欒城關(guān)鍵帶觀測(cè)平臺(tái)主要性能及指標(biāo)

傳感器的布設(shè)

選擇井壁南側(cè)?120°?范圍的區(qū)域作為監(jiān)測(cè)區(qū)。井壁內(nèi)共預(yù)留有?74?層傳感器安裝孔，每行有?4?個(gè)孔位，4?個(gè)孔位水平間距?0.3?m，每行安裝孔相較于上一層水平偏移?0.3?m，傳感器安裝層間距隨深度變化。在?0—2.0?m?深度范圍內(nèi)層間距為?0.2?m，在?2.0—4.0?m?深度范圍內(nèi)層間距為?0.4?m，在?4.0—10.0 m?深度范圍內(nèi)層間距為?0.6?m，在?10.0—44.0?m?深度范圍內(nèi)層間距為?1?m，在?44.0—47.2?m?深度范圍內(nèi)層間距為?0.2?m。

為保證日后長(zhǎng)期試驗(yàn)的傳感器安裝需求，觀測(cè)豎井內(nèi)設(shè)置了傳感器預(yù)留孔，未來(lái)可安裝多種傳感器并可以反復(fù)拆裝。選用?DN100?不銹鋼管作為儀器安裝孔的套管，DN100?不銹鋼管外徑?114?mm、壁厚?4?mm、內(nèi)徑為?106?mm。在井壁上開(kāi)孔并焊接不銹鋼管，不銹鋼管端頭裝有法蘭盤(pán)，法蘭盤(pán)上安裝防水接頭，從而可將傳感器引線接出。

監(jiān)測(cè)指標(biāo)及初步結(jié)果

欒城關(guān)鍵帶觀測(cè)平臺(tái)的基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為土壤溫度、含水量、電導(dǎo)率、基質(zhì)勢(shì)等農(nóng)田關(guān)鍵帶基礎(chǔ)變量。該平臺(tái)布設(shè)有預(yù)留孔，可為上述基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目以外的變量監(jiān)測(cè)（如氧氣濃度、氧化還原電位等）提供平臺(tái)。該平臺(tái)共布設(shè)?74?層監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)深度同預(yù)留孔的深度。同時(shí)，井壁安裝?17?層工作平臺(tái)，用于開(kāi)展儀器維護(hù)和土壤溶液提取。豎井內(nèi)部安裝電梯，用于日常監(jiān)測(cè)工作和儀器檢修。

欒城關(guān)鍵帶觀測(cè)平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中對(duì)厚包氣帶進(jìn)行了分層采樣，分析了土壤容重、含水量，以及土壤溶液的陰、陽(yáng)離子濃度等指標(biāo)。首次獲得了從地表到含水層的整個(gè)厚包氣帶詳細(xì)土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)。

初步分析結(jié)果顯示，太行山前平原包氣帶巖性結(jié)構(gòu)受沉積作用影響，砂性土層和黏性土層交替出現(xiàn)，控制著土壤水分的含量和水分向下運(yùn)動(dòng)的速率。前期研究證實(shí)，在灌溉農(nóng)田條件下，根區(qū)以下土壤總水勢(shì)梯度持續(xù)向下，土壤水分含量接近甚至略高于田間持水量，水分存在著持續(xù)向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力條件。高濃度硝酸根離子鋒面已運(yùn)移至地表以下?24?m?深處，據(jù)此可粗略估算太行山前平原自農(nóng)業(yè)大量施用化肥以來(lái)，水分自地表垂直入滲后的平均垂向運(yùn)移速率約為?0.6 m/a，該結(jié)果略低于此前根據(jù)?9 m?深觀測(cè)豎井估算的結(jié)果（0.9 m/a），這可能與深層包氣帶黏性土層增多及存在較復(fù)雜的反硝化作用有關(guān)。農(nóng)業(yè)面源污染物在厚包氣帶內(nèi)的遷移速率和轉(zhuǎn)化過(guò)程受土壤巖性結(jié)構(gòu)組成、外部輸入的水量及其動(dòng)力條件和復(fù)雜的微生物地球化學(xué)過(guò)程控制，其復(fù)雜過(guò)程和機(jī)理有待于多學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家利用欒城關(guān)鍵帶觀測(cè)平臺(tái)進(jìn)一步深入研究、闡明。