水分也存在着一定的相关性。改进的热惯量法和作物缺水指数法是当前土壤水分遥感监测中较为成熟的方法。GIS技术的广泛应用、土壤水分遥感监测模型的优化。微波遥感的应用将是该领域的重点研究方向。     

精量灌溉决策定量指标研究现状与进展

按照土壤 植物 大气连续体(SPAC)理论,灌溉决策的指标可分为三类:土壤水分、作物水分生理状况和气象因素。对这三方面的研究现状与进展作了详细的阐述。在土壤水分监测技术方面,时域反射仪(TDR)技术、微波技术、近红外辐射等的应用,使监测更加准确和便利;用于灌溉决策的作物水分生理信息监测包括:细胞液浓度、叶/水势、茎果微变化、生理电阻电容、声发射等,从目前国际上研究情况来看,叶冠层温度和茎流变化是指示作物水分状况较好的指标;在估算大气蒸发力方面,以参考作物蒸散量为指标,估计作物参考蒸散量的方法以联合国粮农组织(FAO)最新推荐的Penman-Monteith方法较为精细。并对目前灌溉决策指标的综合运用情况进行了总结。讨论了作为精准农业重要组成部分的"精量控制灌溉"今后的发展方向,建议以通过对作物、土壤、气象复合系统的分析和判断,指导灌溉的适时和适量。     

应用时域反射仪测定农田土壤水分

介绍了时域反射仪(TDR)测定农田土壤水分的方法及其应用,包括测定农田根系层土壤含水量和一定深度范围内土体贮水量,TDR自动、连续监测土壤水分,用TDR实测土壤水分来估算作物不同生长发育期内农田实际蒸散量以及用于探讨农田水分空间变异性。还对TDR、中子仪和土钻法测定的土壤含水量进行了比较,结果表明,应用TDR测定农田土壤水分要优于中子仪和土钻法。     

泄漏情景下碳封存项目的环境影响监测技术方法

CO₂环境影响监测技术作为碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)体系的重要组成部分,贯穿整个储存过程,决定着CCUS工程的成败,对CCUS工程的有效性、持续性、安全性及碳减排效果的评估发挥着举足轻重的作用。为确保碳封存项目安全可靠运行,需要对环境影响、地层响应和CO₂地下运移等多个监测指标开展全流程测量和监控。不同监测阶段、不同监测指标下CO₂环境影响监测的重点会有所不同,相应的监测技术组合也略有差别。围绕地质封存中CO₂泄漏监测及泄漏源监测识别问题,系统剖析了CO₂环境影响监测技术的特点和应用场景,阐述了不同监测阶段、不同监测指标下CO₂环境影响监测技术方法的研究进展,总结了不同泄漏情景下CO₂环境影响监测技术方法的选择及其在实际应用中面临的问题,认为实时连续的监测设备研发、“大气-地表-地下”立体化快速监测技术体系以及长期有效的CO₂监测管理系统构建将是CO₂环境影响监测技术的发展方向。可为未来开展百万吨级碳封存工程的环境影响监测提供参考和借鉴。     

土壤墒情监测仪器拟合公式研究

土壤墒情监测迟迟不能实现自动化,主要原因是墒情监测仪器的监测精度始终停留在只能定性地监视旱情的变化趋势,无法用自动监测数据准确分析出不同的干旱等级和计算出对应的受旱耕地面积。结合吉林省墒情监测工作实际,开展了土壤墒情监测仪器拟合公式的研究,提出了土壤墒情监测仪器拟合公式的最佳形式,对于仪器厂家转变观念,改变仪器公式形式,提高仪器监测精度,早日实现墒情监测自动化具有很好地参考价值。     

退墒曲线在墒情数据过滤及预报方面的应用

在对历史干旱年的墒情数据进行大量分析的基础上,利用土壤退墒曲线,滤除自动监测的异常值,使自动墒情站数据的可靠性得到保证。在满足生产精度,充分发挥自动监测作用的同时,减少了干旱期间人工加密监测的频次,节约了监测成本。同时利用退墒曲线可对连续无雨条件下,今后一段时间内的墒情进行预测,从而为抗旱决策提供依据。     

基于大范围地面墒情监测的鄱阳湖流域农业干旱

以鄱阳湖流域为研究区, 基于2011—2020年22个墒情站的逐日地面墒情监测数据、1956—2020年49个雨量站的日降雨数据及2016—2019年墒情站所在灌区的气象数据, 采用考虑植被生理状态的土壤水分亏缺指数(SWDI)表征农业干旱, 分析不同尺度下墒情、包气带缺水量和降水量的时空分布, 评估SWDI在鄱阳湖流域农业干旱监测中的适用性, 揭示该流域农业干旱时空演变特征及其对气象干旱的响应规律, 初步探讨土壤质地与农业干旱强度的相关性。结果表明: ① SWDI对鄱阳湖流域农业干旱诊断具有较好的适用性; ②近10 a该流域农业干旱呈显著加重趋势, 其中2019—2020年发生流域性重度农业干旱, 且夏、秋、冬连旱, 是近10 a的主导季节性农业干旱, 对水稻、油菜等粮食产量影响显著; ③相较于气象干旱, 农业干旱发生、结束时间分别平均约晚2.5周和3周, 历时长10.1周, 频次更低, 干旱等级更小; ④砂土持水性最差, 易发生特大农业干旱, 黏土、黏壤土保水性最好, 轻旱和中旱发生概率较大, 壤土、砂壤土和壤砂土则介于二者之间。     

郑州地下水均衡试验场的改建工程——主要测试设施与数据自动化采集

郑州地下水均衡试验场的改建,是由中国地质环境监测院主持的国家地下水监测工程中地下水均衡试验场的改建项目之一,由河南省环境地质监测院具体负责实施。科学技术的发展,为试验场观测数据采集的自动化奠定了良好基础。试验场数据采集需要自动化的有:3m高主杆气象站测试系统;太阳全辐射、太阳净辐射、太阳直射观测仪,E—601蒸发仪,5TM含水率、温度传感器,自动补水仪,负压测量仪。除后两项外,其他需要数据采集仪器已经市场化。后两项是作者的发明与实用专利。自动补水仪是用来模拟地下水位埋深的设备,它是以传统的马里奥特瓶补水原理为基础,采用控制电路使其可以自动补给因蒸发而消耗的水量,同时还可以记录降水的历时过程。负压测量是利用空气运动黏度约大于水运动黏度的15倍这一特性,即当水刚通过多孔瓷头时,气体不能通过多孔瓷头,据此设计了在包气带中能测定负压的传感器。数据采集则应用了惠斯登电桥平衡的补偿原理。由于控制、供电、采集数据的电缆过多,因此数据自动化采集系统应用了三级采集、逐级集成的方案。     

中国西北地区干旱气象灾害监测预警与减灾技术研究进展及其展望

干旱灾害是制约中国西北地区社会经济发展、农业生产和生态文明建设的重要自然灾害,而且随着气候变暖西北地区极端干旱事件发生频率和强度均呈增加趋势,影响不断加重。"中国西北干旱气象灾害监测预警及减灾技术研究"成果是在数十个国家级科研项目的支持下,经过过去20年的理论研究和应用技术开发所取得的一系列创新性成果。该成果对西北干旱形成机理及重大干旱事件发生、发展的规律取得了新认识,尤其是发现了形成西北干旱环流模态的4种主要物理途径;研制了西北干旱预测的新指标、干旱监测的新指数及监测农田蒸散的新设备,明显提高了干旱监测准确性和针对性;提出了山地云物理气象学新理论,研发了水源涵养型国家重点生态功能区——祁连山空中云水资源开发利用技术;发现了干旱半干旱区陆面水分输送和循环的新规律,揭示了绿洲自我维持的物理机制;认识了干旱气候变化对农业生态系统影响的新特征,建立了旱作农业对干旱灾害的响应关系;开发了旱区覆膜保墒、集雨补灌、垄沟栽培、适宜播期等应对气候变化的减灾技术,为西北实施种植制度、农业布局及结构调整和农业气候资源高效利用提供了科学方案。该成果的完成提升了中国干旱防灾减灾技术水平,培养了中国干旱气象科技队伍,推进了西北地区干旱气象业务服务能力,对西北地区社会经济发展、农业现代化和生态文明建设等方面起到了重要的促进作用。在此基础上,展望了西北地区干旱气象科学研究中迫切需要、有可能突破的主要领域。     

甘肃陇中黄土高原农业灌溉耗水系数监测试验研究

选择甘肃省临洮县洮惠渠灌区为试验研究区,通过直接观读、自动监测等技术手段,获取试验灌区的引水量、退水量、土壤墒情、降水量及蒸发量等水文基础数据。以水文监测基础数据为依据,采用引排差法、水分平衡法等相结合的方法,开展了农业灌溉耗水系数试验研究。初步试验结果表明:试验灌区灌溉期平均耗水系数为0. 730,典型地块灌溉期平均耗水系数为0. 671,2016年试验灌区降水量较常年偏少13. 0%~26. 3%,总体上属轻度干旱年份。该研究成果可为甘肃陇中黄土高原区水资源管理提供技术支撑。     

泾惠渠灌区土壤水分动态变化研究综述

在干旱、半干旱地区,水分是环境体系中最活跃的因素,植被对水分具有高度的依赖性,水分成为影响植物生存、生长发育的关键因素,对植被的稳定性生长与恢复重建具有极大的限制性。泾惠渠灌区位于陕西省关中平原中部,属大陆性半干旱气候区,该区降水时空分布不均,水资源短缺。从土壤水分的测试技术和土壤水分的动态变化研究方面进行综述,分析研究灌区2004～2007年四年土壤水分动态观测资料,得出研究区的土壤水分动态变化规律,同时简述水分有效性的研究进展,对提高农业干旱防御能力,制定节水灌溉计划,提高水分利用效率具有重要意义。