第12章　土壤含水量和泥沙含量的测控系统

土壤含水量的测量方法是土壤物理学研究的重要组成部分。土壤含水量的测量方法主要有两大类，即直接测量和间接测量。直接测量以烘干法应用最为广泛，本书第2、7、8、9章在测量土壤含水量时均采用烘干法。烘干法设备简单、方法易行、有较高的精度，但劳动强度大、费时、费力，在取土样时破坏了实验环境，不能定点、连续测量[1]。虽然烘干法在测量土壤含水量过程中会产生较大的系统误差（实测含水量往往会比实际含水量小2%～3%），但是，到目前为止，烘干法仍然是公认的最准确的方法，常用于对其他方法进行标定。间接测量主要有中子法、TRD（time domain reflectometry）法、γ射线法和基于各种电磁测量原理制造的土壤水分传感器法。中子法和TRD方法常用于田间土壤水分的测定。土壤水分传感器法是近几年才发展起来的，随着元器件和软件技术的快速发展，各种水分传感器发展势头迅猛。γ射线法是1950年由Belcher.D等提出来的；1953年苏联的丹尼林等首次使用γ射线法测量土壤含水量；在20世纪50年代中期，苏联的土壤改良研究所及泥炭研究所进行了田间实验，初步肯定了γ射线法测量土壤含水量的精度不低于烘干法；20世纪50年代末，特别是60年代以后，在美国和欧洲一些国家已广泛进行了这方面的实验研究，其测试设备和测试手段做了相应的改进[1]。

20世纪60年代，熊运章将γ射线测量土壤含水量技术引进至国内，80年代以来，西安理工大学王文焰、张建丰、王志荣等对γ射线法测量土壤含水量做了更深入系统的研究，认为γ射线法有测量迅速、不破坏土体、层间分辨率高和测量精度较高等优点，不仅适用于一维土柱，也适合于二维土槽的实验[2]。(https://www.daowen.com)

2002年，张建丰在多年研究的基础上，开发了基于γ射线法的土壤水分运动模拟和泥沙含量的测控系统，该系统既可进行一维土柱（垂直、水平）或二维土槽的土壤水分运动模拟实验，又可用于测量管道水流中泥沙含量的变化过程。系统的操作完全由计算机自动控制，测量数据可以在线显示、绘图和保存。在脱机状态下，可以用Excel对数据进行再处理和分析。