一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及水土保持科研儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置。該土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置包括外入滲環(huán)、內(nèi)入滲環(huán)、出水管、自動補(bǔ)水容器及流量測量儀，由于在自動補(bǔ)水容器中設(shè)置有通氣管，且通氣管的下端與出水管的出口高度相同，在內(nèi)入滲環(huán)的水位達(dá)到出水口的高度時，水位恒定，當(dāng)內(nèi)入滲環(huán)內(nèi)的水分滲入土中時，自動補(bǔ)水容器可通過出水管向內(nèi)入滲環(huán)內(nèi)自動補(bǔ)水，進(jìn)而可維持該水位的恒定；自動補(bǔ)水量可以通過出水管上設(shè)置的流量測量儀測得，無需人工補(bǔ)水，結(jié)果更為準(zhǔn)確，且無需人工觀測水位高度變化，操作更為方便，省時省力；另外，本實(shí)用新型的自動補(bǔ)水和測量裝置可以適用于不同質(zhì)地的土壤測量，適用范圍寬。
【專利說明】
一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水土保持科研儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]土壤入滲是指降落到地面的雨水從土壤表面滲入土壤形成土壤水的過程。土壤入滲是陸地水循環(huán)的關(guān)鍵一環(huán)，它是降水、地表水、土壤水、以及地下水相互轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)。土壤入滲速率是表征土壤入滲快慢的重要參數(shù)，它是評價土壤水源涵養(yǎng)能力和抗侵蝕能力的重要指標(biāo)，也是模擬坡面水文與土壤侵蝕過程的基本輸入?yún)?shù)。土壤入滲速率的準(zhǔn)確測定對于降雨入滲、坡面產(chǎn)流、坡面產(chǎn)沙、非點(diǎn)源污染的模擬和預(yù)測等具有重要意義。
[0003]土壤入滲速率可通過田間原位測得，常用測量方法包括單環(huán)法、雙環(huán)法、圓盤法、Hood入滲儀、Guelph入滲儀、人工模擬降雨法等。其中，雙環(huán)法是土壤入滲速率測定的標(biāo)準(zhǔn)方法，也是使用最為廣泛和最為經(jīng)典的方法。雙環(huán)入滲儀是使用雙環(huán)法測定土壤入滲速率的儀器，它結(jié)構(gòu)簡單，主要由兩個半徑不同的不銹鋼制圓環(huán)組成，其中半徑略大的稱為外環(huán)，半徑略小的稱為內(nèi)環(huán)。使用雙環(huán)入滲儀測定土壤入滲速率時，首先將兩個同心圓環(huán)部分壓入被測土壤；其后，在內(nèi)外環(huán)之間注水，并適時補(bǔ)水以保證測量過程中內(nèi)外環(huán)之間始終有積水存留；再次，對內(nèi)環(huán)注水，并連續(xù)觀測內(nèi)環(huán)水位高度隨時間的變化，兩次觀測的水位高度差值即為該時段的土壤入滲量，由此可計算土壤入滲速率。
[0004]然而，使用雙環(huán)入滲儀測定土壤入滲速率存在以下不足:(I)測定過程中需人工肉眼頻繁辨識內(nèi)環(huán)的水位高度變化，但辨識時均為俯視，很難將人眼高度與水位高度保持在同一水平面，因此觀測的水位高度與實(shí)際高度可能不符，從而影響測定結(jié)果；(2)隨著入滲進(jìn)行，內(nèi)環(huán)的水位高度由高到低不斷變化，而水位高度(水頭)變化對土壤入滲速率有較大影響，但這種影響在雙環(huán)入滲儀的測定結(jié)果中是被忽略的，因此其測定值與真實(shí)值有一定偏差；(3)雙環(huán)入滲儀測定的結(jié)果是土壤飽和情況下的穩(wěn)定入滲速率，但田間實(shí)際土壤飽和過程耗時較長，因此隨著內(nèi)環(huán)水耗盡需人工補(bǔ)水并再次觀測，一次測量過程可能需補(bǔ)水?dāng)?shù)十次；(4)質(zhì)地較粘的土壤其入滲速率較小，測定時內(nèi)環(huán)水位變化不明顯，因此肉眼辨識非常困難，測定結(jié)果誤差較大；(5)測定過程由始至終需人工值守，頻繁觀測、記錄水位高度變化并適時補(bǔ)水，非常耗時費(fèi)力。
[0005]因此，針對以上不足，本實(shí)用新型提供了一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置以解決現(xiàn)有的測量方式存在的結(jié)果不準(zhǔn)確、人工補(bǔ)水次數(shù)多、適用范圍窄及耗時耗力的問題。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其包括外入滲環(huán)、內(nèi)入滲環(huán)、出水管、自動補(bǔ)水容器及流量測量儀，外入滲環(huán)設(shè)置在內(nèi)入滲環(huán)的外部，出水管的一端連通自動補(bǔ)水容器，另一端位于內(nèi)入滲環(huán)中，自動補(bǔ)水容器中設(shè)置有連通容器內(nèi)部空間和外部空間的通氣管，通氣管下端與出水管出口的高度相同，出水管上設(shè)置流量測量儀。
[0010]其中，還包括數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與所述流量測量儀連接。
[0011]其中，所述內(nèi)入滲環(huán)與外入滲環(huán)同心設(shè)置。
[0012]其中，所述出水管上設(shè)置有閥門。
[0013]其中，所述通氣管的上端穿過所述自動補(bǔ)水容器的頂部，所述通氣管的下端位于所述自動補(bǔ)水容器的下半部。
[0014]其中，所述外入滲環(huán)和內(nèi)入滲環(huán)的材質(zhì)為不銹鋼材料。
[0015]其中，所述自動補(bǔ)水容器的材質(zhì)為聚乙烯材料。
[0016]其中，所述出水管為PVC軟管。
[0017](三)有益效果
[0018]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型提供的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置中，自動補(bǔ)水容器中的水可通過出水管流入內(nèi)入滲環(huán)中，由于在自動補(bǔ)水容器中設(shè)置有通氣管，且通氣管的下端與出水管的出口高度相同(相齊平)，也即自動補(bǔ)水容器采用馬氏瓶原理設(shè)計，在內(nèi)入滲環(huán)的水位達(dá)到出水口的高度時，水位恒定，當(dāng)內(nèi)入滲環(huán)內(nèi)的水分滲入土中時，自動補(bǔ)水容器可通過出水管向內(nèi)入滲環(huán)內(nèi)自動補(bǔ)水，水位很快重新達(dá)到出水口的高度，進(jìn)而可維持該水位的恒定，自動補(bǔ)水量可以通過出水管上設(shè)置的流量測量儀測得，從而可計算出土壤入滲率，無需人工補(bǔ)水，避免了水位高度變化對測定結(jié)果的影響，結(jié)果更為準(zhǔn)確，且無需人工觀測水位高度變化，操作更為方便，省時省力，另外，本實(shí)用新型的自動補(bǔ)水和測量裝置可以適用于不同質(zhì)地的土壤測量，適用范圍寬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置的部件結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。
[0020]圖中，1:自動補(bǔ)水容器；2:通氣管；3:進(jìn)水口 ；4:流量測量儀；5:閥門；6:出水管:數(shù)據(jù)采集器；8:出水口 ；9:內(nèi)入滲環(huán)；10:外入滲環(huán)。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置包括外入滲環(huán)10、內(nèi)入滲環(huán)9、出水管6、數(shù)據(jù)采集器7、自動補(bǔ)水容器I及流量測量儀4，外入滲環(huán)10設(shè)置在內(nèi)入滲環(huán)9的外部，外入滲環(huán)10和內(nèi)入滲環(huán)9在使用時下部壓入土中，出水管6的一端連通自動補(bǔ)水容器1，另一端位于內(nèi)入滲環(huán)9中，自動補(bǔ)水容器I中設(shè)置有連通容器內(nèi)部空間和外部空間的通氣管2，通氣管2下端與出水管6出口的高度相同，出水管6上設(shè)置有流量測量儀4，數(shù)據(jù)采集器7與所述流量測量儀4連接。當(dāng)然，自動補(bǔ)水容器I頂部還開設(shè)有進(jìn)水口 3，通過該進(jìn)水口 3向容器內(nèi)灌水，灌水后可以通過一蓋子密封。當(dāng)然，也可采用其他常規(guī)的方式向自動補(bǔ)水容器I灌水。
[0023]具體地，通氣管2的上端穿過所述自動補(bǔ)水容器I的頂部，所述通氣管2的下端位于所述自動補(bǔ)水容器I的下半部。
[0024]上述技術(shù)方案中，自動補(bǔ)水容器I中的水可通過出水管6流入內(nèi)入滲環(huán)9中，由于在自動補(bǔ)水容器I中設(shè)置有通氣管2，且通氣管2的下端與出水管6的出口高度相同(相齊平)，也即自動補(bǔ)水容器I采用馬氏瓶原理設(shè)計，在內(nèi)入滲環(huán)9的水位達(dá)到出水口 8的高度時，水位恒定，當(dāng)內(nèi)入滲環(huán)9內(nèi)的水分滲入土中時，自動補(bǔ)水容器I可通過出水管6向內(nèi)入滲環(huán)9內(nèi)自動補(bǔ)水，水位很快重新達(dá)到出水口 8的高度，進(jìn)而可維持該水位的恒定，自動補(bǔ)水量可以通過出水管6上設(shè)置的流量測量儀4測得，該流量變化可以通過人工查看，也可通過連接在流量測量儀4上的數(shù)據(jù)采集器7獲取，這樣即可計算出土壤入滲率。
[0025]其中，在內(nèi)入滲環(huán)9外設(shè)置外入滲環(huán)10主要是為內(nèi)入滲環(huán)9內(nèi)土壤入滲測量提供一個外部條件，避免內(nèi)入滲環(huán)9內(nèi)水分大量滲入內(nèi)入滲環(huán)9外的土壤中，從而影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
[0026]優(yōu)選地，內(nèi)入滲環(huán)9與外入滲環(huán)10同心設(shè)置，這樣也可提高試驗(yàn)的精確度。
[0027]優(yōu)選地，所述出水管6上設(shè)置有閥門5，從而可提高實(shí)驗(yàn)操作的靈活性。
[0028]具體地,所述外入滲環(huán)10和內(nèi)入滲環(huán)9的材質(zhì)為不銹鋼材料,壁厚Imm,內(nèi)入滲環(huán)9直徑35cm,高25cm,外入滲環(huán)10直徑50cm,高25cm。
[0029]具體地，所述自動補(bǔ)水容器I的材質(zhì)為聚乙烯材料，其為柱狀結(jié)構(gòu)，其直徑為60cm、高為120cm,壁厚為3mm,自動補(bǔ)水容器I上通氣管2的孔徑為1cm、壁厚2mm、材質(zhì)為PVC(聚氯乙烯)，通氣管2下端開口與出水管6的出水口 8位于同一高度，自動補(bǔ)水容器I頂部的進(jìn)水口 3在灌水后密封。使用時調(diào)節(jié)自動補(bǔ)水容器I的高度，使得出水管6的出水口 8位于設(shè)定高度，保持內(nèi)入滲環(huán)9的水位恒定。
[0030]具體地,所述出水管6為PVC軟管，內(nèi)徑為3cm,管壁厚3mm。從自動補(bǔ)水容器I到出水管6的出水口 8，出水管6上依次裝有流量測量儀4和閥門5，數(shù)據(jù)采集器7連接在流量測量儀4上。若在內(nèi)入滲環(huán)9中灌水使水位到達(dá)出水口 8情況下，開始使用自動補(bǔ)水容器I時，開啟流量測測量儀和數(shù)據(jù)采集器7，最后開啟閥門5。
[0031]本實(shí)用新型提供的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置在使用時，首先關(guān)閉閥門5，將水從進(jìn)水口 3裝入中自動補(bǔ)水容器I備用；在被測土壤上，將內(nèi)入滲環(huán)9和外入滲環(huán)10壓入土中15cm，外入滲環(huán)10與內(nèi)入滲環(huán)9保持同心；調(diào)整自動補(bǔ)水容器的高度，使得出水管6出水口 8位于內(nèi)入滲環(huán)9中，高于地面5cm ;向內(nèi)入滲環(huán)9和外入滲環(huán)10中灌水，盡量使內(nèi)入滲環(huán)9和外入滲環(huán)10的水位高度一致，待水面到達(dá)出水口 8時，迅速依次開啟流量測量儀
4、數(shù)據(jù)采集器7以及閥門5，便開始了土壤入滲速率的自動連續(xù)測定；測定時段的水流量即為該時段的土壤入滲量，并由此計算土壤入滲速率；待土壤入滲速率基本恒定不變時即可結(jié)束測定實(shí)驗(yàn)。
[0032]綜上所述，本實(shí)用新型提供的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置中，采用馬氏瓶原理，自動補(bǔ)水容器I上安裝通氣管2，通氣管2的下端與出水管6出口高度相同，通過自動補(bǔ)水容器I和出水管6對內(nèi)入滲環(huán)9自動補(bǔ)水并保持水位恒定，無需人工補(bǔ)水，且避免了水位高度變化對測定結(jié)果的影響，結(jié)果更為準(zhǔn)確；通過在出水管6上安裝流量測量儀4自動測量土壤入滲量并計算土壤入滲速率，無需人工觀測水位高度變化，操作更為方便，省時省力，結(jié)果更為準(zhǔn)確；本實(shí)用新型的自動補(bǔ)水和測量裝置可連續(xù)自動測定土壤由干至飽和的完整入滲過程，可用于研究非飽和及飽和土壤入滲特性，適用范圍寬，數(shù)據(jù)連續(xù)，信息豐富。
[0033]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:其包括外入滲環(huán)、內(nèi)入滲環(huán)、出水管、自動補(bǔ)水容器及流量測量儀，外入滲環(huán)設(shè)置在內(nèi)入滲環(huán)的外部，出水管的一端連通自動補(bǔ)水容器，另一端位于內(nèi)入滲環(huán)中，自動補(bǔ)水容器中設(shè)置有連通容器內(nèi)部空間和外部空間的通氣管，通氣管下端與出水管出口的高度相同，出水管上設(shè)置流量測量儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:還包括數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與所述流量測量儀連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:所述內(nèi)入滲環(huán)與外入滲環(huán)同心設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:所述出水管上設(shè)置有閥門。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:所述通氣管的上端穿過所述自動補(bǔ)水容器的頂部，所述通氣管的下端位于所述自動補(bǔ)水容器的下半部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:所述外入滲環(huán)和內(nèi)入滲環(huán)的材質(zhì)為不銹鋼材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:所述自動補(bǔ)水容器的材質(zhì)為聚乙烯材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤入滲自動補(bǔ)水和測量裝置，其特征在于:所述出水管為PVC軟管。
【文檔編號】G01N15/08GK203929586SQ201420262608
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】肖波, 鄭瑞倫 申請人:北京市農(nóng)林科學(xué)院