GB/T 33705-2017 土壤水分观测 频域反射法

　　ICS 07 . 060 A 47

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33705—2017

　　土壤水分观测 频域反射法

　　Soilmoistureobservation—Frequencydomainreflectionmethod

　　2017-05-12 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33705—20 17

　　GB/T 33705—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国气象局提出。

　　本标准由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会(SAC/TC 507)归口 。

　　本标准起草单位：中国气象局气象探测中心、国家气象中心、河南省气象局、上海长望气象科技有限公司、中国华云技术开发公司、河南中原光电测控技术有限公司。

　　本标准主要起草 人：吴 东 丽、张 雪 芬、曹 婷 婷、王 柏 林、李 翠 娜、薛 红 喜、冶 林 茂、许 殿 义、惠 俭、王艳斌。

　　GB/T 33705—20 17

　　土壤水分观测 频域反射法

　　1 范围

　　本标准规定了采用频域反射法观测土壤水分的观测项 目 、选址要求、仪器要求、观测步骤。

　　本标准适用于频域反射法土壤水分自动观测站的建设、运行和维护。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 18185 水文仪器可靠性技术要求

　　QX 4—2015 气象台(站)防雷技术规范

　　SL 364—2006 土壤墒情监测规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　频域反射法 frequencydomainreflection

　　根据土壤中的水和其他电介质介电常数之间的差异的原理并采用频域反射测试技术测量土壤含水量的方法。

　　[GB/T 28418—2012,定义 3 . 2]

　　3.2

　　土壤水分 soilmoisture

　　田间土壤含水量及其对应的作物水分状态。

　　[SL 364—2006,定义 2 . 0 . 1]

　　3.3

　　土壤体积含水量 soilmoisturecontentbyvolume

　　土壤中水的体积与其总体积的比值，通常以百分数形式表示。

　　[SL 364—2006,定义 2 . 0 . 7]

　　3.4

　　土壤重量含水量 gravitymoistureofsoil

　　土壤中水的重量与干土重量的比值，通常以百分数形式表示。

　　[SL 364—2006,定义 2 . 0 . 6]

　　3.5

　　土壤相对湿度 relativemoistureofsoil

　　重量含水量占田间持水量的比值，通常以百分数形式表示。

　　[SL 364—2006,定义 2 . 0 . 9]

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　　3.6

　　土壤容重 soilbulkdensity

　　单位体积原状土烘干后的重量。

　　注：通常以克每立方厘米(g/cm3 ) 表示。

　　3.7

　　土壤水分总贮存量 totalstorageofsoilmoisture

　　一定深度(厚度)土层的土壤总含水量。

　　注 ：以水层深度毫米(mm)表示，取整数记载。

　　4 观测原理与项目

　　4 . 1 观测原理

　　根据传感器发出的电磁波在不同介电系数物质中的频率变化，测量土壤含水量的方法。

　　4 . 2 观测项目

　　仪器直接测量的为土壤体积含水量，导出量为土壤重量含水量、土壤相对湿度和土壤有效水分贮存量。

　　5 选址要求

　　5 . 1 观测地段选择要求

　　应符合以下要求：

　　— 能代表本地区的主要土壤类型和自然环境下土壤水分变化特征的地势平坦地块，山丘地区应避免选取沟底、山顶、斜坡和积水洼地等地块;

　　— 距离建筑物、道路、水塘等在 20 m 以上，远离河流、水库等大型水体;

　　— 作物观测地段，种植面积一般不小于 0 . 1 hm2 ;

　　— 固定观测地段，面积一般不小于 10 m×10 m;仪器安装位置必须为自然下垫面，非回填土;

　　— 观测地段不得随意改变，以保持土壤水分观测资料的一致性和连续性。

　　5 . 2 描述与记载

　　主要内容有：

　　— 观测地段所属行政区划，经纬度和海拔高度;

　　— 观测地段地形及地势、地貌;

　　— 观测地段类型、种植作物名称;

　　— 土壤质地、酸碱度;

　　— 灌溉条件、水源、地下水位深度;

　　— 土壤水文、物理特性测定值。

　　6 仪器要求

　　6 . 1 性能要求

　　见附录 A。

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　　6 . 2 仪器校准

　　仪器在正式使用前应根据土壤质地、酸碱度和站址环境等要素进行校准。

　　6 . 3 仪器安装

　　6 . 3 . 1 仪器布设要求

　　与场地内其他仪器应互不影响，便于操作并符合以下要求：

　　— 按照仪器使用说明书要求，在规定的位置安装设备;

　　— 数据采集箱在北边，传感器在南边;

　　— 传感器安装层数和深度应符合观测要求;

　　— 传感器和数据采集器应采用专用电缆连接，电缆不应架空敷设，可穿入电缆管内埋入电缆沟或安置在电缆井内;

　　— 将仪器置于围栏内并给出明显标识，避免遭受破坏;

　　— 仪器距观测场边缘护栏应不小于 1 m。

　　6 . 3 . 2 防雷要求

　　应符合 QX 4—2015 的相关要求。

　　6 . 3 . 3 时制与 日界

　　采用北京时，以 20 时为 日界。

　　6 . 3 . 4 系统维护

　　包括以下内容：

　　— 定期巡视观测场和仪器设备，对仪器外观和安装环境进行检查;

　　— 每年至少维护一次，宜在冬季或春季进行，内容包括：对传感器、采集器和整机进行现场检查，清洁维护;检查电源、线缆、地线、通信网络等连接状态;监视设备工作状况和 日志文件的保存情况等;

　　— 每年春季检查防雷设施，对接地电阻进行复测;

　　— 当土壤体积含水量测量结果小于 0 或大于或等于 60%时，应对通信线路和设备运行情况进行检查;

　　— 仪器应定期检定，周期为 2 年 。

　　7 观测步骤

　　7 . 1 参数设置

　　设置站点参数，包括区站号、纬度、经度、海拔高度和观测地段标示及土壤水分常数，包括土壤容重、田间持水量和凋萎湿度。

　　按照 SL 364—2006 中 4 . 3 的要求和方法进行。

　　7 . 2 数据采集和计算

　　观测仪实时自动采集土壤水分数据，每隔 1 min读取一次测量结果，每 10 个测量数据的算数平均作为该 10 min 的观测值，每 6 个 10 min观测值的算数平均作为该小时观测平均值。

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　　7 . 3 数据处理

　　以测量的土壤水分体积含水量为基础，根据预先输入的被测土壤参数，按照相关公式计算土壤重量含水量、土壤相对湿度和土壤水分有效贮存量，导出量，按照附录 B提供的公式计算。

　　7 . 4 数据存储

　　推荐存储整点的观测数据，储存的总时间由业务需要和计算机容量确定。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)仪器性能指标

　　土壤水分观测仪性能指标要求如表 A. 1 所示。

　　表 A.1 土壤水分观测仪性能指标要求

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　土壤含水量相关要素计算公式

　　B.1 土壤重量含水量

　　由仪器的直接测量结果导出，用土壤体积含水量与土壤容重的比值表示，用式(B. 1)计算：

　　…………………………( B.1 )

　　∞ —土壤重量含水量，% ;

　　Q —土壤体积含水量，% ;

　　ρ —地段实测土壤容重，单位为克每立方厘米(g/cm3 ) 。

　　B.2 土壤相对湿度

　　由仪器的直接测量结果导出，用重量含水量占田间持水量的百分比表示，用式(B. 2)计算：

　　R …………………………( B.2 )

　　R —土壤相对湿度，%，取整数记载;

　　∞ —土壤重量含水量，% ;

　　fc — 田间持水量(用重量含水量表示)，% 。

　　B.3 土壤水分贮存量

　　土壤水分贮存量指一定深度(厚度)的土壤中总的含水量，以水层深度 mm 表示用式(B. 3)计算：

　　v= ρ × h × ∞ × 10 …………………………( B.3 )

　　v —土壤水分总贮存量，单位为毫米(mm),取整数;

　　ρ —地段实测土壤容重，单位为克每立方厘米(g/cm3 ) ;

　　h —土层厚度，单位为厘米(cm) ;

　　∞ —土壤重量含水量，% 。

　　B.4 土壤有效水分贮存量

　　土壤有效水分贮存量是指土壤中含有的大于凋萎湿度的水分贮存量，用式(B. 4)计算：

　　u= ρ × h × ( ∞ -∞k)× 10 …………………………( B.4 )

　　u —有效水分贮存量，单位为毫米(mm) ;

　　ρ —地段实测土壤容重，单位为克每立方厘米(g/cm3 ) ;

　　h —土层厚度，单位为厘米(cm) ;

　　∞ —土壤重量含水量，% ;

　　∞k —凋萎湿度(用重量含水量表示)。

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 28418—2012 土壤水分(墒情)监测仪器基本技术条件

　　[2] QX/ T 75—2007 土壤湿度的微波炉测定

　　[3] 中国气象局 .自动土壤水分观测规范(试行)2010 .