泥沙蒸发水质墒情南京水利水文自动化所姚永熙

三、泥沙测验仪器

蒸发观测仪器

水质自动监测仪器

墒情自动测量仪器

泥沙测验仪器

泥沙测验仪器的分类

悬移质泥沙测验仪器悬移质采样器——采取含沙水样自动悬移质测沙仪——在水中直接测得含沙量推移质采样器河床质采样器室内用的泥沙分析仪器悬移质采样器

悬移质采样器分为瞬时式和积时式两大类。理想的悬移质采样器必须达到悬移质采样器标准要求。主要关键是：

能采集到流态不受扰动，进口流速与天然流速一致，并克服泥沙脉动影响的水样；

仪器能适用于各种水文测验设施，并具有综合测验功能，最好能一次性完成输沙率测验任务。应该优先使用积时式采样器。

积时式采样器简介

积时式采样器是采集江河水体中某一时段内悬移质泥沙水样的仪器。都具有一个小口径的进水管口，采样时进水管正对水流，水流入采样器内。由于进水管径很小（只有几毫米），所以采样历时要经过几十秒至几分钟。采得的水样克服了泥沙脉动的影响。积时式采样器按工作原理分为瓶式、调压式、皮囊式；按测验方法分为积点式、双程积深式，单程积深式；按结构形式分为单舱式、多舱式、转盘式；按仪器重量分可从手持式3kg重到能适用于深水、高流速大江大河的近1000kg重；按控制进水口门开关的方式有机械控制阀门与电控阀门，电控阀门又分为有线控制与缆道无线控制等。已有各类产品。但调压式、皮囊式采样器没有普遍应用。调压式采样器

由于瓶式采样器只能用双程积深法取样，不能采集到任意测点的水样，这种采样器与理想采样器的要求差距较大。因此，一直在研究较为理想的积时式采样器。调压式采样器是在瓶式采样器的基础上，增设自动调压设备和阀门控制的一种积时式采样器。我国从20世纪50年代末开始试验研究调压式和皮囊式采样器（皮囊式采样器也是调压式的一种），70年代末研制成功几种调压式采样器，到80年代逐步完成系列产品，至今仍在不断发展，但发展较慢。

皮囊式采样器也是一种调压积时式采样器。具有结构简单、无需设置专门的调压装置、操作方便、可靠性高、现场可以更换取样舱(皮囊）、进口流速系数稳定等优点，容易得到应用。皮囊式采样器采用软性乳胶皮囊作取样容器。皮囊内是取样舱，皮囊外与水体直接相通的仪器舱是调压舱。在仪器入水前，将乳胶皮囊内空气排净。入水后，利用柔软乳胶皮囊具有弹性变形和良好的压力传导作用的特点，乳胶皮囊自动调节取样容积，始终保持皮囊内外压力平衡，达到瞬时调压的目的。

皮囊式采样器关于水样进口流速与天然流速比值系数问题（进口流速系数）

采样器进水管内的水样进口流速与天然流速之比称为进口流速系数，用K表示，K应等于1。进口流速系数误差在流速为0.5～5.0m/s，含沙量在30kg/m3条件下，应有75%的累计频率，达到±10%，即K=0.9～1.1；当含沙量在30～100kg/m3时，应有75%的累计频率达到±20%，即K=0.8～1.2左右。（k更易偏小）

用实测方法计算进口流速系数K。将采样器放到某一测点，用进水开关控制采样时间。用采样器采得的水样（体积）、采样历时、进水管口径计算进水管内的水样进口流速。用流速仪测量采样器处的天然流速。从而计算进口流速系数K。自动悬移质测沙仪简介

自动悬移质测沙仪都能自动测得水中的悬移质含沙量，可以在水中工作较长时期，它们的输出数据或信号能自动转换为水中的悬移质含沙量，能够接入专用仪器、计算机、遥测终端机，可以远距离传输。这样的仪器有：

——光电测沙仪

——振动测沙仪

——同位素测沙仪

——超声波测沙仪这些仪器处在不同的发展阶段，有各自可能的适用范围和特点，但均未在国内水文测验中正式使用。在国外，这些仪器用于水文测验的正式产品也不多。利用各种遥感方法也可以估测水中的含沙量，如利用光谱反射法测量海面、湖面较大范围的水域表层含沙量。还有悬沙图像分析仪，可以在水下拍摄图像，分析得到含沙量和粒径级配。光电测沙仪的工作原理

光线通过浑浊的液体时，因浑浊度不同，光强度会有不同程度的减弱。测出光线减弱量，再根据传输距离等影响因素，就可以计算出液体的浊度。在很多场合，天然水体中的泥沙含量是决定浊度的唯一因素。如果泥沙含量和浊度之间有稳定的关系，就可以用测量浊度的方法来测得含沙量。光线在水中的衰减与下列因素有关：L——光程，光线在液体介质中通过的路程；K——吸收系数，某种介质相对于光线的特性；C——含沙量，水中悬移质含沙量；d

——悬移质平均粒径；r

——悬移质容重。可以用下式估算光的衰减：式中：透过介质后的光通量；透过介质前的原光通量。由上式，可以在测得光通量后，根据已知的L、r，再根据率定所得的K和d，计算得出含沙量C。实际生产的仪器多数使用红外光或激光。大量仪器还是通过实际率定来确定含沙量和测得光通量之间的关系的。

光电测沙仪的性能和应用

准确性分析由公式可知，泥沙容重r、泥沙直径d、吸收系数k都不是定值，泥沙直径的影响不可忽视。此类仪器可以用来测量泥沙平均直径就是一很好的说明。所以光电测沙仪的准确度较差。不适用于较大泥沙含量。上述典型产品原来只用于1kg/m3的含沙量，并限于在30μm的泥沙的粒径时。由于陆地水文测验的需要，已有这类仪器的改进型，可以测较大含沙量，可以适用于较低含沙量的江河。原仪器的含沙量测量误差可达±20%。特点和应用光电测沙仪能自动长期工作，自动测量含沙量，测量速度很快，测得数据可以很方便地长期存贮和供自动传输。一般讲，只能应用于低含沙量、较稳定的泥沙粒径、较大的允许误差时。长期使用时，一定要保持光学传感器表面的洁净。超声波波测沙沙仪的的工作作原理理超声波波在水水中传传播时时，能能量将将不断断衰减减。可可以用用下式式表示示其衰衰减规规律：：式中：：为为原原振幅幅；为超声声波传传输到到距离离声源源x处的振振幅；；x为超声声波传传输的的距离离；a为声波波衰减减系数数；声波衰衰减系系数是是由纯纯水和和水中中含沙沙量二二部分分衰减减系数数组成成的。。由含含沙量量决定定的声声波衰衰减系系数还还受泥泥沙粒粒径、、容重重、泥泥沙粘粘性等等因素素影响响。泥泥沙容容重、、粘性性变化化较小小，如如果粒粒径较较稳定定，就就可可以找找出泥泥沙含含量和和声波波衰减减的关关系。。测测得超超声波波衰减减量和和水中中的泥泥沙含含量。。可以应应用声声学多多普勒勒原理理测量量水中中的含含沙量量。应应用ADCP测量流流速剖剖面的的同时时，接接收的的声学学回波波也提提供了了水中中含沙沙量的的定性性分布布信息息。。已有对对国外外仪器器的试试验试试用。。由于它它适用用于高高含沙沙量测测量，，在工工业上上有相相应的的测量量泥浆浆浓度度的产产品。。同位素素测沙沙仪的的工作作原理理同位素素测沙沙仪利利用γ射线通通过物物质时时的能能量衰衰减原原理测测量被被测物物质的的密度度，从从而测测得含含沙量量。放射性性物质质能放放射出出α、β、γ射线，，γ射线波波长短短、穿穿透能能力强强。它它通过过物质质时与与其它它光通通过物物质时时的衰衰减情情况类类似，，衰减减情况况可按按指数数规律律计算算。如如入射射γ射线强强度为为I0，穿过过水体体厚度度为L，透过过水体体后的的射线线强度度为I，则：：式中：：R——γ射线在在水体体中的的质量量衰减减系数数；ρ——水体密密度。。此式与与超声声波测测沙的的计算算公式式类似似，说说明这这二类类仪器器的工工作原原理是是相近近的。。质量衰衰减系系数R受光电电效应应、康康普顿顿散射射和电电子偶偶效应应影响响，由由此三三部分分影响响分别别形成成的三三种质质量衰衰减系系数R1、R2、R3组成。。此三三种质质量衰衰减系系数相相互独独立、、互不不影响响，且且R=R1+R2+R3。仪器器相应应的R值可以以经测测试后后确定定。测测得γ射线通通过水水体后后的强强度I，由已已知的的I0和R，就可可以由由下式式计算算水体体密度度：同位素素测沙沙仪的的性能能和应应用1．技术术性能能同位素素测沙沙仪能能适应应0.5～1000kg/m3的大含含沙量量范围围，也也能适适应较较大的的流速速。但但在水水文测测验中中尚无无典型型产品品。工工业应应用多多。2．准确确性分分析同位素素测沙沙仪计计算公公式中中的三三个分分量并并不相相互影影响，，也较较稳定定。更更重要要的是是它们们受泥泥沙颗颗粒大大小、、容重重、粘粘性的的影响响很小小。所所以由由测得得的γ射线强强度I计算得得到的的含沙沙量较较稳定定准确确。国内在在上世世纪六六十年年代有有过成成功的的实际际应用用，能能够达达到泥泥沙测测验的的要求求。3．特点点和应应用同位素素测沙沙仪工工作性性能较较稳定定，测测量准准确度度也较较好，，这是是一种种较好好的自自动测测沙仪仪器。。含含沙量量太低低时，，测量量误差差较大大。同位素素测沙沙仪必必须使使用放放射源源。在在放射射源对对人体体保护护、环环境影影响方方面，，在放放射源源的保保管、、应用用、处处理方方面有有很多多问题题。目目前前放射射源的的剂量量很小小，仪仪器的的保护护越来来越完完善，，对人人体健健康、、环境境很安安全。。同位位素测测沙仪仪应该该有较较好的的应用用前景景。振动测测沙仪仪测沙沙原理理振动测测沙仪仪是一一种密密度传传感器器，其其核心心部分分是一一根利利用特特种材材料制制成的的空心心振动动管。。它的的固有有振动动频率率随着着流经经振动动管内内水体体密度度的变变化而而变化化。充充满水水体的的振动动管的的固有有振动动频率率可用用下式式计算算：式中：：an——振动管管二端端紧固固梁的的固有有频率率系数数；E——振动管管材料料的弹弹性模模量；；I——振动管管惯性性距；；L——振动管管的有有效长长度；；AS——振动管管材截截面积积；ps——振动管管材密密度；；A——流经振振动管管内被被测液液体的的截面面积；；p——被测液液体（（水体体）的的密度度。仪器设设计制制作定定型后后，除除水体体密度度外，，上述述各量量均为为定值值，水水体密密度和和振动动管固固有振振动频频率为为单值值函数数，可可以由由振动动管振振动频频率推推求水水体密密度以以及含含沙量量。振动测测沙仪仪的特特点和和应用用——振动测测沙仪仪没有有可动动部件件，也也没有有与水水体接接触的的发送送接收收传感感器，，与水水体接接触的的振动动管只只是一一个水水流通通道，，所以以它能能长时时期自自动工工作。。测量量速度度也很很快。。使使得得这种种测沙沙仪可可以作作为一一种自自动监监测仪仪器应应用。。——影响仪仪器测测沙性性能和和稳定定性的的因素素较多多。使使用前前要确确定并并置入入泥沙沙密度度值；；长期期应用用时要要注意意定期期调整整，以以保证证测沙沙准确确性。。——振动管管内腔腔是一一细长长型管管道，，含沙沙水流流流经经时很很可能能产生生泥沙沙残留留淤积积。一一旦发发生泥泥沙淤淤积，，将严严重影影响测测沙准准确性性。在在长长期使使用时时，在在不同同测量量环境境下，，很有有可能能发生生淤积积问题题。这这是影影响振振动测测沙仪仪能否否长期期自动动工作作的主主要因因素。。——在工业上用用来测量管管道（或抽抽入仪器））中的泥浆浆、粉浆的的密度，浓浓度都比较较大。更多多地用于各各种溶液密密度的测量量。。——水文上还没没有较广泛泛地应用。。该类仪器器可以用于于中高含沙沙量的直接接测量，能能否用于定定点的长期期自动测沙沙要视所用用产品的性性能而定。。推移质、河河床质采样样器和跃移移质泥沙测测验仪器推移质泥沙沙采样器器测法－差压式推移移质采样器器框式推移质质采样器坑式采样器器其它方法－－国际标准中中列举了差差测法、沉沉淀法、沙沙丘追踪法法、遥测法法、示踪法法等方法推移质泥沙沙采样器的的工作原理理推移质泥沙沙采样器都都具有一固固定宽度的的口门，放放到河底后后，能稳定定地紧贴河河底。推移移质泥沙通通过口门进进入采样器器的泥沙收收集器，经经过一预定定的时间后后，提起采采样器，根根据采集到到的推移质质质量，口口门宽度、、采样历时时计算出断断面上该点点的河底单单位宽度、、单位时间间的推移质质输沙率。。然而再根根据采样器器效率（如如果知道的的话）、断断面上各测测量点推移移质输沙率率推求整个个断面推移移质输沙率率。压差式推移移质采样器器压差式推移移质采样器器的工作原原理压差式采样样器适用于于沙质、小小砾石河床床。从进口口口门向后后，采样器器的横断面面逐步扩张张，后部形形成负压，，使流速减减慢，有利利于进入采采样器的推推移质泥沙沙滞留在采采样器的泥泥沙收集器器内。泥沙沙收集器的的结构可能能是底部的的一些档板板、固定在在出口处的的网兜、或或者是专门门设计的收收集室。压差式推移移质采样器器的结构压差式推移移质采样器器由口门、、泥沙收集集器、带配配重和尾翼翼的器身组组成。国外的采样样器对口门门不加控制制，一直敞敞开。我国国的一些压压差式推移移质采样器器增加了口口门开关板板，对采样样器内部横横断面的逐逐步扩张也也有所研究究，采用一一些弧形顶顶板等，使使采样器内内水流平顺顺。有利于于采样效率率的稳定。。AYT-300型砾、卵石石推移质采采样器AYT-300型采样器是是一种压差差式砾、卵卵石推移质质样本采集集器，其特特点是利用用进口面积积与出口面面积的水动动压力差，，增大器口口流速，使使器口流速速与天然流流速接近，，达到采集集天然样本本的目的。。技术指标（1）适用范围围：流速≤≤5m/s、水深≤40m、推移质粒粒径2mm～250mm的卵石夹沙沙及砾、卵卵石；（2）口门宽宽：300mm；软底网网（3）承样袋袋：2mm孔径尼龙龙网袋；；（4）仪器尺尺寸：总总长1800mm、总高438mm、器身长长900mm；（5）采样器器质量：：350㎏㎏。这种采样样器是用用来采集集粒径2mm以上推移移质的，，以填补补上二种种采样器器的适用用范围空空档。使使用软底底网以贴贴紧河床床，用尼尼龙网袋袋承集所所采推移移质样品品。室内泥沙沙颗粒分分析仪器器人工分析析方法：：筛分法、、沉降法法、吸管管法。自动分析析方法（（光电颗颗粒分析析技术））。——浑匀沉降降消光法法。——光散射衍衍射法。。——光子相关关光谱法法。（用用于工业业）应用全静静态沉降降分析技技术的光光电颗分分仪粒度分析析原理一定粒径径的（泥泥沙）颗颗粒在静静止的分分散介质质（水））中由于于重力作作用自由由下沉，，当粒径径小于或或等于0.062㎜时（粉沙沙），沉沉速遵循循Stokes公式。当当粒径为为0.062～2.0㎜㎜时（砂粒粒），采采用另一一公式（（沙玉清清的过渡渡区公式式）。在在沉降管管（区））内，某某一时刻刻不同粒径的粒子群群将处于于不同的的高度。。光透射射过粒子子群时，，由于粒粒子对光光的吸收收、散射射作用将将使光强强衰减，，类似于于光电测测沙原理理。由测测得的透透射光强强，可依依据Beer定律计算算出含沙沙量。根根据测量量时的时时间、测测量处所所在沉降降管的高高度，可可进一步步求得粒粒子的粒粒径级配配。产品河海大学学曾有过过早期产产品。应应用较多多的是1996年研制成成功的DLY-95光电颗粒粒分析仪仪。地下水采采样设备备地下水采采样泵地下水采采样器对地下水水采样设设备的技技术要求求在我国的的有关规规范中只只有原则则要求，，没有看看到国际际标准，，在美国国材料试试验学会会的行业业标准中中有比较较详细的的规定。。综合这这些文本本和实际际需要，，对地下下水采样样设备提提出如下下主要技技术要求求：1．所用材料应应耐腐蚀，化化学性质稳定定，不会影响响所采水样的的化学成份。。应主要使用用不锈钢、玻玻璃、稳定的的工程塑料等等材料。2．采样过程中中应使水样尽尽量少与空气气接触。在提提升上地面过过程中不能与与采样设备外外的水体发生生交换。3．被采样的水水体在采样过过程不能有太太大的扰动，，进入采样设设备内部后也也不应被过分分地搅拌（如如采样泵的旋旋转叶片）。。4．抽水采样时时，流量应较较小，以免扰扰动井中水体体。5．应能采到要要求深度处的的水样。水面蒸发观测测仪器用于水面蒸发发量人工观测测的仪器有E601型蒸发器和20cm口径蒸发器。。以及一些自自动蒸发观测测仪器。——自动蒸发观测测仪器都是在在E601B的基础上构成成的。——水面蒸发观测测规范规定了了E601的结构，原标标准中规定的的E601用钢板制作。。后经改进，，应用玻璃钢钢制造的E601B型水面蒸发器器的性能优于于用钢板制作作的E601型。作为更新新换代产品，，E601B型水面蒸发器器已成为水文文、气象部门门统一使用的的标准水面蒸蒸发器。在《水面蒸发器》国家标准中的的标准水面蒸蒸发器就是原原来的E601B型水面蒸发器器。自动（记）蒸蒸发器——自动蒸发器有有自记蒸发量量和可以用于于遥测的信号号输出功能。。除了量测装装置以外，它它们的蒸发桶桶、水圈、溢溢流桶都和标标准水面蒸发发器（E601B型）一致，只只是在观测蒸蒸发桶内水位位的方法上应应用了自动化化“水位计”。所以蒸发器器和水位计有有很多相同之之处，但蒸发发器的水位测测量精度和分分辨力要求都都高于一般水水位计。由于于要保证蒸发发桶内水面不不能发生较大大变化，自动动蒸发器还必必须有向蒸发发桶内补水的的功能。这二二条是自动蒸蒸发器和自动动水位计的不不同。——测量水位有很很多方法，也也可以设计成成相应的自动动蒸发器。从从目前情况看看，补水式自自动蒸发器和和浮子式自动动蒸发器已有有产品提供。。另外还有超超声自记蒸发发器，应用磁致伸缩缩液位传感器器的自记蒸发发器。工作原理——用联通管将蒸蒸发桶内水体体与一小的“静水井”相连，用一高高精度、高分分辨力的浮子子式水位计测测量此“静水井”内的水位，也也就测得了蒸蒸发桶内水面面的变化。再再辅以自动向向蒸发桶补水水和自动处理理降雨影响的的功能，构成成了一台浮子子式自动蒸发发仪。仪器结构与组组成——仪器包括一个个高分辨力的的精密浮子水水位计、自动动补水机构、、控制部分、、记录装置、、电源等。需需要补水水箱箱或水源。蒸蒸发桶应用用标准水面蒸蒸发器（E601型）。仪器内有一浮浮子室，浮子子室和蒸发桶桶联通。浮浮子式水位计计感测浮子室室内的水位。。为了达到较较高的准确性性，常采用光光电编码器。。控制部分定定时测量编码码器输出，得得到水位和蒸蒸发值。当水水位降到一定定高度时，自自动补水机构构向蒸发桶内内定量补水。。补水结束，，以新的水位位起点再开始始测量水位和和蒸发量。如如果遇到降雨雨，小雨时类类似补水效果果（还可测得得降雨量），，雨停后仍能能自动测量蒸蒸发。与前述补水式式自动蒸发仪仪相比较，这这种仪器的自自动化程度较较高。这种蒸发器的的结构比较复复杂，可能对对仪器的稳定定性和准确度度有影响。浮子式自动蒸蒸发仪其它形式的自记蒸发器超声波自记蒸发器应用超声波测测量水位的原原理来测量蒸蒸发器或大型型蒸发池内水水面高度，也也可以由此测测得蒸发量。。不过，水位位测量必须非非常准确，一一般产品不易易做到。如果果没有自动补补水装置，将将需要人工补补水。这类仪仪器还没有正正式应用。应用磁致伸缩缩液位传感器器的自记蒸发发器磁致伸缩液位位传感器（见见水位测量部部分）能测得得很准确的水水位，蒸发器器内的水位变变化很小，很很适合应用磁磁致伸缩液位位传感器。已已有这种自记记蒸发器，其其自动化程度度和准确性都都很高。水质自动监测测仪器直接法水质测测量仪（电极极法）水质自动分析析仪直接法水质测测量仪（电极极法）工作原理：——直接法水质仪仪的传感器放放入水体中，，能直接感测测到某一水质质参数的数值值。某一种电电极只能测得得某一种水质质参数。感应应头直接感应应水质，没有有可动部件，，可以较长时时期在水中工工作，连续测测量。——测离子浓度的的测量电极由由一个离子选选择性电极和和一个电位恒恒定的参比电电极组成。放放入待测水体体后，水中某某种离子浓度度会对相应的的离子选择性性电极起作用用，改变测量量电极二电极极间的电位。。测出此电位位，就可以求求得相应的离离子浓度。测测得的电位和和离子浓度有有较稳定准确确的关系。——有些参数，如水水温、浊度、、水深（压力力）、电导率率等也用一个个“电极”来测量，但测测量元件就不不是上述的电电极了，它们们是温度传感感器、光电浊浊度探头、压压力传感器等等。离子选择择性电极能用用于CN－、F－、CI－、NH4+、S2－、SO42－、NO2－、NO3－、K+、Ca2+、Mg2+等离子的监测测。常规五项项都用电极法法自动监测。。——有些水质参数数可以通过其其它测得参数数转换得到，，如盐度可以以从电导和水水温得出。。一些复杂的的“电极”已能测量COD等参数。水质自动分析析仪水质自动分析析仪能在野外外自动采集水水样，自动进进行实验室里里的分析工作作，得到某种种水质参数的的分析结果。。准确性高。。水质分析方法法很多，原理理复杂。主要要有下述几种种基本原理：：——定量加入某种种试剂与待测测物反应，直直至这种物质质消失。测定定加入的试剂剂量，得到某某一水质参数数含量。同时时要应用某种种方法测定这这种物质反应应消失的时间间，才能测得得加入的试剂剂量。也可以以加入过量的的试剂，保证证被测物消失失，然后再测测出加入试剂剂的残留量。。——通过各各种光光学方方法测测定某某些物物质含含量，，如紫紫外分分光光光度仪仪常被被应用用。紫紫外光光也被被用来来催化化反应应。———使用用内内置置测测量量电电极极测测量量自自动动分分析析过过程程中中某某种种物物质质的的浓浓度度，，从从而而换换算算得得知知需需测测定定的的水水质质参参数数量量。。———用其其它它方方法法转转变变或或消消耗耗掉掉需需测测物物，，再再测测定定转转变变后后的的物物质质量量或或转转变变时时需需要要的的某某种种物物质质量量，，从从而而确确定定需需测测的的水水质质参参数数量量。。水质质自自动动分分析析仪仪的的特特点点⑴功能能完完善善，，可可以以分分析析大大多多数数实实验验室室内内才才能能分分析析的的水水质质参参数数。。它它将将实实验验室室分分析析过过程程自自动动化化，，所所以以能能满满足足大大部部分分水水质质参参数数的的自自动动化化监监测测要要求求。。⑵方方法法准准确确，，测测量量准准确确性性高高。。由由于于它它没没有有改改变变公公认认的的标标⑶水质自动分析仪的局限性：——结构复杂、庞大，价格昂贵；——野外安装难度大；——需要设计安装抽取水设备。有时候，抽水取水设备的制造安装成本是很高的。——水样的沉淀、过滤等预处理以及对仪器和抽、取水管道的清洗较复杂。可能受泥沙、水色影响。水质自动分析仪可以用于绝大多数水质参数的自动监测。墒情情自自动动测测量量仪仪器器直接接测测量量土土壤壤含含水水量量－－烘烘干干法法（（标标准准方方法法））中子子法法微波波测测量量方方法法土水水势势测测量量方方法法－－张张力力计计法法（负负压压计计·）压膜膜法法电阻阻法法1.张力力计计；；2.压力力变变送送器器；；3.测量量仪仪；；4.土壤壤。。张力力计计下下端端装装有有一一特特制制瓷瓷杯杯，，瓷瓷杯杯壁壁上上的的孔孔隙隙允允许许有有压压水水通通过过孔孔隙隙，，而而对对空空气气起起阻阻止止作作用用。。将将张张力力计计内内装装满满水水，，密密封封后后埋埋入入土土壤壤中中。。张张力力计计中中的的水水通通过过瓷瓷杯杯壁壁上上的的孔孔隙隙与与土土壤壤水水分分建建立立水水力力联联系系。。当当张张力力计计内内外外的的水水势势大大小小不不同同时时，，水水将将由由高高水水势势处处向向低低水水势势处处运运动动，，直直到到内内外外水水的的势势能能达达到到平平衡衡。。除除非非土土壤壤水水分分饱饱和和，，在在土土壤壤水水吸吸力力的的作作用用下下张张力力计计内内的的部部分分水水会会向向外外运运动动而而使使张张力力计计内内形形成成负负压压，，测测量量张张力力计计内内负负压压的的大大小小即即可可得得到到土土壤壤水水吸吸力力的的值值。。用用压压力力变变送送器器进进行行测测压压。。使用用的的压压力力变变送送器器主主要要是是压压力力表表和和压压阻阻式式压压力力传传感感器器。。分分人人工工读读数数和和自自动动测测量量两两种种形形式式。。测得得土土壤壤水水吸吸力力后后，，再再依依据据土土壤壤性性质质，，利利用用这这种种土土壤壤的的土土壤壤水水吸吸力力与与土土壤壤含含水水量量的的关关系系确确定定土土壤壤含含水水量量。。张力计（负压计）式土壤湿度仪仪简介雷达（微波））土壤湿度仪仪利用微波在土土壤中的传播播特性受土壤壤含水量影响响的原理可以以测量土壤含含水量。雷达达使用微波，，有时也把使使用微波的仪仪器称为雷达达土壤湿度仪仪。可以根据探测测器发出的电电磁波（微波波）在不同介介电常数的物物质中传播速速度（时间））的不同计算算土壤含水量量，如依靠反反射波测量，，这样的仪器器称为时域反反射仪（TimeDomainReflectometry,简称TDR）。如测量单向传传播速度，称称为TDT。也可以利用介介电常数不同同，探测器和和土壤构成的的电容不同，，测量其电容容，计算土壤壤含水量。称称为频域反射射仪（FrequencyDomainReflectometry,简称FDR）。从使用角度看看FDR和TDR差别不大。总的讲，TDR的性能优于FDR，但价格也贵贵些。时域反射仪（（TDR）的工作原理理电磁波在介质质中传播速度度V可用下式表示示：式中：C——电磁波在真空空中的传播速速度；ε——介质的介电常常数；μ——磁性常数。C为300000km/s。土壤的磁性性常数为1，由此：土壤中固体成成分占其容积积的50%左右，土壤固固体成分的介介电常数一般般为2，水的介电常常数约为80，因此土壤水水分数量的多多少对土壤的的介电常数影影响很明显。。不同质地土壤壤的介电常数数与土壤含水水量的关系可可以统一标定定。误差在5%以内。而且容容重、温度对对土壤的介电电常数与土壤壤含水量的关关系影响很小小。时域反射仪利利用上述原理理，测定电磁磁波在土壤中中传播一定距距离所需的时时间，求出土土壤的介电常常数，再根据据仪器中已标标定的土壤容容积水含量与与土壤介电常常数的关系推推求出土壤水水含量。时域反射仪仪（TDR）的性能特特点准确性分析析时域反射仪仪测量原理理准确，电电磁波传播播速度的影影响因素、、磁性常数数、介电常常数的物理理意义很明明确，只要要能准确测测量出传播播速度，就就可以得到到较准确的的土壤含水水量。所所以时域反反射仪的测测量准确性性比较高，，仪器指标标可达到2%。但实际应用用时，应该该标定使用用地点的土土壤容积水水含量与土土壤介电常常数的关系系，并要注