1 引言

流域蒸散量是流域水循環(huán)過(guò)程中重要的一環(huán)，流域?qū)嶋H蒸散量的研究更是流域水循環(huán)研究不可或缺的部分，它關(guān)聯(lián)著地氣系統(tǒng)的物質(zhì)與能量交換，影響著對(duì)區(qū)域氣候變化的預(yù)測(cè)，同時(shí)其變化又反映著區(qū)域生態(tài)與環(huán)境的改變。但由于其影響因素復(fù)雜，受實(shí)測(cè)資料少等客觀條件的影響，流域蒸散量的研究仍顯不足。

2 觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 目標(biāo)

ENVIdata-SFL流域?qū)嶋H蒸散量數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化原位測(cè)定系統(tǒng)主要基于流域的區(qū)域性特點(diǎn)，沿流域上中下游合理布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)原狀土柱挖取工具，快速便捷地將不銹鋼柱體埋設(shè)于觀測(cè)點(diǎn)；并沿土體剖面安裝土壤水溫、土壤水勢(shì)傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土體剖面不同深度的水分水勢(shì)變化情況；埋設(shè)于柱體外的參比水勢(shì)傳感器確保柱體內(nèi)外水勢(shì)控制一致；底部的高精度稱(chēng)重系統(tǒng)，實(shí)時(shí)稱(chēng)量土柱的重量變化，從而用于精確計(jì)算柱體的實(shí)際蒸發(fā)散。測(cè)量結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集器中，通過(guò)內(nèi)置的無(wú)線傳輸單元和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸及中心化分析處理，為外推和估算流域?qū)嶋H蒸散量、也可為基于遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)估算流域蒸散量方法的反演與驗(yàn)證提供精確可靠的基礎(chǔ)依據(jù)。

2.2 觀測(cè)/采樣點(diǎn)布設(shè)

在流域的上中下游各選取具有代表性的3個(gè)典型區(qū)域作為觀測(cè)點(diǎn)，安裝實(shí)際蒸散量實(shí)地測(cè)定單元，必要時(shí)可在流域3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)之間增加2個(gè)補(bǔ)充觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)數(shù)目，根據(jù)研究的目的和需要進(jìn)行調(diào)整。觀測(cè)點(diǎn)的選取要盡可能照顧到氣象地形、地貌。

2.4 觀測(cè)指標(biāo)

降雨量、滲透水量、土壤含水量、實(shí)地蒸發(fā)散量

2.5 觀測(cè)系統(tǒng)組成

ENVIdata-SFL流域?qū)嶋H蒸散量數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化原位測(cè)定系統(tǒng)由底部帶有水勢(shì)控制系統(tǒng)的不銹鋼土柱罐體、土壤水溫水勢(shì)傳感器、高精度稱(chēng)重單元、帶有無(wú)線傳輸功能的數(shù)據(jù)采集器、供電單元和野外原位安裝防護(hù)套件共同組成。

3 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)電纜或網(wǎng)線連接蒸滲儀的數(shù)據(jù)采集器和PC后可下載數(shù)據(jù)。蒸滲儀各參數(shù)計(jì)算如下：

1） 蒸散量

ΔS= W₄－W₃

式中：ΔS ——蒸散量，換算成mm；W₄ ——終點(diǎn)時(shí)間的柱體重量，g；W₃ ——開(kāi)始時(shí)間的柱體重量，g。

同時(shí)也可以根據(jù)以下水量平衡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行修正計(jì)算。

2） 水量平衡計(jì)算實(shí)際蒸散量

P—Sw—ET—ΔM=0

P—降雨量，Sw—滲透水量，ΔM—土壤含水量變化

3） 降雨量

P=W₂－W₁

式中：P——降雨量，g；W₂ ——結(jié)束時(shí)間的柱體重量，g；W₁——開(kāi)始時(shí)間的柱體重量，g。

4） 滲透水量

Sw=S₂－S₁

式中：Sw——滲透水量，g；S₂ ——結(jié)束時(shí)間的排水桶重量，g；W₁——開(kāi)始時(shí)間的排水桶重量，g。

5） 土壤持水量

將土壤剖面土壤含水量，輸入MLog 軟件，可得到任意土體的持水量ΔM。