طراحی، ساخت و ارزیابی کارآیی لایسیمتر وزنی خودکار

تبخیر و تعرق به عنوان یکی از اجزا مهم چرخه آب نقش بسیار بزرگی در بررسی بیلان آب حوزه‌های آبخیز دارد. تعیین دقیق میزان تبخیر و تعرق جهت مدیریت کارآمد آبیاری، برآورد نیاز آبی گیاه و طراحی سیستم‌های آبیاری ضروری است. هدف از انجام تحقیق حاضر طراحی و ساخت دستگاه لایسیمتر وزنی جهت پایش مستمر تبخیر و تعرق واقعی می‌باشد. لایسیمتر‌ طراحی‌شده در این تحقیق شامل دو استوانه‌ هم‌مرکز است که استوانه درونی، مخزن اصلی لایسیمتر است و استوانه بیرونی نقش جدار محافظ را دارد تا از تماس مستقیم خاکهای اطراف با بدنه لایسیمتر جلوگیری کرده و عملیات توزین را با خطای کمتر انجام دهد. سطح فوقانی مخزن اصلی‌ باز می باشد. در کف مخزن منافذی برای زهکشی آب تعبیه شده است. بدنه مخزن با ورق فولادی به ضخامت سه و شش میلی‌متر به ترتیب برای دیواره‌ها و کف ساخته شد. قطر داخلی مخزن 45 سانتی‌متر و ارتفاع آن‌ 60 سانتی‌متر می‌باشد. مخزن اصلی بعد از پر شدن با خاک روی چارچوب مجهز به حسگر‌های وزن نسبتاً دقیق و ارزان‌قیمت مستقر می‌شود. برد الکترونیکی دستگاه که قابلیت پایش چهار لایسیمتر را بطور همزمان دارد برای کالیبراسیون حسگر‌های وزن و تنظیمات نحوه پایش و ثبت سیگنال‌های خروجی حسگر‌های وزن به‌صورت فایل متنی ستونی روی حافظه جانبی طراحی گردید. این دستگاه قابلیت نمایش لحظه‌ای وزن مخازن و ثبت آن‌ها با فواصل زمانی دلخواه کاربر را دارا می‌باشد. نتایج ارزیابی عملکرد دستگاه نشان داد که لایسیمتر طراحی‌شده، تغییرات وزن رطوبت خاک را با دقت قابل‌قبولی اندازه‌گیری و ثبت می‌کند.

Design, Construction and Performance Evaluation of an Automatic Weighing Lysimeter

Evapotranspiration as an important component of the hydrologic cycle plays a large role in watershed’s water balance study. Accurate estimation of evapotranspiration rate is essential for efficient management of irrigation, determination of plants water demand as well as design of irrigation systems. The aim of the current study is to design and construct a weighing lysimeter to address the need for accurate monitoring of evapotranspiration. The designed lysimeter in this research contains two concentric cylinders. The internal cylinder is the main container of the lysimeter and outer cylinder has the role of protection and isolation of the main container from surrounding soil media. The main container is openended from top, but sealed in sidewalls and bottom end, except for orifices at the bottom end to drain the saturation excess water from main container. The main container was made from 3 mm and 6 mm thick steel sheets for sidewall and bottom, respectively. The inner diameter and depth of the main container were 45 cm and 60 cm, respectively. After filling with soil, the containers were loaded on relatively precise and cheap loadcells fixed to a rigid metal framework. An electronic board, which can support four loadcells, was developed for calibration of loadcells and setting up the monitoring and recording the output signals of loadcells as a text file saved on an external memory card. The board can display the instantaneous weight of containers and save them at user defined intervals. The results of performance evaluation indicated that the developed lysimeter can measure and record temporal changes of soil moisture with an acceptable accuracy.