[发明专利]高坝水库消落带土壤水分监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤检测技术领域，特别是属于一种高坝水库消落带土壤水分监测系统及其监测方法。

背景技术

中国进入新世纪以来，水库大坝建设数量迅猛增加，据《2014年全国水利发展统计公报》，我国水电建设装机容量已突破3亿千瓦。大规模水电开发，伴随产生位于水库两侧，受陆生生态系统和水生生态系统交替控制的区域，即水库消落带。对于坝高在70m以上，库容大于1亿m3的高坝大库，如三峡水库、小湾水库、糯扎渡水库等，其消落带范围均在30m以上，导致环境和生态问题更为凸显。高坝大库蓄水后，蓄水位以下坡面原生植被不适应新生境而逐渐消亡，消落带呈裸坡状态，进而造成库岸地质灾害频发，土壤侵蚀异常强烈，库区景观质量下降等，受到当地政府和国家关注。

因此，消落带形成后，需进行消落生态系统恢复和保护，以防止土壤流失、库岸崩塌和滑坡等问题。其中，植被恢复和重建是消落带生态系统恢复和保护重点。而消落带土壤表层水是消落带植被生存的基本生活条件，同时是严重制约消落带人工植被恢复的重要因子。通过开展消落带土壤表层水分监测，以便进行消落带土壤水分波动范围和时间分区，对选择相应阶段植被种类具有重要理论和实际意义。但如西南地区水库消落带，具有坡度大、范围高、淹没时间长达半年、土壤侵蚀严重等特点，人为定期前往消落带进行观测困难且耗力大。急需一种消落带土壤水分表层系统监测装置，能够在各类型消落带实测表层土壤水分数据，完成消落带土壤表层水分无人定点观测，实现长期系统化监测。

现有的土壤水分监测仪，可进行土壤水分快速读取，对落后的传感器、电路设计及装置结构进行了一定改进，但此类装置仅设计了单个土壤水分监测仪，适用范围有限，针对大型消落带，受水位波动产生土壤水分变化、土层剥蚀等情况，存在监测位置单一，设备易遗失等问题。而针对消落带的监测仪器设备，主要目的是针对岩石稳定性观测而设计，通过在消落带岩体内设置监测线，布置位移传感器和角度传感器等，监测消落带滑坡情况，实现对消落带护坡立体化监测。此类消落带专利，并未对消落带土壤水分进行系统监测，且此类监测具有成本高、布设环境有限、设计复杂等不足。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种高坝水库消落带土壤水分监测系统及其监测方法，以达到成本低、布设简单、实用性强以及提高检测精度、可靠性的目的。

本发明所提供的高坝水库消落带土壤水分监测系统，其特征在于，包括数据采集器、土壤水分监测仪，数据采集器又包括信息存储模块以及电源模块，其中，数据采集器置于库岸最高水位线以上的平台上，土壤水分监测仪置于水库最高水位线和最低水位线之间的消落带上，呈等距分布且并联后，通过电缆连接数据采集器，其中，所述电缆末端连接压力式水位计，压力式水位计置于水库最低水位线以下水体中。

进一步的，所述的电源模块为充电电池或充电电池与太阳能板的结合。

本发明所提供的高坝水库消落带土壤水分监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择每年消落带水位接近最低时，安设本高坝大库消落带土壤水分监测系统，先查询资料确定水库最低水位值以及最高水位值，在实地根据水库运行造成的植被裸露地带或气压计确定消落带高度范围，选择等间隔的高程值，即在消落带高度范围等间隔对应的水位处，设置土壤水分监测仪于消落带土壤0-20cm范围内，各土壤水分监测仪之间用电缆连接固定；在电缆末端，连接压力式水位计，并置于最低水位线以下位置；数据采集器放置于最高水位线以上平台；

步骤2：水库夏季为水位最低时，安装本系统之后，水库水位在最高水位线和最低水位线之间波动。此时，位于最低水位线以下的压力式水位计，记录并存储实时水位相关数据；冬季水位上升过程中，水体依次淹没消落带，土壤水分监测仪依次淹没，并记录土壤水分、水势、盐分和温度数据，通过电缆存储于数据采集器，此时即可在消落带上库岸附近，通过数据采集器提取所需数据；

步骤3：次年夏季的水库水位再达最低处，此时可根据需求，前往消落带视察本系统的各仪器整体情况，包括读取数据采集器内存储内容或回收该系统。