Устройство для определения количествавлаги,испарившейся из почвы за суточныйпериод

(72) Автор, изобретения

Ж.-Д. Дандарон... I

Новосибирский сельскохозяйст ение-.институт (21) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА

ВЛАГИ, ИСПАРИВШЕЙСЯ ИЭ ПОЧВЫ ЗА СУТОЧНЫЙ

ПЕРИОД (дс о,ь4 дт) где й

F аидЬ

Изобретение относится к измере- нию физических величин, а более конкретно к измерению физического испарения воды под растительным покровом и может быть использовано

S в метеорологии и гидрологии и других отраслях знаний, а также при проектировании гидротехнических сооружений, осуществлении мелиоративных работ и сельскохозяйственном произ- ® водстве.

Известны приборы для измерения испаряемости по изменению содержания: солей в сосуде с водой, по понижению температуры данной массы воды в теплоизолированном сосуде Pl), Известные устройства, предназначенные дпя измерения испарения с водной поверхности и испаряемости, могут служить как приборы дпя определения испарения с поверхности влажной почвы, если их показания будут приведены к температуре поверхности окружающего прибор массива. Но испарение в естественных условиях, как правило, происходит при наличии на поверхности грунта просохшего слоя почвы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регистрации интенсивности испарения с поверхности почвы, содержащее датчик и измерительный прибор f2) . Устройство моделирует соотношение Боузна — радиационный баланс; — поток тепла в почву; — разности температуры и влажности воздуха на двух высотах; — удельная теппота испарения.

В этом способе на вход электронно-вычислительного устройства, осуществляющего определение отношения произведения двух величин к третьей, подаются электрические сигналы,пропорциональные соответственно вели85 I 235 4 тельного прибора, который зашунтирован переменным сопротивлением.

В устройстве моделируется формула

E ""

) (Ъ) — +Ъ

Of I

3 чинам (R-F), 6 E иьин+ 0,64bT. На выходе электронно-вычислительного устройства получаются сигналы, пропорциональные Е.

Соотношение Боуэна (1), Основанное на уравнении теплового баланса применительно к поверхности почвы, оправдано при испарении с поверхности влажной почвы. Испарение их почвы, как правило, происходит при на- 1О личин на поверхности почвы npocoxmего слоя, который, действуя как мульчслой, существенным образом уменьшает расход почвенной влаги на

1 физическое испарение. Испарение с поверхности влажной почвы представляет частный случай, когда толщина . просохшего слоя (о) равна нулю. В соотношении (1) не учитывается зависимость величины испарения от толщины просохшего слоя, образовавшегося на поверхности почвы, а также не учитывается влияние ветра на процесс испарения воды из почвы.

Поток тепла в почву (F) для 25 измерения испарения посредством электротехнической схемы, модели- ° рующей соотношение (1), опреде- ляет тепломером, образованным системой дифференциальных термопар, устанавливаемых в почве заранее на месте наблюдения. Электрические сигналы, пропорциональные разности температуры и разности влажности,передают по схеме двух дифференциаль- 35 ных мостов посредством двух сухих и двух смоченных термосопротивлений на уровнях 2 и 0,5 м над поверхностью почвы. Дифференциальные данные температуры и влажности при- 4 земного воздуха в силу того, что градиенты их малы, а процессы, происходящие в приземном воздухе, сложны, определяются разностными методамис большой погрешностью. 45

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены измери- 50 тель плотности насыщенных паров почвы, включающий источник тока, терморезистор и постоянное сопротивление, задатчик плотности пара в воздухе, включающий источник тока и переменное 55 сопроти ление, причем измеритель и задатчик плотности через переменный резистор включен на вход измери %& П1с ) О, (, 2)

О 1 где МŠ— количество влаги, испарившейся непосредственно из почвы за суточный период;

Я 5 (Yg ср ) плОтнОсть насыщенюйх паров при средней за суточный период температур,. (Vq 1 — на уровне нижнего края просохшего слоя почвы толщиною h плотность паров,содержащихся в приземном воздухе; об- коэффициент обмена;

Оо — коэффициент молекуляр= ной диффузии водяных паров в воздухе;

Р— пористость почвы;

Ч вЂ” скорость ветра; ggIINo — постоянные.

Формула (2) получена путем интегрирования (за суточный период) функ-. ции скорости испарения (первой компоненты ее Е ) вида где 0 — эффективный коэффициент диф- фузии волновых паров в почве;

cX (gj

t-время; - of. = — ..

Параметры и переменные, входящие в формулу, представляют величины, от которых непосредственно зависит испарение воды из почвы.

Способ измерения воды из почвы сводится к осуществлению посредством электротехнической схемы операций, . выраженных формулой (2).

Для этого вводят в почву терморезистор до уровня нижнего края просохшего слоя почвы, образовавшегося из поверхности грунта, и на основе того, что его электропроводность будет определяться той же температурой, что и плотность насыщенных паров на этом уровне почвы, получают ток, пропорциональный плотности паров на уровне нижнего края просохшего слоя почвы. От этого тока вычита ют ток, заданный пропорционально

5 851235 б

IIJloTHocTa паров, содержащихся в при- среднего значения, определяемого земном воздухе. Полученную разность по показаниям максимального и митоков преобразовывают в напрюкение, нимального термометров, установленкоторое делят на сумму сопротивле- ных на поверхности почвы, или re ний, одно из которых задают пропор- > по записи почвенного термографа. ционально отношению толщины просох- Для производства измерения испашего слоя почвы и ее пористости,а рения, происходящего непосредственно другое — обратно пропорционально из почвы, вводят зонд $ в почву скорости ветра над почвой, и в ре- до тех пор пока терморезистор 3 не эультате получают ток, по силе которо-!р окажется в области влажной почвы, ro отсичтывают по шкале электроиз- . примыкающей к просохшему слою, мерительного прибора величину ис- образовавшемуся на поверхности грунпарения воды непосредственно иэ почвы та, и получают иэ источника .! ток, за суточный период. Измеряется вели» пропорциональный плотности насыщенчина испарения воды иэ почвы за су- 1 ных паров на уровне нижнего края йроточный период через величины,от кото-. сохшего слоя почвы.Ток от источника рых непосредственно зависит физическое !О путем установления сопротивления испарение, происходящее помимо расте- !4 устанавливают пропорциональным ний. Плотность насыщенных паров плотностй паров в приземном возна уровне нижнего края просохшего g!! Ryxe. Токи от источников 1 и слоя почвы определяется посредством 10„ проходя через постоянное сотерморезистора. Для определения толщи" противление 2 навстречу друг другу ны просохшего слоя делают в почве создают на концах этого сопронеглубокий срез и по контрасту в цве- тивления разность потенциалов,. .те почвы определяют ее (сухая почва 25 пропорциональную разности между светлее влажной). Влажность приземио- плотностью насыщенных паров на го воздуха и скорость ветра будут из- уровне нижнего края просохшего вестными по материалам наблюдений слоя почвы и пяотностью паров в метеорологических станций. ° приземном воздухе. В результате

На чертеже изображено устройство. ЗО получается, что числитель формулы

Устройство состоит иэ источника („2) преобразован в напряжение, кототока 1, постоянного сопротивления рое в контуре измерения действуют

2 и термореэистора 3, замурованного как ЭДС. Для моделирования формулы в наконечнике 4, зонда 5, вводимого 2, когда ее числитель преобв почву при осуществлении измерения, g раэован в напряжение, достаточно

Глубину ввода зонда 5 до уровня ниж- сопротивление резистора 14 установить него края просохшего слоя почвы пропорциональным отношению толщиконтролируют по положению указателя ны пРосохшего слоя почвы к ее по6 на шкале 7, прикрепленной к стой- 7 Ристости, а сопротивление резистора ке 8. Последняя в свою очередв при- 4е 13 — обратно пропорциональным скороскреплена к пластинке 9, устанавли- ти ветра. В контуре измерения полуваемой при производстве измерения чают ток, пропорциональный величине на поверхности почвы. Еоитур saga- испарения воды непосредственно иэ ния плотности паров приземного воз- ;почвы эа суточный период, которую духа состоит из своего источника, 45 отсчитывают по шкале электроизмери10 тока., переменного резистора 1! тельного прибора 12. и постоянного сопротивления 2. Коа- устройство представляет малогатур измерения состоит из электро- баритный, легкий, простой в обращеиэмерительного прибора 12, шунти- нии прибор, применение которого ие рованного переменным резистором 13, зо связано с тем, что нужно проводить постоянного сопротивления 2 и пе- эараиее какие-либо мероприятия подременного резистора !4. Постоянное готовительного характера. Для измесопротивление 2 является общим для : рения величины испарения непосредвсех контуров. ственно из почвы не требуется ввоИзмерение испарения воды происхо- у дить в электротехническую схему, дящего непосредственно из почвы, осу- моделирующую формулу (2),влажность ществляют в момент прохождения суточ- нриземного воздуха и скорость ветным ходом температуры почвы своего pa. Изобретение позволяет исследоФормула изобретения

Составитель М. Кривенко

Редактор Т. Портная Техред С,Мигунова Корректор Н. Бабинец.

Заказ 6342/61 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ЯПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

85 вать испарение с поверхности значительного по площади массива и полу-. жть за короткье время данные, нужные при разработке гидротехнических сооружений и осуществлении мелиоративных работ.

Устройство для определения количества влаги, испариваейся из почвы за суточный период, содержащее измерительную схему с первичным преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены измеритель плотности насыщенных па1235 8 ров, выполненный в виде последовательно соединенных источника тока и терморезистора, эадатчик плотности пара в воздухе, выполненный в виде последовательно включенных источника тока и переменного резистора, причем измеритель плотности и задатчик плотности пара включены на вход измерительного прибора через последовательно включенные переменный и посто" янный резисторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

Ф 5229, кл. G 01 Н 25/00. 1941.

2.. Авторское. свидетельство СССР ,в" 124173, кл. G 01 N 1/00) 1955 (прототип).