專利名稱：一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法及專用裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及土壤水分運移參數(shù)測量技術(shù)領域，特別涉及一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法及專用裝置。
背景技術(shù)：
土壤水是土壤污染物和工業(yè)化學物質(zhì)傳輸?shù)闹饕d體，因此有關(guān)土壤水動力參數(shù)的獲取和掌握對于了解和治理土壤水和地表水污染是非常關(guān)鍵的。土壤作為作物生長的場所，土壤水分入滲特性直接影響著灌溉質(zhì)量和灌溉效率，最終影響到作物的生長發(fā)育和水資源的利用效率。土壤水動力參數(shù)是影響土壤水分循環(huán)過程的主要參數(shù)，如何快速準確確定一直土壤物理學領域研究的熱點問題。目前測量土壤水動力參數(shù)的方法很多，包括單環(huán)入滲法、雙環(huán)入滲法、恒定水頭井法(圭爾夫入滲)、圓盤負壓入滲法、人工降雨法等，這些方法利用一維入滲原理或者多維入滲原理求解，因大多數(shù)方法需要穩(wěn)定入滲條件而導致測量過程漫長、費時費力和測量效率低下等亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法。本發(fā)明的另一目的提供一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法的專用裝置。本發(fā)明主要解決現(xiàn)有的測量土壤水動力參數(shù)的技術(shù)方法測量過程漫長、費時費力和測量效率低下等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法，其特殊之處在于包括以下步驟
a選好測試地點，將入滲室部分打入到土壤當中，向供水管加滿水；b打開控制開關(guān)向入滲室供水，在供水過程中如有氣體被封閉在入滲室內(nèi)可通過排氣孔向外排氣，入滲室被水充滿后立即記錄此時供水管內(nèi)水位距離地面的距離HO，開始計時同時觀測供水管內(nèi)水位隨時間的變化過程，等水位降低到供水管的最低位置時，觀測過程結(jié)束；
c依據(jù)水量平衡原理，根據(jù)供水管內(nèi)的水位隨時間的變化過程的結(jié)果，可計算出不同時刻的入滲率i(t)和累積入滲量I (t)，以i ( t)為因變量I/ I (t)為自變量建立二者之間的線性關(guān)系關(guān)系，得到該線性關(guān)系的斜率A和截距B，根據(jù)其物理意義，截距B代表了 Ks (Ι-k ( Θ s- Θ i))，斜率A代表了 Ks ( Θ S- Θ i) (H 0+ Sf)，據(jù)此可得到濕潤鋒吸力Sf=A (1-k ( Θ S- θ ))/Β/( Θ S- Θ i)-H 0，飽和導水率Ks=B/(l-k ( Θ s-Θ i))，在上述公式中Θ s代表了土壤的飽和含水率，Θ i代表了土壤的初始含水率，k代表了入滲室與供水管橫截面積的比值，HO表示入滲室被水充滿后時供水管內(nèi)水位距離地面的距離。本發(fā)明的一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法的專用裝置，其特殊之處在于，專用裝置包括供水管和入滲室兩大部分，所述供水管通過入滲室上部的螺絲孔與入滲室緊密的聯(lián)在一起，供水管的下端設置有一控制開關(guān)；所述入滲室的上部設排氣孔，入滲室的上部有一對把手；所述入滲室的半徑R大于供水管的半徑r，且二者的比值R/r大于等于2。進一步，所述的入滲室為下端開放上端封閉的圓筒形容器，其下端的開放端的邊緣有銳利的斜面。進一步，所述的供水管為透明的圓柱形管，在其管壁上有一刻度尺。本發(fā)明所述的一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法及專用裝置與已有技術(shù)相比具有突出的實質(zhì)性特點和顯著進步，1、利用連續(xù)降水頭一維垂直入滲方法測量土壤水動力參數(shù)理論依據(jù)充分，測量時間縮短，用水量減少，提高了測量的效率；2、通過對測量專用裝置的設計，設定入滲室的半徑R大于供水管的半徑r 二倍以上，可大大提高供水管內(nèi)水位降落觀測的精度，觀測精度提高四倍以上，從而提高了土壤水動力參數(shù)的測量精度；3、專用裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用和管理維修方便，成本低易于推廣使用。


圖1是本發(fā)明的專用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖面說明
I供水管、2入滲室、3螺絲孔、4控制開關(guān)、5排氣孔、6把手、7刻度尺、8地面。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述；以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1，參見圖1，加工制成供水管I和入滲室2，入滲室2為一端開放一端封閉的不銹鋼或其他硬質(zhì)材質(zhì)的圓筒形容器，其開放端的邊緣有較銳利的斜面，以利于盡量減少擾動的將其打入土中，供水管I為透明的圓柱形塑料管，在其管壁外貼有一刻度尺7，用于對供水管I內(nèi)水位的觀測，為了提高測量的精度，入滲室2的半徑R應當大于供水管I的半徑r，且二者的比值R/r大于等于2 ;將供水管I通過入滲室2上部的螺絲孔3與入滲室2緊密的聯(lián)在一起，在供水管I的下端安裝一控制開關(guān)4，用于對水的控制；在入滲室2的上部安裝一用可松緊的螺帽控制的排氣孔5，用于供水時對封閉在入滲室2內(nèi)空氣的排除；在入滲室2的上部四周安裝有一對把手6，用于把入滲室2打(壓)入地面8的土內(nèi)。上述裝置安裝好后，選好測試地點，將入滲室2部分打入地面8的土壤當中，然后利用容器向供水管I加滿水；打開控制開關(guān)4向入滲室2供水，在供水過程中如有氣體被封閉在入滲室2內(nèi)可通過排氣孔5向外排氣，入滲室2被水充滿后立即記錄此時供水管I內(nèi)水位距離地面的距離Htl，開始計時同時觀測供水管I內(nèi)水位隨時間的變化過程，等水位降低到供水管I的最低位置時，觀測過程結(jié)束；依據(jù)水量平衡原理，根據(jù)供水管I內(nèi)的水位隨時間的變化過程的結(jié)果，可計算出不同時刻的入滲率i(t)和累積入滲量I (t)，以i ( t)為因變量I/ I (t)為自變量建立二者之間的線性關(guān)系關(guān)系，得到該線性關(guān)系的斜率A和截距B，根據(jù)其物理意義，截距B代表了 Ks (Ι-k (θ,-θ))，斜率A代表了 Ks ( Θ s- Θ j) (H o+ Sf)，據(jù)此可得到濕潤鋒吸力Sf=A (Ι-k ( Θ s- Θ i))/B/( Θ s- Θ J-H 0,飽和導水率Ks=B/(1-k(Qs-Qi)),在上述公式中Θ s代表了土壤的飽和含水率，Θ i代表了土壤的初始含水率，k代表了入滲室2與供水管I橫截面積的比值，H0表示入滲室2被水充滿后時供水管I內(nèi)水位距離地面的距離。
權(quán)利要求
1.一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法，其特征在于包括以下步驟 a選好測試地點，將入滲室部分打入到土壤當中，向供水管加滿水； b打開控制開關(guān)向入滲室供水，在供水過程中如有氣體被封閉在入滲室內(nèi)可通過排氣孔向外排氣，入滲室被水充滿后立即記錄此時供水管內(nèi)水位距離地面的距離HO，開始計時同時觀測供水管內(nèi)水位隨時間的變化過程，等水位降低到供水管的最低位置時，觀測過程結(jié)束； c依據(jù)水量平衡原理，根據(jù)供水管內(nèi)的水位隨時間的變化過程的結(jié)果，可計算出不同時刻的入滲率i(t)和累積入滲量I (t)，以i ( t)為因變量I/ I (t)為自變量建立二者之間的線性關(guān)系關(guān)系，得到該線性關(guān)系的斜率A和截距B，根據(jù)其物理意義，截距B代表了 Ks (Ι-k ( Θ s- Θ i))，斜率A代表了 Ks ( Θ S- Θ i) (H 0+ Sf)，據(jù)此可得到濕潤鋒吸力Sf=A(Ι-k ( Θ s- θ i))/B/( Θ s- Θ i)-H 0，飽和導水率Ks=B/(l-k ( Θ s-Θ i))，在上述公式中Θ s代表了土壤的飽和含水率，Θ i代表了土壤的初始含水率，k代表了入滲室與供水管橫截面積的比值，HO表示入滲室被水充滿后時供水管內(nèi)水位距離地面的距離。
2.權(quán)利要求1一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法的專用裝置，其特征在于，專用裝置包括供水管(I)和入滲室(2 )兩大部分，所述供水管(I)通過入滲室(2 )上部的螺絲孔(3)與入滲室(2)緊密的聯(lián)在一起，供水管(I)的下端設置有一控制開關(guān)(4);所述入滲室(2)的上部設排氣孔(5)，入滲室(2)的上部有一對把手(6);所述入滲室(2)的半徑R大于供水管(I)的半徑r，且二者的比值R/r大于等于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用裝置，其特征在于，所述的入滲室(2)為下端開放上端封閉的圓筒形容器，其下端的開放端的邊緣有銳利的斜面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用裝置，其特征在于，所述的供水管(I)為透明的圓柱形管，在其管壁上有一刻度尺(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種野外原位測量土壤水動力參數(shù)的方法及專用裝置，其特點是測量系統(tǒng)由供水管1和入滲室2連接而成,并且入滲室的半徑大于供水管的半徑,從而提高了入滲過程的觀測精度；本發(fā)明依據(jù)連續(xù)降水頭垂直入滲原理對土壤的飽和導水率和濕潤鋒吸力進行求解，簡化了土壤水動力參數(shù)的測量過程，節(jié)省了測量時間和成本，不僅在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)，而且設備價格大大降低，易于推廣應用。
文檔編號G01N33/24GK103063820SQ20131000156
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者張振華, 楊潤亞, 劉賢趙 申請人:張振華