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土壤侵蝕動力動態變化過程集成系統與技術

[稿件來源]:土保所 [作者]: [發布時間]:2016-03-04


  
  該系統包括設置于室外的土壤濺蝕監測系統和降雨監測系統,土壤濺蝕監測系統包括濺蝕盤,設置在濺蝕盤固定平臺上,降雨監測系統為2D視頻雨滴譜儀(2D-VIDEO-DISTROMETER,2DVD),其設置在雨滴譜儀固定平臺上,濺蝕盤和2D視頻雨滴譜儀之間的直線距離為3—5m。
  2DVD視頻雨滴譜系統是由奧地利JOANNEUM RESEARCH公司與歐洲太空局/歐洲空間技術中心等機構研制的,由室外傳感器單元、室外電子單元和室內用戶終端三個部分組成。傳感器是由攝像頭和背光源組成,攝像頭將對測量區域的圖像進行線形掃描,將采集區域內的圖像傳到室外電子單元內處理存儲,然后發送到室內電腦內使用軟件分析。系統時通過兩個攝像頭對高速運動雨滴進行線形掃描,兩個發射器發射的水平光束呈90°,兩光束重疊部分為采樣區域,當降水粒子穿過采樣區域時,能過快速掃描圖像來獲取降水粒子的速度和三維形象等信息,然后利用體積積分和譜分布的方法,以定性定量來記錄和分析降水過程、監測降雨詳細情況。

技術特點
  (1)該項技術的土壤濺蝕監測系統包括三個濺蝕盤,分別為細沙濺蝕盤、未碾磨土濺蝕盤和碾磨土濺蝕盤;用于降雨監測的2D視頻雨滴譜儀內設有兩套雨滴成像系統,分別為雨滴影像成像系統和立方體形監測井;雨滴譜儀固定平臺和濺蝕盤固定平臺為水泥或鋼架制成的固定平臺。
  (2)通過土壤濺蝕監測系統采樣得到土壤濺蝕量A;通過2D視頻雨滴譜儀采集雨滴個數、雨滴質量和雨滴速度,計算得到采樣雨滴動能Ek;計算采樣土壤濺蝕量A和采樣雨滴動能Ek之間的關系表達式A=f (Ek);對特定區域進行實際土壤濺蝕量預測時,通過視頻雨滴譜儀采集實際雨滴參數,計算出實際雨滴動能,并將實際雨滴動能帶入表達式A=f (Ek),即可得到實際土壤濺蝕量。
  (3)雨滴動能的計算方法為,式中Ek為雨滴動能,i為雨滴的個數,mi 為第i個雨滴的質量,vi為第i個雨滴的速度。關系表達式A=f (Ek)為A=a + b·EkA,式中,ab為常數,e為指數。

技術指標
  土壤濺蝕監測系統:細沙濺蝕盤、未碾磨土濺蝕盤、碾磨土濺蝕盤
  降雨監測系統:2D視頻雨滴譜儀
  2D視頻雨滴譜儀各項技術指標:水平分辨率(水平像素寬度)0.18mm,垂直分辨率(垂直像素寬度)0.2mm(垂直速度<10m/s),垂直速度精度4%(垂直速度<10m/s),掃描區域:100×100mm,積分時間:15秒-12小時,電源:100-240V、50/60Hz、功耗300w,室外組件溫度范圍:0℃-+35℃,室內組件溫度范圍:0℃-+35℃,最大允許溫限:-20℃—+50℃,室外組件850×850×200mm,重量80kg
  可獲得土壤濺蝕量和雨滴動能,建立土壤濺蝕量A和采樣雨滴動能Ek之間的關系表達式A=f (Ek)。

  聯系人:劉洪鵠 027-82926670, 張平倉,027-82927550
責任編輯:羅玉蘭
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