土壤蒸渗蒸发量在线监测

时间：2025-07-07 涉川

方案介绍
土壤蒸渗蒸发过程是农田水分循环的重要环节，直接决定作物水分供应、生态环境水量平衡和灌溉水利用效率。通过建设土壤蒸渗蒸发量在线监测系统，采用动态称重法、微型气象监测、土壤水分监测等手段，实时掌握土壤表层和深层水分动态变化，科学评估蒸发、蒸腾、渗漏等水分收支情况，为精准农业管理、节水灌溉、生态修复和水资源保护提供技术支撑。

监测目标

持续监测作物根区及深层土壤的水分变化过程；
量化不同季节、气象条件下的蒸散发总量；
记录降水、灌溉、蒸发和渗漏等过程性水分变化；
辅助灌溉决策，提升水资源利用效率；
为生态环境水文循环、水资源管理提供科学依据。

需求分析
传统土壤水分采样法、蒸发皿法等方法存在数据间断、操作繁琐、空间代表性差、连续性弱等问题，难以满足现代农业对高时效、高精度、无人值守数据的需求。在线监测方案能够动态掌握不同作物、不同土壤类型、不同管理模式下的蒸散发规律，满足数字农业、生态水文、环境监测的实际应用需求。

监测方法

使用称重式蒸渗仪动态监测整体蒸发、渗漏过程；
通过土壤水分传感器在不同深度布设，监测土壤水分动态变化；
结合小型气象站实时获取降雨、光照、风速、温度、湿度等气象要素；
多源数据综合分析，计算蒸散发总量及水分收支平衡；
采用4G无线网络、LoRa或NB-IoT等方式远程实时传输数据至管理平台。

应用原理
通过称重法获取蒸渗桶水分总变化，通过渗漏水计量器测定深层渗漏量，结合降水和灌溉量，计算蒸散发量；同时利用土壤湿度剖面变化反映水分的垂向迁移过程；气象数据为蒸发模型提供气候参数支撑，综合实现土壤—作物—大气系统的动态水分平衡监测。

功能特点

动态监测蒸散发、渗漏全过程，反映完整水分变化；
支持多层土壤水分实时监测，揭示水分迁移规律；
全天候在线运行，具备无人值守功能；
无线远程传输，数据实时上传云平台；
可与灌溉、气象、水位等系统联动；
自动数据分析，生成水分收支报告；
高防护等级，适应田间、荒野等复杂环境。

硬件清单

称重式蒸渗仪
土壤水分传感器（分层布设）
气象参数监测设备（温度、湿度、风速、光照、降雨等）
渗漏水收集与计量模块
数据采集主机
无线传输模块（4G/NB-IoT/LoRa）
太阳能电源系统或市电供电装置

硬件参数（量程、精度）

蒸渗仪称重量程：0-500 kg，精度±0.01 kg
土壤水分量程：0%-100%，精度±2%（体积含水量）
渗漏水量程：0-50 L，精度±0.1 L
气象监测精度：符合气象行业标准
数据采样间隔：1分钟~1小时可调
工作温度：-40°C至+70°C
防护等级：IP65及以上
通信方式：RS485/Modbus、4G、LoRa、NB-IoT

方案实现

在农田、林地、生态恢复区等区域选取代表性点位安装设备；
配置多深度土壤水分传感器及蒸渗仪，采集完整水分动态；
将采集数据通过无线传输方式实时上报监测平台；
平台自动分析水分收支，绘制蒸散发趋势曲线、渗漏曲线；
可联动智能灌溉系统，根据水分亏缺自动控制灌溉。

数据分析

统计不同时间尺度（日、旬、月）蒸发、渗漏总量；
计算土壤剖面含水量变化与蒸散发的动态关系；
综合气象数据，分析蒸散发驱动因子；
评估不同作物、土壤、气候下的水分利用效率；
生成水分平衡报表与管理建议。

预警决策

支持水分亏缺、异常蒸散发率等阈值预警；
实时推送预警信息至手机、微信、管理平台；
可联动灌溉系统，实现水分补给自动调控；
异常数据记录、趋势分析，支持管理决策。

方案优点

数据连续、动态、精准，反映实际蒸渗蒸发过程；
支持远程无人值守，节省人力投入；
可集成于农业、林业、水利、环保等多行业；
模块化设计，方便扩展与维护；
适用于多类型区域（农田、荒漠、湿地、生态修复区）。

应用领域

农业灌溉管理
草原、林地、湿地生态水文研究
水资源高效利用调控
生态恢复区水循环过程分析
科研教学实验区

效益分析
可科学掌握农田及生态区的水分动态变化，优化灌溉计划，提高水资源利用率，降低水资源浪费，保护生态水文环境，促进节水型农业、绿色农业发展。

国标规范

GB/T 20481《水资源监测规范》
GB/T 26859《土壤水分动态观测方法》
GB/T 18834《农业气象观测规范》
SL 74《灌溉水量测算规范》
NY/T 3215《农田水分管理规范》

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