Trạm quan trắc độ ẩm đất tự động: Cách xác định năng lực tưới tiêu và đánh giá hạn hán

Công suất cánh đồng là cơ sở quan trọng để phân tích độ ẩm đất, lập kế hoạch tưới tiêu và đánh giá hạn hán. Nếu không có giá trị công suất cánh đồng đáng tin cậy, đánh giá độ ẩm tương đối của đất và hạn hán có thể trở nên không nhất quán giữa các địa điểm.

Một phương pháp thực tế để sử dụng trạm quan trắc độ ẩm đất tự động để xác định công suất hiện trường tuân theo quy trình làm việc sau: chọn một trạm ổn định, bão hòa đất xung quanh cảm biến ống, ngăn bay hơi, ghi lại dữ liệu hàng giờ và sử dụng phương pháp cong để xác định giá trị độ ẩm cân bằng.

Phương pháp đo lường và tham chiếu tiêu chuẩn

Các phương pháp phổ biến bao gồm đo lường hiện trường và đo lường trong phòng thí nghiệm. Các phương pháp thực địa bao gồm lượng mưa tự nhiên và ngập lụt khung. Các phương pháp phòng thí nghiệm bao gồm hộp cát, Wilcox và phương pháp màng áp lực. Đối với các trạm độ ẩm đất tự động, phương pháp tham chiếu là xác định công suất ruộng đất NY / T 3678-2020 bằng phương pháp dụng cụ ngập nước khung.

Quy trình thực địa sử dụng trạm tự động

Lựa chọn địa điểm

Chọn một cánh đồng đại diện cho kết cấu đất địa phương, điều kiện canh tác cây trồng và quy mô trồng nhất định. Tránh các vị trí dốc và sườn núi. Việc tiếp cận nước phải thuận tiện vì quá trình ngập lụt cần đủ nước.

Thiết lập khung và kè

Xây dựng một bờ kè hình vuông xung quanh đầu dò cảm biến ống. Thiết lập cánh đồng thực tế sử dụng kè 2 m x 2 m, cao khoảng 30cmvà chiều rộng đáy 30cm. Một khung gỗ được đặt ở vị trí cảm biến trung tâm để tạo thành khu vực thử nghiệm đồng thời tránh làm hỏng cáp.

Lũ lụt và che phủ

Trước khi tưới, đặt cỏ khô, rơm rạ hoặc các vật liệu khác lên bề mặt để giảm xáo trộn cấu trúc đất. Lượng nước ước tính khoảng 1,4 m³ đối với đất cát và 1,8 m³ đối với đất thịt hoặc đất sét. Sau khi ngập lụt, phủ rơm rạ và màng nhựa lên khu vực để giảm bốc hơi và xâm nhập mưa.

Thu thập dữ liệu và tính toán độ cong

Giữ cho trạm quan trắc hoạt động trước và sau lũ lụt. Thu thập hàng giờ từ cảm biến nhiệt độ và độ ẩm đất của ống cung cấp dữ liệu cần thiết để tính toán. Vẽ đồ thị độ ẩm của đất so với thời gian, tính toán độ cong và xác định điểm mà độ cong trở nên gần như nằm ngang. Giá trị độ ẩm tương ứng được lấy làm công suất hiện trường.

Tại sao năng lực hiện trường lại quan trọng trong các dự án giám sát

Công suất đồng ruộng là hàm lượng nước trong đất tương đối ổn định được duy trì sau khi tưới đủ hoặc kết tủa, thoát nước và ngăn ngừa bay hơi. Điều này rất quan trọng đối với các chỉ số hạn hán vì nó cung cấp một điểm tham chiếu cục bộ để giải thích dữ liệu độ ẩm của đất.

Đối với một nhà tích hợp hệ thống, công suất hiện trường không chỉ là giá trị của phòng thí nghiệm. Nó ảnh hưởng đến ngưỡng báo động, quyết định tưới tiêu và liệu có thể so sánh các trạm quan trắc khác nhau hay không.

Tại sao phương pháp này cải thiện giá trị dữ liệu

Nhiều dự án độ ẩm đất dừng lại ở việc hiển thị giá trị phần trăm. Kiểm tra năng lực thực địa làm cho những giá trị đó có ý nghĩa hơn vì nó tạo ra đường cơ sở đất-nước cục bộ. Hai cánh đồng có thể hiển thị cùng một hàm lượng nước thể tích nhưng có lượng nước cây trồng khác nhau nếu kết cấu và cấu trúc của chúng khác nhau.

Đối với các huyện thủy lợi, công suất hiện trường hỗ trợ thiết lập ngưỡng tốt hơn. Để theo dõi hạn hán, nó giúp chuyển đổi độ ẩm thô thành các chỉ số độ ẩm tương đối. Đối với các trạm nghiên cứu, nó cung cấp một phương pháp được lập thành văn bản có thể được lặp lại hoặc kiểm tra.

Mẫu bản ghi trường

Cách sử dụng kết quả sau khi đo

Sau khi xác định được dung lượng trường, giá trị phải được ghi vào trạm file và được sử dụng khi đặt ngưỡng cảnh báo. Ví dụ, cảnh báo tưới tiêu, cảnh báo hạn hán và tính toán độ ẩm tương đối nên tham khảo đường cơ sở công suất cánh đồng địa phương thay vì giá trị chung được sao chép từ loại đất khác. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các huyện thủy lợi, trang trại đất khô và mạng lưới giám sát bao gồm một số kết cấu đất.

Kết quả cũng nên được xem xét khi độ sâu rễ cây thay đổi hoặc khi cảm biến được di chuyển. Công suất trường thuộc về hồ sơ đất và điều kiện lắp đặt, không chỉ đối với mô hình cảm biến. Nếu trạm được di dời, giá trị trước đó không nên được sử dụng lại mà không xác minh.

Cách kết nối công suất ruộng với ngưỡng tưới

Sau khi xác định giá trị công suất ruộng, ngưỡng tưới có thể được viết dưới dạng quy tắc dự án. Ví dụ, người vận hành có thể xác định dải cảnh báo dưới phạm vi độ ẩm làm việc của cây trồng và dải trên sau khi tưới. Giá trị chính xác nên được thiết lập theo cây trồng, kết cấu đất và giai đoạn sinh trưởng, nhưng công suất ruộng cung cấp điểm tham chiếu để xây dựng các quy tắc đó.

Đây là lý do tại sao không nên chấp nhận trạm độ ẩm đất chỉ bằng cách kiểm tra xem dữ liệu có xuất hiện trực tuyến hay không. Chủ sở hữu nên xác nhận liệu dữ liệu có thể hỗ trợ các quyết định tưới tiêu, báo cáo hạn hán và so sánh sau này giữa các cánh đồng hay không. Nếu dự án bao gồm nhiều trạm, mỗi loại đất đại diện phải có đường cơ sở được lập thành văn bản riêng.

Kịch bản ứng dụng và giá trị kỹ thuật

Mạng lưới giám sát hạn hán

Thử thách trang web: Các trạm khác nhau yêu cầu đường cơ sở địa phương tương đương.

Kế hoạch tích hợp hệ thống: Xác định công suất cánh đồng cho các loại đất đại diện và áp dụng nó cho các ngưỡng trạm.

Giá trị người dùng: Các chỉ số hạn hán trở nên nhất quán và dễ bảo vệ hơn.

Quản lý khu thủy lợi

Thử thách trang web: Các quyết định tưới tiêu yêu cầu các giá trị tham chiếu nước trong đất.

Kế hoạch tích hợp hệ thống: Sử dụng dữ liệu trạm tự động để xác định dung lượng trường cục bộ và phản hồi vùng gốc.

Giá trị người dùng: Lập lịch trình nước có thể dựa trên hành vi của đất đo được.

Trang trại nghiên cứu và trình diễn

Thử thách trang web: Lấy mẫu thủ công không thể cung cấp đủ chi tiết thời gian.

Kế hoạch tích hợp hệ thống: Sử dụng hồ sơ tự động hàng giờ trong quá trình thoát nước và phân phối lại.

Giá trị người dùng: Các nhà nghiên cứu có thể xác định trạng thái cân bằng rõ ràng hơn.

Chấp nhận trạm độ ẩm đất dài hạn

Thử thách trang web: Một trạm có thể trực tuyến nhưng không được hiệu chỉnh với đất địa phương.

Kế hoạch tích hợp hệ thống: Bao gồm kiểm tra công suất hiện trường và hiệu chuẩn cảm biến trong chấp nhận.

Giá trị người dùng: Dự án cung cấp giải thích độ ẩm có thể sử dụng, không chỉ dữ liệu trực tuyến.

Nguyên nhân phổ biến của kết quả công suất hiện trường không đáng tin cậy

• Kiểm tra quá sớm sau khi lắp đặt cảm biến, trước khi đất xung quanh đầu dò ổn định.

• Sử dụng một trang web không đại diện cho kết cấu đất trang trại.

• Làm hỏng cáp cảm biến hoặc làm xáo trộn đất thử nghiệm trong quá trình thiết lập khung.

• Cho phép bay hơi hoặc xâm nhập mưa trong quá trình phân phối lại.

• Thiếu dữ liệu trong khoảng thời gian đường cong độ ẩm đạt đến trạng thái cân bằng.

Sản phẩm dự án cho nhà thầu

Một sản phẩm hoàn chỉnh phải bao gồm ID trạm, độ sâu lắp đặt, ảnh trường, hồ sơ lũ lụt, dữ liệu thô hàng giờ, đường cong độ ẩm, kết quả tính toán độ cong và giá trị công suất trường cuối cùng. Điều này biến phép đo thành một tài liệu dự án có thể truy xuất nguồn gốc mà chủ sở hữu hoặc nhà tư vấn kỹ thuật có thể xem xét sau này.

Hướng dẫn lựa chọn

• Sử dụng các trạm ổn định với thời gian lắp đặt lâu để giảm xáo trộn đất.

• Ưu tiên cảm biến ống nơi yêu cầu dữ liệu cấu hình đa độ sâu.

• Xác nhận khoảng thời gian xuất dữ liệu và dấu thời gian trước khi kiểm tra lũ lụt.

• Tránh đo trong thời gian đóng băng đất.

• Lập kế hoạch ít nhất một thí nghiệm hiệu chuẩn cho cảm biến ống.

Ghi chú tích hợp hệ thống

Trạm phải duy trì liên lạc trong toàn bộ thử nghiệm. Nếu mạng không ổn định, nên bật bộ nhớ cục bộ. Độ sâu cảm biến, khối trường, loại đất, khối tưới và thời gian phủ phải được ghi lại trong hồ sơ dự án.

Câu hỏi thường gặp về quyết định dự án

Q1: Năng lực hiện trường trong quan trắc đất là gì?

A: Công suất hiện trường là hàm lượng nước trong đất ổn định sau khi đủ làm ướt, thoát nước và ngăn ngừa bay hơi.

Q2: Tại sao công suất cánh đồng lại quan trọng đối với việc tưới tiêu?

Trả lời: Nó cung cấp một tham chiếu cục bộ cho các ngưỡng tưới thay vì dựa vào tỷ lệ phần trăm độ ẩm chung.

Câu hỏi 3: Phương pháp nào được tham chiếu để thử nghiệm thực địa?

Trả lời: NY / T 3678-2020 được tham chiếu để xác định công suất mỏ đất bằng phương pháp thiết bị ngập lụt khung.

Q4: Tại sao sử dụng trạm độ ẩm đất tự động?

Trả lời: Dữ liệu trạm hàng giờ cung cấp đường cong thời gian độ ẩm dễ phân tích hơn so với các kết quả đọc thủ công rải rác.

Q5: Thiết lập trường nào được sử dụng xung quanh cảm biến?

A: Một bờ kè vuông xung quanh đầu dò cảm biến ống bảo vệ khu vực thử nghiệm và ngăn ngừa thất thoát nước.

Q6: Lượng nước tưới thường được ước tính là bao nhiêu?

Trả lời: Ước tính thực tế là khoảng 1,4 m3 đối với đất cát và 1,8 m3 đối với đất thịt hoặc đất sét, được điều chỉnh tại chỗ.

Q7: Giá trị cuối cùng được chọn như thế nào?

Trả lời: Phương pháp cong xác định điểm mà đường cong độ ẩm của đất đạt đến trạng thái cân bằng sau khi thoát nước.

Q8: Điều gì có thể làm cho kết quả không đáng tin cậy?

Trả lời: Sự xáo trộn lắp đặt gần đây, lựa chọn địa điểm kém, hư hỏng cáp, bay hơi, xâm nhập lượng mưa hoặc thiếu dữ liệu hàng giờ có thể làm giảm độ tin cậy.

Q9: Các nhà thầu nên cung cấp những sản phẩm nào?

A: Cung cấp ID trạm, độ sâu cảm biến, ảnh trường, hồ sơ lũ lụt, dữ liệu thô, phân tích đường cong và giá trị dung lượng trường cuối cùng.

Q10: Khi nào giá trị nên được kiểm tra lại?

A: Kiểm tra lại khi cảm biến được di chuyển, điều kiện đất thay đổi đáng kể hoặc trạm quan trắc được xây dựng lại.

Tóm tắt

Đo công suất hiện trường biến trạm độ ẩm đất tự động từ thiết bị hiển thị dữ liệu thành công cụ quyết định đất-nước. Phương pháp lũ lụt có kiểm soát, dữ liệu hàng giờ và tài liệu cẩn thận giúp người mua xây dựng hệ thống đánh giá hạn hán và tưới tiêu đáng tin cậy hơn.