更新時間：2008-06-11 09:20 來源： 作者: 閱讀：2083 網友評論0條

SCPS 水土流失監測管理系統是由SCPS水土流失監測管理軟件以及若干數據測量、采集單元組成。各單元通過原位或者取樣對氣象、降雨、土壤物理特性、坡面徑流和流量、水質等參數進行測量，然后匯集到監測管理軟件，監測管理軟件針對數據進行綜合測試分析，動態監測水土的流失情況，并對所有監測信息進行管理。

系統組成：

一、SCPS水土流失監測管理平臺

1.1、SCPS水土流失監測管理軟件

該軟件通過收集各單元的各項數據，進行整理、綜合分析，結合監測地區的其他物理特性，對水土流失進行監測、管理，并對所有信息進行上報，從而為農業以及其他部門提供相關的參考資料，指導環境的保護以及修復。

二、取樣單元

2.1、手動環境土壤取樣部件

8.26cm環境取樣套件，包括：8.26cm不銹鋼常規鉆頭，8.26cm不銹鋼泥鉆頭，8.26cm不銹鋼沙鉆頭，5.08cmx15.24cm分裂芯取樣器，滑動錘，3個121.92cm的不銹鋼延長桿，不銹鋼十字手柄，萬用扳手，5.08cmx30.48cm不銹鋼刷，2個新月型扳手，防撞便攜箱。

2.2、手控分層地表水取樣部件

通過手動控制閥門的開關，可以在任一深度去地表水的水樣，最深25’，給進一步的研究提供幫助。

三、土壤物理特性監測單元

3.1、TDR土壤水分測量部件（測量土壤水分）

表層傳感器測量范圍：0-100％

表層傳感器測量精度: 1％（0-40％時），2％（40-70％時）

表層傳感器電導率適用范圍：0..2dS/m容積水電導率，

0..10dS/m孔隙水電導率

表層傳感器重復測量精度：±0.3 ％

剖面傳感器測量范圍: 0—60％

剖面傳感器測量精度: 2％（0-40％時），3％（40-60％時）

剖面傳感器電導率適用范圍：0..2dS/m容積水電導率，0..10dS/m孔隙水電導率

3.2、土壤入滲測量部件（測量土壤導水率）

滲透室直接位于土壤表面，無需專門接觸層，也不需要土壤表面預處理

滲透室壓力由“馬里奧特”供水系統調節

土壤表面上壓力可以在零和任何負壓間調節，直到土壤起泡點

土壤表面上壓力及起泡點可以通過U型管壓力計直接測量出來，且精度達到1毫米

導水率的計算基于WOODING平衡方程

“馬里奧特”供水系統：容積5升

小滲透室：直徑16厘米

大滲透室：直徑24厘米

U型管壓力計：+25厘米... 0 ... -25厘米

3.3、土壤水分特征曲線測量部件（測量土壤水分特征曲線）

受水壓平衡時間限制壓力設定不同壓力梯度；

水分變化曲線的累積，當前壓力階段自動更新曾現LCD圖表；

在LCD圖表上用戶可在任何時間能檢查過程參數；

流量數據可以用來估算非飽和導水率；

提供土壤滯后作用的數據；

在測試期間土樣不受擾動；

稱重誤差可以消除；

達四次連續干濕循環；

在每個壓力階段系統都達到平衡；
壓力增量高達50個梯度，每個梯度調整1mm增量，1~1000mm

流量測量精度 0.1ml

每次試驗土樣數 1個

每次實驗時間 取決于土樣類型，一般為幾天時間

干濕循環次數1到4次

3.4、多參數土壤監測部件（測量土壤溫度、水分、電導率）

介電常數測量范圍：1-78（空氣為1，蒸餾水為78），精度：±1.5％ 或 ±0.2；

土壤水分測量范圍：0-飽和，精度：±3％Vol 典型

電導率測量范圍：0.01-1.5 S/m，精度：優于± 2.0％ 或 ±0.005S/m

溫度測量范圍：-10 - 65℃，精度：±0.1℃

四、水質監測單元

4.1野外水質測量部件（測量各種水質）

水位 0-5/10/20/30m   最大500m ±0.1％ 溫度 -5-50℃ ±0.1℃ 電導率 0-200ms/cm ±0.5％ 總鹽 0-70 ±0.2(<16)   ±0.8％(>16) TDS 0-200000ppm 　 溶氧 0-40mg/L ±0.5％ 或0-400％ pH值 0-14 ±0.1pH 氧化還原電位 ±1200mV ±10mV 濁度 0-1000NTU ±0.3NTU(0-10NTU) ±3％(10-1000NTU) 硝酸鹽 0.4-60000mg/l ±2mg-40mg/l 銨電極 0.2-18000mg/l ±2mg/l(<40mg/l)   ±5％(>40mg/l) 氨電極 0.01-17000mg/l ±2mg/l(<10mg/l)   ±2％(>10mg/l) 葉綠素 0.03-500μg/l ±0.1μg/l (<3μg/l)  ±3％(>3μg/l) 若丹明 0.04-1000ppb RWT ±0.02μg/l (<6μg/l)  ±3％(>6μg/l) 藻類 150-2000000cell/ml ±500cell/ml(0-1500cell/ml) ±3％(>1500cell/ml) 氯化物 1-35000mg/l ±2mg/l(<40mg/l)   ±5％(>40mg/l) 鈉離子 0.02-20000mg/l ±2mg/l(<40mg/l)   ±5％(>40mg/l) 鈣離子 0.5-40000mg/l ±2mg/l(<40mg/l)   ±5％(>40mg/l) 鉀離子 0.4-39000mg/l ±2mg/l(<40mg/l)   ±5％(>40mg/l) 氟化物 0.2-20000mg/l ±2mg/l(<40mg/l)   ±5％(>40mg/l)

五、地表徑流單元

5.1水蝕測量部件（監測水蝕情況）

用于徑流場收集徑流樣品、徑流流速與流量的測量；

用于小范圍山體滑坡徑流監測；

用于地質災害研究；

用于水利學試驗研究；

用于生態學野外監測；

用于林業生態系統恢復研究；

用于山體小流域水利變化研究等。

本部件應用一種導流分散裝置，測量與收集試驗樣品，研究徑流物的成分，同時利用自動采集器記錄徑流發生的時間，測量徑流量與

徑流強度。

記錄與侵蝕過程相關的水利學參數；

記錄表層徑流的開始時間和強度，自動間隔采樣，采集的樣品可以用于徑流物和沉淀物的濃度分級，可收集沉淀物；

軟件可以控制并記錄相應的采樣瓶收集的量與階段。

根據選配的硬件不同可以采用徑流量分配器，可在單個測點采樣，也可在3 公頃范圍內的集水處采樣；

導流槽3米，分為兩個部分，下部口徑為：35mm，上部口徑為：52mm；

流量測量裝置分為兩個，一個為1升，另一個為3升；

六、氣象監測單元

6.1氣象參數監測部件（測量多種氣象參數）

風向：測量范圍：0-360°（1°電子補償）；精度：±2°；啟動風速：0.6 m/s

風速傳感器：測量范圍：0.5-60m/s；

溫度：測量范圍：-40到+60℃；精度：±0.2℃；分辨率：0.1℃

相對濕度：測量范圍：0-100％；精度：<±2％；分辨率：0.3％；

總輻射：光譜范圍：400-1050nm；測量范圍：0-2000 W/m2；精度：±3％；敏感度：典型10uV/W/m2；反應時間：3us；工作溫度：-10

到+60℃

水位傳感器、蒸發皿（E601）

七、風蝕監測單元

7.1風蝕測量部件（監測風蝕情況）

自動沉淀物收集器

風剖面沉淀物隨時間變化的累計量

分析風蝕物的成分

可選部分：

取樣單元：

預打孔動力土壤取樣部件

快速取樣套件內包括需要快速鉆孔9英尺深（依賴于土壤條件），可以垂直或者有角度的鉆洞。鉆頭的基底部分由鎢碳化合物所制，增加抗磨性。組件包括：Bosch充電鉆1個，直徑為2英寸3英尺長的內絲螺紋刨光尖頭1個，兩個直徑為2英寸3英尺長內絲延長桿，三個4英寸延長桿，碳化物鉆頭，直徑1-1/2英寸6英寸長的取樣器一個，滑動錘一個，螺旋鉆適配器，清除土壤刷，充電鉆攜帶包，其他配件裝載塑料箱。

土壤物理特性監測單元

土壤粒徑分析部件（測量土壤粒徑）

采用國際土壤學會唯一承認的測量原理：沉降法

土壤懸浮液攪拌時間、溫度（25℃）、沉降時間、樣品抽取深度及移液量自動精確控制

1天可以自動完成12個樣品4個粒徑范圍的測量

操作臂：X-axis: 1290mm，Y-axis: 990mm， Z-axis: Z1（自動攪拌軸）: 790mm、 Z2（移液管軸）: 490mm

測量標準（25℃）

?美國標準（ASTM）：F1：20cm80s；F2：10cm6h52m52s

?歐洲標準（DIN ISO）：F1：20cm49s； F2：10cm4m7s；F3：10cm45m52s；F4：10cm6h52m50s

離子分析部件（測量各種離子濃度）

該部件用于測量水、廢水、土壤、植物、飲料、工業樣品。如用于水、廢水的以下參數測量

以下為可供選擇的參數以及相關指標

指標 方法序號 參考標準 比色管 檢測范圍 檢測限 Alkalinity堿度   EASY-Alk-01 EPA n. 310.2 10 mm; 0 – 200 mg/l 4 ppm N-NH3氨態氮 EASY-NH3-01 EPA n. 350.1; 10 mm; 0 – 0.5/1/2/10 mg/l 0.016 ppm Cl-氯離子 EPA n. 325.2; EASY-Cl-01 10 mm; 0 –100/300/600 mg/l 1.6 ppm Cr6+六價鉻 3500-Cr D. EASY-Cr-01 10 mm 0 – 0.1/0.5/1.0 mg/l  0.0014 ppm Cyanide氰化物 EPA n. 335.2)   EASY-Cn-01 10 mm; 0-0.5/1 mg/L 0.009 ppm Hardness硬度 EPA n. 130.1; EASY-Hard-01 10 mm 0 – 40/200 mg/l 6 ppm Fe2+可容鐵 N/A EASY-Fe-01 10 mm 0 –1/5 mg/l 0.05 ppm N-NO2亞硝酸鹽 EPA n. 353.1; EASY-NO2-01 10 mm; 0 – 0.2/0.5/2/5 mg/l N-NO2; 2 ppb 硝酸鹽+亞硝酸鹽 ，肼還原 EPA n. 353.1; EASY-NO3-01 10 mm 0 – 10/15/30/60 mg/l 0.09 ppm 硝酸鹽+亞硝酸鹽，鎘柱還原 EPA n. 353.2;   EASY-NO3-01   10 mm Range 0 – 5/15/30/60 mg/l N-NO3; 0.03 ppm P-PO4磷酸根 EPA n. 365.1; EASY-PO4-01 10 mm 0 –1/5 mg/l 0.006 ppm Phenols酚 EPA n. 420.2) EASY-Fen-01 20 mm; 0 – 0.5/1 mg/l; 0.006 ppm Silicate硅酸鹽 EPA n. 370.1; EASY-SiO2-01 10 mm; 0 –10/60 mg/l SiO2; 0.3 ppm TP總磷 EPA n. 365.3; EASY-TP-01 10 mm; 0 –1/5/10 mg/l 0.028 ppm TN總氮 EPA n. 351.2; EASY-TN-01 10 mm; 0 –5/10/20/30 mg/l 0.15 ppm

微地貌成像單元

地貌成像部件（地貌成像）

用于評估土壤的水蝕和風蝕情況以及水流的影響；用于研究表面水流、氣體交換和滲透；考察土壤保水能力，研究種床、地理統計、粗糙度、濕度等。確定土質的物理和化學特性前后，分析土壤的性能總會受到因確定土質物理和機械性能而導致的機械限制。用于評價最初和最終條件的手段，能夠得到土壤的高度、土壤濕度、表面規則性、宏觀孔性（土壤樣本中的顆粒尺寸分布）、粗糙度等這些參數。

最長測量時間：2.5小時（面積1m2，步長5mm時）

激光測距器分辨率：+/- 1mmZ軸分辨率：+/- 2mmX、Y軸分辨率：+/- 2mm不受被測物顏色的影響白天測量，日光下測量 不受空氣溫度的影響可在海拔0-3000m測量

國外應用：

LITERATURVERZEICHNIS (STAND: 26.01.99)

AIMONE-MARTIN， C.T.; ORAVECZ， K.I. & NYTRA， T.K. (1994): TDR calibration for quantifying rock mass deformation at the wipp-site， Carlsbad， NM.- Symp. on TDR in environmental， infrastructure， and mining applications， 07.-09.09.1994， Evanston， Ill.， U.S. Bureau of Mines Spec. Publ. SP 19-94: 507-517.

ALHARTHI， A. & LANGE， J. (1987): Soil water saturation: Dielectric determination.- Water Resour. Res.， 23(4): 591-595.

ALTESE， E.; BOLOGNANI， O. & MANCINI，M. (1996): Retrieving soil moisture over bare soil from ERS 1 synthetic aperture radar data: Sensitivity analysis based on a theoretical surface scattering model and field data.- Water Resour. Res.， Vol. 32， No. 3: 653-661.

AMATO， M. & RITCHIE， J.T. (1995): Small spatial scale soil water content measurement with TDR.- Soil Sci. Soc. Am. J.， 59: 325-329.

ANDERSON， D.C.; BROWN， K.W. & THOMAS， J.C. (1985): Conductivity of compacted clay soils to water and organic liquids.- Waste Managem.and Res.， 3: 339-349.

ANNAN， A.P. (1977): Time-domain reflectometry - Air-gap problem for parallel wire transmission lines.- Report of Activities， Part B; Geol. Surv. Can. Pap.， 77(1B): 55-58.
 

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