蒸渗仪
大型称重式蒸渗仪测定的冬小麦农田的蒸散规律研究
次 数 据 ， 量精 度 为 ０ １ｍ 测 ． ｍ。试 验站 内设 有 自动气
２ｍ 高 ２ 均 风 速 （ ／ ） Ｖ Ｄ为 ２ ｍ 高 的饱 和 ４ｈ平 ｍ ｓ ；Ｐ
水汽 压与 实 际水 汽 压 的 差 （ Ｐ ） △ 为 饱 和 水 汽 压 ｋａ ；
象 站 ，每天 进行 气 温 、 度 、 湿 降水 、 高 的风 速 、 ２ｍ 太
重要。
生产 ， 制订合 理 的作 物 灌溉 制 度 以及 区域灌 溉 需 水
量计 划 ， 已经 成 为有 效 利 用水 资源 和 制 订 区域 水 资 源利用 规划 的关键 环 节 ～ 。而作 物蒸 散量 是制 定 区域 灌溉 量 的基 本 依 据 。 因此 作 物 蒸 散 量 的准
壤 水 分 亏 缺 严 重 ， 物 蒸 散 量 增 加 速 率 有 所 下 降 。 ） ｅ ｍ ｎＭｏ ｔ ｔ 作 ２ Ｐ ｎ ａ — ｎｅ ｈ法估 算 的 实 际蒸 散 量 比蒸 渗 仪 实测 值 略 高 ， ｉ 怛
两者 的相 关 关 系较 好 。 ） 回 归分 析 ， 境 因子 对 冬 小 麦 宾 测 蒸 散 量 影 响 的 大小 顺 序 为 ： 辐 射 ＞空 气 相 对 湿 度 ＞ ３经 环 净
汪 秀敏 ，申双 和 ，韩 晓梅 徐 延 红。 ，
（ 南 京 信 息 工程 大学 江 苏 省 农 业 气 象 重 点 实 验 室 ， 京 ２ ０４ ；２ 南 京 信 息工 程 大 学 应 用 气 象 学 院 ， １ 南 ｌ０ ４ ． 南京 ２０ ４ ） １０ ４
摘 要 ： 用 大 型称 重 式 蒸 渗仪 实 测 数 据 ， 冬 小 麦 蒸 散 耗 水 规 律进 行 研 究。 果 表 明 ： ） 利 对 结 １ 冬小 麦 的 目蒸 散 量 变化 曲线 呈 单 峰 型 ， 中午 大 ， 晚小 。 散 量在 分 蘖 期 出现 小 峰 值 ， 后 逐 渐 降 低 ， 青 后 又 不 断增 大 ， 孕 穗 期 土 早 蒸 此 返 在
作物蒸发蒸腾量的测定与计算植株蒸腾
一、作物需水量与影响因素
2.4 农业技术
农业栽培技术水平的高低直接影响水量消耗的速度。 粗放的农业栽培技术，可导致土壤水分的无效消耗。 灌水后适时耕耙保墒、中耕松土，将使土壤表面形成
一个疏松层，这样可减少水量的消耗。
2.1 作物因素
不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小麦、 玉米、水稻而言，水稻＞小麦＞玉米；
不同品种的作物需水量有很大差异，如耐旱品种需 水量小；
不同生育阶段需水量不同； 不同长势的作物需水量不同。
一、作物需水量与影响因素
2.2 气象因素
气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅 影响蒸腾速率，也直接影响作物的生长发育。气 象因素对作物需水量的影响，往往是几个因素同 时作用，很难将各个因素的影响一一分开。
由于上述各种因素的影响，因此，在生产实际中， 必须因时、因地、因作物、因气候等各种自然与人 为条件确定作物的需水量，以利于指导生产。
作物需水量是水资源合理开发、利用所必需的重要 资料，同时也是灌排工程规划、设计、管理的基本 依据。
二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定
1．器测法—蒸渗仪
蒸渗仪是根据水量平衡原理设计的一种用来 计算农田水 文循环各主要成分的专门仪器。
国外利用Lysimeter研究作物蒸发蒸腾非常 普遍。我国利用Lysimeter进行作物蒸发蒸 腾的研究始于80年代中期。
二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定
蒸渗仪可分为：称重式与水力式
称重式：又可分 为充填式与整块 式两种。前者在 器内充填均匀的 土壤或沙土混合 物，后者在器内 装整块原状土。
当气温高、日照时数多、相对湿度小时，需水量 会增加。
蒸渗仪的原理
蒸渗仪的原理蒸渗仪是一种实验性的设备，用于测定土壤颗粒间孔隙的大小分布及土壤渗透系数。
蒸渗仪的原理是利用土壤孔隙内水分的蒸发和外部重力场的作用，使孔隙内的水分向孔隙边缘运动，形成的水分流经孔隙壁时，会受到孔隙壁的摩擦和阻力，从而形成了一定的压力差。
蒸渗仪通过测量水分渗透时间和渗透深度，可以求出土壤孔隙的平均直径和土壤的渗透系数。
蒸渗仪的原理与测定土壤水分蒸发和渗透的特性有关。
在土壤孔隙内，水分的蒸发是一个复杂的过程，不仅受到外部环境（如温度、湿度、空气流通性等）的影响，还受到土壤孔隙大小、形状、连通性、毛细管作用等因素的影响。
蒸渗仪的设计和操作必须考虑这些因素，以获得准确可靠的实验结果。
蒸渗仪的主要组成部分包括孔隙板、水箱、蒸发杯、计时器、渗透计和孔隙管等。
孔隙板通常是一个具有不同直径通孔的金属板，用于安装蒸发杯和孔隙管。
水箱用于放置用于浸泡孔隙板的水溶液。
蒸发杯则位于孔隙板的孔隙之上，用于承载土壤样品。
计时器用于测定水分的渗透时间，渗透计用于测定渗透深度。
孔隙管则放置于孔隙板下方，用于测定孔隙内水分的压力。
蒸渗仪的操作步骤如下：1. 将待测土壤样品加入蒸发杯中，并平滑压实，使其成为一个均匀的柱体。
2. 将孔隙板放置在水箱中浸泡，确保孔隙板上的通孔完全浸入水溶液中，保持一定的温度。
3. 将孔隙管安装在孔隙板下方，并连接到渗透计上，确保渗透计的读数为零。
4. 将蒸发杯放置在孔隙板的孔隙上，并调整孔隙管的高度，使其与蒸发杯的底部几乎接触。
5. 将蒸渗仪放置在水槽或其他水源上，将水浸入孔隙板中的孔，直至蒸发杯底部浸入水中。
6. 开始计时器，记录孔隙内水分经过蒸发后的渗透时间。
7. 结束计时器并测定渗透深度。
8.根据上述实验结果计算土壤孔隙的平均直径和渗透系数。
蒸渗仪是一种重要的土壤物理学实验设备，可以用于测定土壤孔隙的大小和渗透系数等参数，对于土壤水分循环研究、土壤改良和土地管理等方面具有重要的应用价值。
8第八章 地下水的补给与排泄
第八章地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge8．1概述补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。
地下水通过补给与排泄，获得与消耗并重新分布可溶气体及盐量，更新溶滤能力。
地下水通过补给和排泄，保持不断流动循环支撑有关水文系统和生态环境系统正常运行。
8．2 地下水的补给补给––––饱水带获得水量的过程。
1．大气降水（precipitation）以松散沉积物为例，讨论降水入渗补给地下水的过程。
包气带截留的水量，用于补足降水间歇期由于蒸散造成的水分亏缺。
一次降水过程，除去植被截留以及包气带截留外，大气降水量最终转化为3部分：地表径流量、蒸散量及地下水补给量(图8.1)。
一次降水过程中，包气带水分变化及其对地下水补给的影响(图8.2)。
入渗机理：1）活塞式下渗（piston type infiltration）→Green–Ampt模型：求地表处的入渗率（稳定时v→K）（P48,公式6.11；P72，图8.3），累积入渗量。
2）捷径式下渗（short-circuit type infiltration ），或优势流（preferential flow ）。
降水→地下水储量增加→地下水位抬高→势能增加。
降水转化为3种类型的水：① 地表水，地表径流（一般降水的10 ~ 20%产生为地表径流）；② 土壤水，腾发返回大气圈（一般大于50%的降水转为土壤水，华北平原有70%的降水转化为土壤水）；③ 地下水，下渗补给含水层（一般20 ~ 30%降水渗入地下进入含水层）。
因此，落到地面的降水归结为三个去向：（1）地表径流；（2）土壤水（腾发返回大气圈）；（3）下渗补给含水层。
入渗补给地下水的水量：q x =p -D -∆S式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量；p ––––年降水总量；D ––––地表径流量；∆S –––包气带水分滞留量。
单位：mm 水柱。
大气降水补给地下水的影响因素：降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。
蒸渗仪安全操作及保养规程
蒸渗仪安全操作及保养规程引言蒸渗仪是一种实验室中常用的仪器，用于测定土壤或其他材料中水分的含量。
蒸发和渗透是测量土壤含水量的两个重要过程。
在进行这些实验时，需要遵守安全操作规程，以确保人员和设备的安全。
此外，对蒸渗仪的定期维护和保养也至关重要，以确保其性能和可靠性。
安全操作规程环境和设备在进行蒸渗仪实验之前，请确保实验室和设备的环境安全。
实验室的电源应稳定，并且环境应干燥，以避免水分干扰实验结果。
此外，蒸渗仪的设备应处于稳定的平台或表面上，以防止倾斜或摇晃。
同时，需要将仪器放置在通风良好的地方。
检查仪器在开始实验之前，请仔细检查蒸渗仪是否完好。
检查包括以下内容：•检查仪器是否有损坏或缺失部分。
•确保重量应满足要求，并校准等级。
•确保仪器器皿和零部件是否清洁和干燥。
使用仪器在使用蒸渗仪时，必须严格按照以下步骤进行：1.准备好各种器械和试剂，严格按照操作步骤进行。
2. 当运输时将仪器从盒子中取出时，要小心地搬动，并避免碰撞。
3. 打开压力表并检查压力是否符合要求。
4. 清洁和干燥器皿和零部件。
5. 贴上注水量表和计时器，确保计时器已经调好。
6. 将器皿装好，加入试样。
7. 开始加热和蒸发过程。
8. 记录所有相关数据。
9. 试样加热后，关闭炉门并让样品降温。
清洁仪器实验后，请务必按照以下步骤清洁蒸渗仪：•用干净的布擦拭仪器表面。
•清洗仪器和配件，包括不锈钢器皿和玻璃器皿。
•使用清水和中性洗涤剂清洗器皿，然后用酒精擦拭干净。
•将配件放在通风干燥处晾干。
•定期检查仪器是否需要更换部件。
保养规程定期检查为了确保蒸渗仪的性能和可靠性，需要进行定期维护和检查。
以下是定期检查蒸渗仪的步骤：1.检查所有管道和阀门是否漏气。
2.检查加热体是否损坏或老化，并尽早更换。
3.检查仪器表面是否有损伤或划痕。
4.检查仪器的接头和固定螺丝是否松动，需要适时拧紧。
5.检查计时器和压力表的准确性。
6.检查水箱是否需要清洗或更换水。
更换部件在更换部件之前，请参考蒸渗仪的使用手册。
波文比仪与蒸渗仪测定作物蒸发蒸腾量对比_强小嫚
图 1 冬小麦 ET0 及 ETl 的变化过程及其关系曲线 Fig.1 Variations of ET0, ETl and ET0-ETl relationship
2.2 不同生育期波文比计算值 ETb 和蒸渗仪实测值 ETl 的对比分析 分别选取冬小麦有代表性的生育期：返青～拔节、
拔节～抽穗期来进行波文比计算值 ETb 和蒸渗仪实测值 ETl 的分析。 由图 2、 图 3 可以看出， 在冬小麦的各生育期内， ETb
第2期
强小嫚等：波文比仪与蒸渗仪测定作物蒸发蒸腾量对比
13
统每 20 min 采集一次。 2 ）冬小麦生长期间的逐日蒸发蒸腾量采用田间安置 的大型称重式蒸渗仪测定。蒸渗仪面积为 2.5×2.5m2，深 3m，质量约 23.8t，试验期间用数据采集系统自动采集记 录，每 20 min 采集一次，测量精度为 0.032 mm。 1.2 蒸发蒸腾量计算与测量方法 1.2.1 波文比仪法（能量平衡法） 下垫面能量平衡方程为： Rn ET H G （1） 式中
Rn G 1
Rn G 1 1
（2） （3）
H T ET e 所以波文比仪法中蒸发蒸腾量可表示为： R G ET n （1 ）
其中
（4）
2.1 冬小麦全生育期内波文比计算值 ETb 和蒸渗仪实测 值 ETl 的对比分析 由图 1（ETb 和 ETl 的逐日变化图和相关关系图）可 以看出， 冬小麦整个生长过程中， 波文比计算值 ETb 和蒸 渗仪实测值 ETl 的变化趋势基本相同，ETb 和 ETl 的相关 性较好，R2=0.9013。蒸渗仪实测值 ETl 变化幅度大，波 文比计算值 ETb 变化较稳定。 由表 1 可知， 全生育期内日 均值 ETb 和 ETl 的平均相对偏差为-2.08%。 由图 1a 可知， 4 月 5 日左右到 4 月 10 日左右 ETl 较 ETb 偏大，与表 1 对应起来， 拔节～抽穗期日均值 ETl 和 ETb 的相对偏差为 -8.62%。 从以上分析可以看出，在小麦的整个生育期内波文 比计算的蒸发蒸腾量与蒸渗仪实测的蒸发蒸腾量差别不 大，均能较好地反映出冬小麦蒸发蒸腾量变化规律[7]。
7第七章地下水的补给与排泄
第七章地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。
7．1 地下水的补给补给––––含水层或含水系统从外界获得水量的过程。
1．大气降水（precipitation）入渗机理：1）活塞式下渗（piston type infiltration）→Green–Ampt模型：求地表处的入渗率（稳定时v→K）（P49,公式5–14；P65，图7–3），累积入渗量。
2）捷径式下渗（short-circuit type infiltration），或优势流（preferential flow）。
降水→地下水储量增加→地下水位抬高→势能增加。
降水转化为3种类型的水：①地表水，地表径流（一般降水的10 ~ 20%产生为地表径流）；②土壤水，腾发返回大气圈（一般大于50%的降水转为土壤水，华北平原有70%的降水转化为土壤水）；③地下水，下渗补给含水层（一般20 ~ 30%降水渗入地下进入含水层）。
渗入地面以下的水：①滞留于包气带→土壤水，通过腾发ET（evapotranspiration）→返回大气圈；②其余下渗补给含水层→地下水。
因此，落到地面的降水归结为三个去向：（1）地表径流；（2）土壤水（腾发返回大气圈）；（3）下渗补给含水层。
入渗补给地下水的水量：q x=X-D-∆S式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量；X ––––年降水总量；D ––––地表径流量；∆S ––––包气带水分滞留量。
单位：mm 水柱。
降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。
Xq x =α （小数或%表示） 一般α =0.2 ~ 0.5。
定量计算（入渗系数法）：Q=α·X ·F （注意单位统一，X ：mm/a ，F ：km 2，Q ：m 3/a ） 影响降水入渗补给的因素：① 降水量大小：雨量大，α大；雨量小，α小；② 降水强度：间歇性的小雨，构不成对地下水的有效补给（如华北平原，一次降水<10mm 的为无效降雨）；连绵小雨有利于补给；集中暴雨→一部分转化为地表径流→不利于补给；③ 包气带岩性：K 大，有利于入渗；K 小，不利于入渗；④ 包气带厚度：厚，入渗量小，河北平原存在“最佳埋深”，一般4 ~ 6m ，地下水位在“最佳埋深”时，入渗补给量最大，入渗系数α也最大；⑤ 降雨前期土壤含水量：含水量高，有利于补给；含水量低，不利于补给；⑥ 地形地貌：坡度大→地表径流量大→不利于补给；地势平缓，有利于补给； ⑦ 植被覆盖情况：植被发育，有利于拦蓄雨水和入渗；但浓密的植被，尤其是农作物，蒸腾量大，消耗的土壤水分多，不利于补给。
不同生态系统蒸散发研究进展
刘超，盛超亚，刘俊杰，等.不同生态系统蒸散发研究进展［J ］.中南农业科技，2023，44（7）：222-228．生态系统在各种自然及人为因素的干扰下出现了明显的退化现象［1］，主要表现为生态系统结构破坏、功能衰退、生物多样性减少、生产力下降以及土地生产潜力衰退、土地资源丧失等一系列生态环境恶化现象［2，3］。
蒸散发是联系气候、水、热和碳循环的关键生态水文过程，对研究区域水循环和能量平衡极其重要［4，5］。
地球表面每年有60%的降水通过蒸散作用返回到大气中［6］，研究蒸散发对天气预报、旱涝监测、水资源和农业管理以及全球变化等领域有重要意义［7］。
蒸散发的研究已出现在多个生态系统中，将生态系统按照形成的原动力和影响力可分为自然生态系统和人工生态系统。
自然生态系统包括森林、草地、荒漠以及湿地生态系统；人工生态系统包括农田和城市生态系统［8，9］。
各生态系统在保持水土、防风固沙、保护生物多样性、维护生态平衡等方面都承担着重要的作用［10］，因此在不同生态系统中研究蒸散发都具有重要意义。
蒸散发的研究最早可以追溯到200多年前，1802年Dalton ［11］基于蒸发面的蒸发速率与影响蒸发诸因素之间的关系提出了道尔顿蒸发定律；1926年Bowen ［12］基于地面能量平衡方程与近地层梯度扩散理论，提出了波文比-能量平衡法；1939年Wilm等［13］借助近地面边界层相似理论，提出空气动力学法的原型；1948年Penman ［14］提出潜在蒸散发的概念；1951年Swinbank ［15］借助三维风速仪、红外气体分析仪等探头测定有关物理量的脉动值与垂直风速脉动值的协方差来计算该物理量的垂直湍流输送量，提出了涡度相关法的概念；1953年Penman ［16］基于潜在蒸散发提出了单个叶片气孔蒸腾计算公式；1954年Jensen 等［17］提出参考作物蒸散发概念；1965年Monteith ［18］加入能量平衡和水汽扩散理论所衍生的表面阻抗模型，从而更新了Penman-Monieth公式；1977年联合国粮食及农业组织（FAO ）明确定义了参考作物蒸发量（ET 0）［19］；1979年FAO 基于修正后的ET 0更新了Penman 公式［20］；1998年FAO 第56号灌溉和排水文件（FAO-56）使用单一方法计算参考蒸散量（ET 0），提供了基础作物系数表［21］；2005年美国土木工程师协会（ASCE ）环境和水资源研究所参考蒸散标准化任务委员会提供了用于计算天气数据参考蒸散量（ET ）的标准化方程以及用于天气数据质量评估和控制的程序［22］。
大型称重式蒸渗仪使用方法
大型称重式蒸渗仪使用方法大型称重式蒸渗仪是一种常用于土壤水分试验的仪器，使用方法如下：
1.首先将仪器放置于平稳的地面上，并确保仪器水平。
2.仪器的底部放置一定数量的蒸发皿，并将蒸发皿中的洁净水加满，同时将水位记录下来。
3.将待测土样放在蒸发皿上，并将土样的重量记录下来。
4.将蒸发皿装置于仪器上，并将压头伸入土样中。
5.在进入文氏管之前，将蒸发皿温度记录下来。
6.开启蒸发器，进行试验。
在试验过程中，需记录下蒸发皿重量的变化。
7.当蒸馏液开始进入文氏管时，需记录下文氏管上下两部分液位高度的变化。
8.试验完成之后，根据实际情况处理试验结果并计算出土壤水分含量。
需要注意的是，在使用大型称重式蒸渗仪时，要确保仪器的准确性和可靠性。
同时，需要安全使用，严格按照使用说明进行操作。
2024年高考地理真题和模拟题分类汇编专题04地球上的水含解析
专题4地球上的水【2024年高考真题精选】（2024年全国甲卷）珊瑚礁是由造礁珊瑚和其他生物骨骼共同形成的生物质石灰岩，主要分布在热带浅水海疆。
造礁珊瑚一般生活在距海面25米以内海疆。
下图示意珊瑚礁发育的一种模式的不同阶段。
据此完成1题。
1．西太平洋35°N旁边海疆也分布有珊瑚礁,主要缘由是这里A．岛屿众多B．受副热带高压限制C．受暖流影响D．受东亚季风影响【答案及解析】C据材料可知，珊瑚主要分布在热带海疆，西太平洋北纬35°海疆地处中纬度，沿岸有暖流经过，提高了该海疆的水温，能满意珊瑚生长的条件，所以分布有珊瑚礁，C正确；岛屿众多不是珊瑚礁形成的唯一条件，A错误；副热带高压主要影响降水，不是珊瑚礁的形成条件，B 错误；北纬35°以南海疆也受东亚季风影响，D错误。
故选C。
（2024年广东卷）边滩是由于河流沉积作用形成的与河岸相连的泥沙质积累体。
三峡水库运行后，长江中游边滩整体呈萎缩态势。
探讨表明，长江中游某段河道河床泥沙起动流速在0．25～0．50m/s之间。
左图示意该段河道某断面在不同流量时的流速与水深状况。
右图示意该段河道流量超过15 000m3/s的持续天数与边滩面积关系。
据此完成2—3题。
2．由左图可知，当流量从14 278m3/s降至6888m3/s时，该河段A．侵蚀主要发生在深槽区，边滩体扩大B．侵蚀主要发生在边滩体，深槽区缩小C．侵蚀主要发生在边滩体，深槽区扩大D．侵蚀主要发生在深槽区，边滩体缩小3．依据右图，近年来长江中游边滩整体萎缩的缘由除侵蚀作用外，还可能是A．河道来沙量削减B．河道的水位上升C．河岸护坡工程建设D．河道洪峰流量增加【答案及解析】2．A 由图示可知，当流量从14 278m3/s降至6888m3/s后，边滩体处的流速大幅削减，此处以河流沉积作用强，才会形成边滩，而深槽区流速削减较少，流水侵蚀作用强，才会形成深槽，说明此时的侵蚀作用主要发生在深槽区，而边滩体处主要以沉积作用为主，边滩体会扩大，选项A正确，解除选项B、C、D。
称重式蒸渗仪原理
称重式蒸渗仪原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊称重式蒸渗仪原理。
你说这玩意儿像不像个超级精准的“水秤”呀！想象一下，大地就像一个巨大的水库，水在里面进进出出，而称重式蒸渗仪呢，就是专门来监测这些水的动向的。
它就像是一个超级细心的记录员，分分秒秒都在关注着水的变化。
它的工作原理其实挺有趣的。
就好像一个非常负责任的守卫，时刻盯着那一块儿土地。
通过精确的称重系统，能把水分的细微变化都给捕捉到。
这不就跟咱过日子一样嘛，得精打细算，一点小细节都不能放过。
咱再打个比方，称重式蒸渗仪就像是一个厉害的侦探，可以从那些蛛丝马迹中找到水的秘密。
它能搞清楚有多少水是从天上掉下来的，也就是降雨；又有多少水是被植物给“喝”掉了，通过蒸腾作用跑掉了；还有多少水是从土壤里渗下去，跑到地底下藏起来了。
它可真是个神奇的东西啊！有了它，我们就能更好地了解水在土地里的奇妙旅程。
这多有意思呀！要是没有它，我们怎么能知道水到底是怎么在大自然里玩耍的呢？而且啊，这称重式蒸渗仪的用处可大了去了。
它能帮助我们更好地管理水资源，就像一个贴心的小助手。
比如说，在农业上，我们可以根据它的数据来合理灌溉，既不浪费水，又能让庄稼喝得饱饱的，长得壮壮的。
在研究生态环境方面，它也是功不可没呢！你说，这称重式蒸渗仪是不是特别厉害？它就像一个默默无闻的英雄，在背后为我们的生活和环境默默奉献着。
它让我们对大自然的运行规律有了更深入的了解，也让我们更加珍惜和保护我们的水资源。
所以啊，可别小看了这个小小的称重式蒸渗仪哦！它虽然看起来不怎么起眼，但实际上却有着大大的能量。
它就像是一把钥匙，为我们打开了了解水世界的大门。
让我们一起为这个神奇的小玩意儿点赞吧！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
基于称重式蒸渗仪及多种传感器的作物表型及蒸散监测系统研制
RGB 成像传感器、多光谱成像传感器和二维激光扫描仪于一体，配合龙门架进行移动控制，构建称重式蒸渗仪植物表型 监测系统，实现 18 m2 植物生长过程中的 RGB、红（668 nm）、绿（560 nm）、蓝（475 nm）、红边（717 nm）、近红
外（840 nm）图像信息和植株高度信息的自动监测。最后通过试验，在已设定好的常用速度下，系统单趟运行用时 142 s，
在植物表型监测设备与系统集成方面研究较多。根 据不同的应用载体平台，表型采集技术大致可分为手持、 人载、车载、田间实时监控、大型室内外自动化平台、 航空机载以及不同级别的卫星成像平台等[9]。当前，国外 研发的此类平台比较成熟，德国 LemnaTec 公司的研究比 较领先[10-12]，研发的 Scanalyzer Field 是一套能够在野外 独立运行的全自动、高通量植物表型成像系统，可 以 选 择配置可见光成像、近红外成像、红外成像、PSII 荧 光成像、高光谱成像和激光 3D 成像中的一种或多种。比 较著名的室内表型平台有捷克 PSI 公司（Photon Systems
运用单作物系数法对无受旱胁迫和受旱胁迫下大豆蒸散 量进行估算，结果表明估算值与实测值具有较好的一致 性；袁宏伟等[7]通过 6 台大型称重式蒸渗仪，在双作物系 数法估算无受旱胁迫夏玉米蒸散量的基础上，采用遗传 算法优化了参考作物蒸散量的计算结果，并以此为基础 运用双作物系数法估算受旱胁迫下玉米蒸散量，估算结 果合理可靠。唐德秀等[8]基于 2014—2016 年遮雨棚下夏 玉米土箱生长试验，对砂石覆盖条件下夏玉米蒸散量的 单、双作物系数法计算公式进行了修正，并以小型蒸渗 仪测得的蒸散量，实测对修正后的作物系数法的适用性 进行了评估，表明双作物系数法的计算结果能更好地估 算砂石覆盖条件下夏玉米的蒸散量。
蒸发计算方法综述
蒸发计算方法综述摘要：蒸发是地球表面水量和能量平衡中的重要分量，对于区域气候、旱涝变化趋势，水资源形成及变化规律，水资源评价等方面的研究有着重要作用。
本文列举了常用的几种蒸发计算方法，对每种方法的优缺点进行了简要概括，并提出了未来蒸发计算方法的发展方向。
关键词：蒸发 计算方法1 关于蒸发的几个概念蒸发（Evaporation ）是水循环和水平衡的基本要素之一。
水分从液态变为汽态的过程称为蒸发。
它涉及地球表层中能量循环和物质转化最为强烈的活动层——土壤-植物-大气系统(SPAC )，常受下垫面条件(如地形、土壤质地、土壤水分状况等)、植物生理特性(如植物种类、生长过程等)和气象因素(如太阳辐射、温度、湿度、风速等)等诸多因素的影响。
因此，蒸发蒸腾问题成为水文学、气象学、农学等多个学科领域的关注焦点。
发生在海洋、江河、湖库等水体表面的蒸发，称为水面蒸发，它仅受太阳辐射等气象因素的热能条件制约，故又可称为蒸发能力。
发生在土壤表面或岩体表面的蒸发，通常称为土壤蒸发。
发生在植物表面的蒸发，称为植物蒸腾或植物蒸散发。
发生在一个流域或区域内的水面蒸发、土壤蒸发和植物蒸腾的总和称为流域蒸散发或陆地蒸发。
陆地蒸发不仅取决于热能条件，还取决于可以供应蒸发的水分条件，即供水条件。
蒸发蒸腾（Evaportranspiration ，简称ET )包括土壤蒸发和植被蒸腾，在全球水文循环中起着重要的作用。
参考作物蒸发蒸腾量（0ET ）：为一种假想参考作物的蒸发蒸腾速率。
假想作物的高度为0.12m ，固定的叶面阻力为70s/m ，反射率为0.23，非常类似于表面开阔、高度一致、生长旺盛、完全覆盖地面且不缺水的绿色草地蒸发蒸腾量。
0ET 的计量单位以水深表示，单位为mm ；或用一定时段内的日平均值表示，单位为mm/d 。
2 直接测定法2.1 蒸发皿测定法1687年英国天文学家Halley 使用蒸发器测定蒸发量揭开了水面蒸发观测的序幕。
陆表蒸散发观测方法
能量平衡波文比法
能量平衡波文比法的优点： （1）能量平衡； （2）需要的维护较少，比EC技术便宜。
能量平衡波文比法的缺点：
（1）水和热的扩散能力假定相同； （2）假定能量平衡（能量构成和土壤热通量 是点观测，潜热和显热通量有大的足迹）；
29/17
32/17
大孔径闪烁仪法
LAS塔北端
LAS塔南端
33/17
大孔径闪烁仪法
图 EC观测站和LAS观测系统示意图
34/17
大孔径闪烁仪法
大孔径闪烁仪配置的注意事项：
（1）在实际架设中需要根据下垫面感热通量的大小，综合考虑光径长度和 架设高度。通常在感热通量一定时，光径长度较长，仪器需要架设较高，反 之较短路径，则架设高度较低。
（Atmospheric Water Balance Method）
39/17
地表水平衡方法
40/17
地表水平衡方法
地表水平衡方法的优点：
（1）直接估算； （2）在区域和全球尺度进行估算。
地表水平衡方法的缺点：
在低时间（多年）和空间分辨率条件下才 能保证精度。
41/17
大气水平衡方法
42/17
陆表蒸散发观测方法
大孔径闪烁仪法
Scintillometer Method
30/17
大孔径闪烁仪法
大孔径闪烁仪：
一束光在大气中传播时，能量会受到各种形式的衰减，导致信号减弱，其中 影响最大的是传播路径上由于温度、湿度和气压的波动引起的空气密度的波 动，进而引起空气折射系数的波动。这个波动在进一步引起光强度的波动， 即闪烁。大孔径闪烁仪就是测量闪烁的“量”的仪器。它由发射仪 ( Transmitter) 、接收仪( Receiver) 组成，二者相隔一定的距离( 0. 5 -10. 0 km) 分开放置，距地面有一定的高度( 几米到几十米) 。
地热导蒸渗仪规格型号
地热导蒸渗仪规格型号
哎呀，小伙伴们，今天咱们来聊聊地热导蒸渗仪！这玩意儿可神奇啦，它是专门用来研究土壤水分和热量传输的仪器哦。
常见的地热导蒸渗仪规格型号
1. 小型便携式地热导蒸渗仪
这种型号的可方便携带，适合在小范围的实验区域使用。
它体积不大，操作相对简单，对于一些初步的研究和数据采集非常有用。
2. 中型高精度地热导蒸渗仪
中型的精度就高多啦，能够更准确地测量土壤的水分和热量变化。
一般在科研项目中用得比较多。
3. 大型综合型地热导蒸渗仪
大型的可就厉害啦，功能超级强大，能同时监测多个参数，还能进行复杂的数据分析。
不过呢，价格也相对较高，通常是大型科研机构或者重点实验室才会配备。
不同规格型号的特点和适用场景
小型便携式的嘛，就像个灵活的小，适合野外快速采集数据。
中型高精度的像是个严谨的学者，能给出更精确的结果，适用于要求较高的研究。
大型综合型的简直就是科研的“巨无霸”，适合大规模、综合性的研究项目。
如何选择适合的地热导蒸渗仪规格型号
这可得根据咱们的具体需求来啦。
如果只是初步探索，小型的就够啦。
要是搞深入研究，中型或者大型的可能更合适。
当然啦，还得考虑预算和实验场地等因素。
怎么样，小伙伴们，对地热导蒸渗仪的规格型号是不是有了更清楚的了解啦？。
土壤蒸发量计算
(a) 砂壤土
(b) 轻壤土 图 5. 潜水蒸发系数 C20 = ε1/ε20 与地下水埋深 H 关系图
表 1 各种土壤不同埋深条件下计算与实测潜水蒸发ε2 对比
土壤质地 地下水埋深 H 1.5 中壤土 2.5 3.5 1.5 轻壤土 2.0 2.5 3.5 1.0 砂壤土 1.5 2.0 粉砂土 1.5 2.0 粉砂 1.5 2.0 砂砾石 1.0 1.5 计算的潜水蒸发ε2,mm/d 2.74 0.74 0.32 2.73 1.69 1.16 0.65 2.40 0.99 0.53 2.02 0.79 1.60 0.49 1.10 0.21 实测的潜水蒸发ε2,mm/d 2.65 0.70 0.32 2.64 1.70 1.35 0.55 2.20 1.05 0.50 2.00 0.72 1.60 0.50 1.09 0.20
晓敏等， 1996)） ， 计算求得的潜水蒸发系数 C20 = ε1/ε20 (ε20 为用 20mm 蒸发皿测 定的水面蒸发量，ε0 = 0.62ε20) 与实测资料对比如图 5 所示。 根据(12), (14), (16), (18), (20) 和(22)计算求得的最大可能潜水蒸发ε2 与 1994 年蒸 渗仪实测资料对比见表 1，二者吻合良好。
1 a a 1
H=
ε ε b + 1
tan −1
ε
a ε b + 1 a
hH
(5)
式中 hH 为在地下水位埋深等于 H,潜水蒸发等于ε时土壤表层的负压。由于在稳定 潜水蒸发的条件下潜水蒸发等于土壤表层的的蒸发，而根据（1）或（2） ，土壤表 层的蒸发又是水面蒸发强度和土壤含水率或土壤负压的函数:
图 1 土壤蒸发强度与潜在蒸发强度和土壤含水率关系
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
.
21
20
… 16
15
14
… 9
8
7
6
… 1
0
ADO3
开始
ADO2
ADO1
ADO 3 ADO 2 ADO 1 value 22 最小二乘拟合初始直线 6 14 2 2 2
2. 传感器标定
霍夫变换 斜率式方程 剔除干扰点 最小二乘拟合最终直线 结束
数据查询是对数据库的基本操作，本系统中可以按照不同的 查询条件，实现所需要的结果数据的显示。
停止采集的方式有两种： 1.“停止采集”按钮 2. 通过人工控制结束采集，设置采集 时间 优点：使得编程 更加灵活，通信 实时性更好。
把串口操作函数封 装成串口类mycom， 通过类中的成员函 数向用户提供相应 的接口函数，来操 作串口。
1. A/D输出代码转换为等效电压
ADO[23:0] 23 22 符号位 0：正数 1：负数
蒸渗仪是一个装满土壤、置于田间、表面裸露或生长有植物的 容器，用来测量植物蒸散量以及土壤中含水量的变化。
约有300多年的历史。第一台建于法国，最早利用 台秤测量蒸发器内土体重量的变化来确定蒸发量。 国内对蒸渗仪的研究始于30年代，60年代起中科院 地理研究所开始应用土壤蒸发器测定了农作物的 总蒸发量。
User_ Id
User_Pwd
字段 类型 Point_ID Varchar(50) Made_Time Varchar(50)
Pre_Value Varchar(10) User_StyleTemp_Value Hum_Value
Add()函数添加
添加查询语句
当点击“登录”按钮时，程序会确认用户
名是否存在，通过数据库查询该用户的信息 ，验证此登录者及其登录权限。
送入GPRS模块 结束
用户信息表 • 数据表的设计 • 系统登录 • 数据采集模块 • 数据处理模块 • 数据查询模块
字段
监测数据记录表
类型 说明 Int (4) 用户名 Datetime(8) 密码 Float(8) 用户权限 Float(8) Float(8) 说明 监测号 监测时间 压力值 ADOQuery控件 温度值 湿度值 SQL属性
结
论
本文结合了蒸渗仪硬件系统，开发了计算机控制平台系统， 提高了作物蒸散量的自动化监测过程。 借助GPRS模块、C++Builder软件平台、SQL Server数据库 平台，利用无线数据传输技术、串口编程技术、数据库等技术 完成了对数据的采集、传输、查询和共享。经系统的功能测试 分析，系统达到了设计要求。
展 望
1. 蒸渗仪系统的功能，增加数据分析功能。更清楚更直观
2. 增加测量参数，支持其他测量参数(如水势、液位等)的选择。
3. 结合软件滤波等信号处理的算法，提高称重测量的精度。 4. 提高系统的扩展性。广泛的应用到其他的数据采集监测系统中。
研 究 目 标 和 内 容
为提高作物生长过程水分蒸散量的自动化监测水平，开发出一 套针对地下监测环境的基于网络数据库的称重式蒸渗仪远程监测系 统，用于实时监测作物水分蒸散量的变化情况。 (1) 考察实地环境，对蒸渗仪测控系统进行整体结构方案设计。 (2) 通过系统分析，完成对计算机控制平台的设计与开发。 (3) 系统测试。
新型蒸渗仪测控系统计算机控制平台的 开发
主要内容
研究背景及意义
水是人类赖以生存必不பைடு நூலகம்少的重要物质。但随着人口的不断增加，工 农业的快速发展、水污染问题越来越严重，导致水资源日益紧张。 根据中国水资源公报，2010年全国总用水量6022.0亿m3，其中生活用 水占12.7%，工业用水占24.0%，农业用水占61.3%。目前，我国农业用 水中灌溉用水有效利用系数只有约0.4。因此，保证水资源可持续利用的 关键之一在于减少农业用水。 全面分析农田水分平衡对研究作物生长规律和节水灌溉有重要意义。 蒸渗仪就是对农田土壤水分平衡的直接测定仪器。
Open()函数执行
① 上、下位机的波特率为57600bps ② 数据包数据格式如下： 数据段 字节数 内容 说明
开始 采集数据 打开定时器 采集间隔 响应定时器函数 读取串口数据 结束
起始码 2字节 功能控制 1字节
0XAA+0XBB 0X01 读取全通道数据 0X02 读取指定通道数据 0X03 屏蔽全通道数据 0X04 屏蔽指定通道 控制参数 1字节 0XXX 指定通道号 用户可以根据需求设定“采集间 校验字 1字节 0XXX 单字节CRC校验 隔”，“采集通道”等参数。启动采 集的方式是：单击主界面上的“采集 数据”按钮，则开始采集程序。
开始
设定查询时间，有3中查询方式： 1. 按天查询、 2. 按时刻查询 3. 自定义查询
否
查询条件？ 是 设定查询时间
提示：没 有查询条 件，请输 入或选择
按天查询？ 否 按时刻查询？ 否
是
获取日 统计量 数据 获取时 刻统计 量数据
是
否
是 获取自定 义时间内 自定义查询？ 的数据
结束
• “采样间隔”“采样时间”是否满足用户设置采集时间的需求。 • 系统是否能够进行实时的更新称重数据，运行是否稳定。 • 检查系统是否能够完成对称重数据的采集、传输、显示和存储 工作，以及数据的查询和导出。 • 蒸渗仪称重系统采集到的称重数据是否正确。
客户端 客户端 时 限 监 管 权限管理 测 理 据 显 示 据 查 询 据 管 理
用户与权限管 理模块
监测数据表
I/O接口初始化 采集间隔
数据采集系统
曲线显示
采集时间
数据查询模块 按时间查询
数据处理模块
数据库服务器
数据采集模块 指令下达
ADO数字代码->等效电压 通道标定
导出文件
ADO输出电压->对应质量
a. 对工作人员进行档案管理，分配用户权限。 b. 对“采样间隔”、“采集通道数”等终端参数进行设置。
c. 根据需要选择要监控的通道，向下位机发命令，读取或屏蔽相应通道的数据。
d. 与数据库相连，实现数据共享。 e. 可以设定查询条件，按时间段查询历史数据。 f. 有服务器端和客户端 远程采集终端 客户端 GPRS与服务器端相连 网络数据库与服务器共享数据。
g. 具有报表、打印功能。 f. 系统稳定性好，操作界面友好，简单明了，易于扩展。
系统启动
计算机控制平台的设计
登录管理模块 数据库设置
软件系统架构体系设计 软件平台和数据库的选型
数据应用层
登录界面
登录验证
数据中心层
主界面
数据接收层
数据显示模块 列表显示 用户信息表 系统配置模块
软件平台：C++Builder 数据库： SQL 用户管理 数 实 数 Server 权 数
总体结构设计 软件系统分析 计算机控制平台的设计
总体结构设计
方案一：有线传输
地下室 CAN总线 232——CAN 采集箱 称重传感器 钢筒
方案二：无线传输
数据库服 务器
GPRS网络 地下室
Internet
钢筒 232—CAN GPRS Modem 采集箱
称重传感器
计算机监 控中心
下位机采集系统
软件系统分析
目前，蒸渗仪的使用引入了各种新的技术，将计算机 技术、传感器技术、单片机技术等相结合，实现了智 能化的蒸渗仪系统。
目前的蒸渗仪系统，在软件方面大多都是桌面程序，需要研 究人员频繁地进入实验室采集，普遍都是通过人工定时来记 录采集监测数据。软件功能不够全面，研究人员无法根据环 境条件或工作要求设置采集间隔，查询软件功能单一。
函数。如CreatFile打开串 GPRS终端登陆 口，ReadFile和WriteFile 服务器数据的接收 对串口进行读写操作。
初始化GPRS模块 呼叫PPP服务器 呼叫失败 建立PPP链路 链接失败 获得用户原始数据
数据库技术
OLE操作Excel报表技术
数据封包
MS OFFICE提供了非常强大的OLE服务功 能，C++Builder可以以客户的方式向 Excel提交命令，使用OLE存取Excel数据。
读取串口数据
数据库操作
数据库
GPRS网络 现场采 集仪 GPRS Modem GPRS Modem 监控中心服 务器
• • • • •
GPRS数据传输
现场采 集仪 Modem
GPRS网络 GPRS Win32 API函数包含了一
Internet 监控中心服 务器
串口编程
系列访问通信资源的通信
开始
直线拟合标定方程