一种土壤入渗自动补水和测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及水土保持科研仪器领域，尤其涉及一种土壤入渗自动补水和测量装置。该土壤入渗自动补水和测量装置包括外入渗环、内入渗环、出水管、自动补水容器及流量测量仪，由于在自动补水容器中设置有通气管，且通气管的下端与出水管的出口高度相同，在内入渗环的水位达到出水口的高度时，水位恒定，当内入渗环内的水分渗入土中时，自动补水容器可通过出水管向内入渗环内自动补水，进而可维持该水位的恒定；自动补水量可以通过出水管上设置的流量测量仪测得，无需人工补水，结果更为准确，且无需人工观测水位高度变化，操作更为方便，省时省力；另外，本实用新型的自动补水和测量装置可以适用于不同质地的土壤测量，适用范围宽。
【专利说明】
一种土壤入渗自动补水和测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水土保持科研仪器领域，尤其涉及一种土壤入渗自动补水和测量
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【背景技术】
[0002]土壤入渗是指降落到地面的雨水从土壤表面渗入土壤形成土壤水的过程。土壤入渗是陆地水循环的关键一环，它是降水、地表水、土壤水、以及地下水相互转化的重要环节。土壤入渗速率是表征土壤入渗快慢的重要参数，它是评价土壤水源涵养能力和抗侵蚀能力的重要指标，也是模拟坡面水文与土壤侵蚀过程的基本输入参数。土壤入渗速率的准确测定对于降雨入渗、坡面产流、坡面产沙、非点源污染的模拟和预测等具有重要意义。
[0003]土壤入渗速率可通过田间原位测得，常用测量方法包括单环法、双环法、圆盘法、Hood入渗仪、Guelph入渗仪、人工模拟降雨法等。其中，双环法是土壤入渗速率测定的标准方法，也是使用最为广泛和最为经典的方法。双环入渗仪是使用双环法测定土壤入渗速率的仪器，它结构简单，主要由两个半径不同的不锈钢制圆环组成，其中半径略大的称为外环，半径略小的称为内环。使用双环入渗仪测定土壤入渗速率时，首先将两个同心圆环部分压入被测土壤；其后，在内外环之间注水，并适时补水以保证测量过程中内外环之间始终有积水存留；再次，对内环注水，并连续观测内环水位高度随时间的变化，两次观测的水位高度差值即为该时段的土壤入渗量，由此可计算土壤入渗速率。
[0004]然而，使用双环入渗仪测定土壤入渗速率存在以下不足:(I)测定过程中需人工肉眼频繁辨识内环的水位高度变化，但辨识时均为俯视，很难将人眼高度与水位高度保持在同一水平面，因此观测的水位高度与实际高度可能不符，从而影响测定结果；(2)随着入渗进行，内环的水位高度由高到低不断变化，而水位高度(水头)变化对土壤入渗速率有较大影响，但这种影响在双环入渗仪的测定结果中是被忽略的，因此其测定值与真实值有一定偏差；(3)双环入渗仪测定的结果是土壤饱和情况下的稳定入渗速率，但田间实际土壤饱和过程耗时较长，因此随着内环水耗尽需人工补水并再次观测，一次测量过程可能需补水数十次；(4)质地较粘的土壤其入渗速率较小，测定时内环水位变化不明显，因此肉眼辨识非常困难，测定结果误差较大；(5)测定过程由始至终需人工值守，频繁观测、记录水位高度变化并适时补水，非常耗时费力。
[0005]因此，针对以上不足，本实用新型提供了一种土壤入渗自动补水和测量装置。实用新型内容
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的是提供一种土壤入渗自动补水和测量装置以解决现有的测量方式存在的结果不准确、人工补水次数多、适用范围窄及耗时耗力的问题。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种土壤入渗自动补水和测量装置，其包括外入渗环、内入渗环、出水管、自动补水容器及流量测量仪，外入渗环设置在内入渗环的外部，出水管的一端连通自动补水容器，另一端位于内入渗环中，自动补水容器中设置有连通容器内部空间和外部空间的通气管，通气管下端与出水管出口的高度相同，出水管上设置流量测量仪。
[0010]其中，还包括数据采集器，所述数据采集器与所述流量测量仪连接。
[0011]其中，所述内入渗环与外入渗环同心设置。
[0012]其中，所述出水管上设置有阀门。
[0013]其中，所述通气管的上端穿过所述自动补水容器的顶部，所述通气管的下端位于所述自动补水容器的下半部。
[0014]其中，所述外入渗环和内入渗环的材质为不锈钢材料。
[0015]其中，所述自动补水容器的材质为聚乙烯材料。
[0016]其中，所述出水管为PVC软管。
[0017](三)有益效果
[0018]本实用新型的上述技术方案具有如下优点:本实用新型提供的土壤入渗自动补水和测量装置中，自动补水容器中的水可通过出水管流入内入渗环中，由于在自动补水容器中设置有通气管，且通气管的下端与出水管的出口高度相同(相齐平)，也即自动补水容器采用马氏瓶原理设计，在内入渗环的水位达到出水口的高度时，水位恒定，当内入渗环内的水分渗入土中时，自动补水容器可通过出水管向内入渗环内自动补水，水位很快重新达到出水口的高度，进而可维持该水位的恒定，自动补水量可以通过出水管上设置的流量测量仪测得，从而可计算出土壤入渗率，无需人工补水，避免了水位高度变化对测定结果的影响，结果更为准确，且无需人工观测水位高度变化，操作更为方便，省时省力，另外，本实用新型的自动补水和测量装置可以适用于不同质地的土壤测量，适用范围宽。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例土壤入渗自动补水和测量装置的部件结构关系图。
[0020]图中，1:自动补水容器；2:通气管；3:进水口 ；4:流量测量仪；5:阀门；6:出水管:数据采集器；8:出水口 ；9:内入渗环；10:外入渗环。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0022]如图1所示，本实用新型提供的土壤入渗自动补水和测量装置包括外入渗环10、内入渗环9、出水管6、数据采集器7、自动补水容器I及流量测量仪4，外入渗环10设置在内入渗环9的外部，外入渗环10和内入渗环9在使用时下部压入土中，出水管6的一端连通自动补水容器1，另一端位于内入渗环9中，自动补水容器I中设置有连通容器内部空间和外部空间的通气管2，通气管2下端与出水管6出口的高度相同，出水管6上设置有流量测量仪4，数据采集器7与所述流量测量仪4连接。当然，自动补水容器I顶部还开设有进水口 3，通过该进水口 3向容器内灌水，灌水后可以通过一盖子密封。当然，也可采用其他常规的方式向自动补水容器I灌水。
[0023]具体地，通气管2的上端穿过所述自动补水容器I的顶部，所述通气管2的下端位于所述自动补水容器I的下半部。
[0024]上述技术方案中，自动补水容器I中的水可通过出水管6流入内入渗环9中，由于在自动补水容器I中设置有通气管2，且通气管2的下端与出水管6的出口高度相同(相齐平)，也即自动补水容器I采用马氏瓶原理设计，在内入渗环9的水位达到出水口 8的高度时，水位恒定，当内入渗环9内的水分渗入土中时，自动补水容器I可通过出水管6向内入渗环9内自动补水，水位很快重新达到出水口 8的高度，进而可维持该水位的恒定，自动补水量可以通过出水管6上设置的流量测量仪4测得，该流量变化可以通过人工查看，也可通过连接在流量测量仪4上的数据采集器7获取，这样即可计算出土壤入渗率。
[0025]其中，在内入渗环9外设置外入渗环10主要是为内入渗环9内土壤入渗测量提供一个外部条件，避免内入渗环9内水分大量渗入内入渗环9外的土壤中，从而影响实验的准确性。
[0026]优选地，内入渗环9与外入渗环10同心设置，这样也可提高试验的精确度。
[0027]优选地，所述出水管6上设置有阀门5，从而可提高实验操作的灵活性。
[0028]具体地,所述外入渗环10和内入渗环9的材质为不锈钢材料,壁厚Imm,内入渗环9直径35cm,高25cm,外入渗环10直径50cm,高25cm。
[0029]具体地，所述自动补水容器I的材质为聚乙烯材料，其为柱状结构，其直径为60cm、高为120cm,壁厚为3mm,自动补水容器I上通气管2的孔径为1cm、壁厚2mm、材质为PVC(聚氯乙烯)，通气管2下端开口与出水管6的出水口 8位于同一高度，自动补水容器I顶部的进水口 3在灌水后密封。使用时调节自动补水容器I的高度，使得出水管6的出水口 8位于设定高度，保持内入渗环9的水位恒定。
[0030]具体地,所述出水管6为PVC软管，内径为3cm,管壁厚3mm。从自动补水容器I到出水管6的出水口 8，出水管6上依次装有流量测量仪4和阀门5，数据采集器7连接在流量测量仪4上。若在内入渗环9中灌水使水位到达出水口 8情况下，开始使用自动补水容器I时，开启流量测测量仪和数据采集器7，最后开启阀门5。
[0031]本实用新型提供的土壤入渗自动补水和测量装置在使用时，首先关闭阀门5，将水从进水口 3装入中自动补水容器I备用；在被测土壤上，将内入渗环9和外入渗环10压入土中15cm，外入渗环10与内入渗环9保持同心；调整自动补水容器的高度，使得出水管6出水口 8位于内入渗环9中，高于地面5cm ;向内入渗环9和外入渗环10中灌水，尽量使内入渗环9和外入渗环10的水位高度一致，待水面到达出水口 8时，迅速依次开启流量测量仪
4、数据采集器7以及阀门5，便开始了土壤入渗速率的自动连续测定；测定时段的水流量即为该时段的土壤入渗量，并由此计算土壤入渗速率；待土壤入渗速率基本恒定不变时即可结束测定实验。
[0032]综上所述，本实用新型提供的土壤入渗自动补水和测量装置中，采用马氏瓶原理，自动补水容器I上安装通气管2，通气管2的下端与出水管6出口高度相同，通过自动补水容器I和出水管6对内入渗环9自动补水并保持水位恒定，无需人工补水，且避免了水位高度变化对测定结果的影响，结果更为准确；通过在出水管6上安装流量测量仪4自动测量土壤入渗量并计算土壤入渗速率，无需人工观测水位高度变化，操作更为方便，省时省力，结果更为准确；本实用新型的自动补水和测量装置可连续自动测定土壤由干至饱和的完整入渗过程，可用于研究非饱和及饱和土壤入渗特性，适用范围宽，数据连续，信息丰富。
[0033]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:其包括外入渗环、内入渗环、出水管、自动补水容器及流量测量仪，外入渗环设置在内入渗环的外部，出水管的一端连通自动补水容器，另一端位于内入渗环中，自动补水容器中设置有连通容器内部空间和外部空间的通气管，通气管下端与出水管出口的高度相同，出水管上设置流量测量仪。
2.根据权利要求1所述的土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:还包括数据采集器，所述数据采集器与所述流量测量仪连接。
3.根据权利要求1所述的土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:所述内入渗环与外入渗环同心设置。
4.根据权利要求1所述的土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:所述出水管上设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:所述通气管的上端穿过所述自动补水容器的顶部，所述通气管的下端位于所述自动补水容器的下半部。
6.根据权利要求1所述的土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:所述外入渗环和内入渗环的材质为不锈钢材料。
7.根据权利要求1所述的土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:所述自动补水容器的材质为聚乙烯材料。
8.根据权利要求1所述的土壤入渗自动补水和测量装置，其特征在于:所述出水管为PVC软管。
【文档编号】G01N15/08GK203929586SQ201420262608
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】肖波, 郑瑞伦 申请人:北京市农林科学院