本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)水土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)和一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法。

背景技術(shù)：

在農(nóng)業(yè)水土工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要進(jìn)行土壤取樣以進(jìn)行土壤水文過程等相關(guān)研究。例如，對(duì)于研究土壤水文過程而言，土壤物理參數(shù)及其水動(dòng)力特征參數(shù)是重要依據(jù)。為了獲取土壤物理參數(shù)及其水動(dòng)力特征參數(shù)，一般采用原裝土取樣，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的方式獲得。但是隨著地下水的大規(guī)模開采，華北平原的地下水位埋深由20世紀(jì)70年代的2～15m降至8～30m，局部地區(qū)達(dá)到了56m。由于深度的增加，土壤受到的土壓力也會(huì)相應(yīng)增大，進(jìn)而使得土壤的水分傳輸過程中的結(jié)構(gòu)調(diào)整受限，從而反過來影響土壤的水分傳導(dǎo)等土壤水分特性。因此，為了保證測(cè)定的土壤物理參數(shù)及其水動(dòng)力特征參數(shù)的準(zhǔn)確性，那么在對(duì)土壤進(jìn)行取樣的過程中，需要保證采樣得到的土壤樣品仍然可以維持在相應(yīng)深度位置時(shí)的狀態(tài)。

但是傳統(tǒng)的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法中用以取樣的土壤取樣裝置一般為環(huán)刀。而在取土過程中，環(huán)刀內(nèi)的土體由于上下兩端沒有加壓，在進(jìn)行土壤取樣過程中往往，從而使取樣得到的土壤相對(duì)于原始深度位置會(huì)發(fā)生膨脹等形變，而且，現(xiàn)有的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法也無法及時(shí)有效地對(duì)土壤樣品進(jìn)行加壓處理，使土壤樣品恢復(fù)為大埋深時(shí)的狀態(tài)，進(jìn)而使測(cè)得的土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)等準(zhǔn)確度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)和相應(yīng)的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)，包括：

取樣模塊，用于利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；

樣品保存模塊，用于利用透明容器存儲(chǔ)包含土壤樣品的透明有機(jī)玻璃土柱，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理；

測(cè)定模塊，用于在根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤后，檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)；

其中，所述取樣模塊，包括：

手柄，為中空結(jié)構(gòu)，在所述手柄的上方以及所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有絞盤；

鉆頭，為中空且下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)；其內(nèi)設(shè)有透明有機(jī)玻璃土柱；所述透明有機(jī)玻璃土柱為中空且上下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)；

連接桿，為連接在所述手柄和所述鉆頭之間的中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)有兩根L型鋼絲，所述兩根L型鋼絲的垂直部分均穿設(shè)在所述連接桿中，且頂部穿設(shè)在所述手柄的中空結(jié)構(gòu)里，并與其上的絞盤連接，所述兩根L型鋼絲的水平部分分別設(shè)置在所述透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面位置，用于切割所述透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土壤；

其中，轉(zhuǎn)動(dòng)所述絞盤，所述絞盤帶動(dòng)所述L型鋼絲的水平部分切割所述透明有機(jī)玻璃土柱相應(yīng)截面的土體。

可選地，所述透明有機(jī)玻璃土柱上標(biāo)有容量刻度，且所述容量刻度延所述透明有機(jī)玻璃土柱側(cè)面從任一截面向另一截面增加。

可選地，所述連接桿包含至少一個(gè)通過螺紋連接的子連接桿。

可選地，所述保存模塊，包括：所述透明有機(jī)玻璃土柱和加壓器；所述加壓器包括透明容器、止水材料和兩塊透水石；

所述透明容器為中空且上下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)；所述透明容器的內(nèi)徑大于等于所述透明有機(jī)玻璃土柱的外徑；所述透明容器靠近上下截面的內(nèi)表面存在螺紋，且所述螺紋的總高度與所述有機(jī)玻璃土柱的高度之和大于等于所述透明容器的高度；

所述止水材料用于在所述透明有機(jī)玻璃土柱置于所述透明容器中時(shí)，填充所述透明有機(jī)玻璃土柱與所述透明容器之間的空隙；

所述透水石的外徑與所述透明容器的內(nèi)徑相同；所述透水石的環(huán)形外表面存在螺紋，一個(gè)透水石通過螺紋與所述透明容器的上截面相連，另一個(gè)透水石通過螺紋與所述透明容器的下截面相連。

可選地，所述保存模塊，還包括：

壓力傳感器，用于測(cè)量并展示所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)土壤樣品的真實(shí)壓力值；當(dāng)所述真實(shí)壓力值小于所述預(yù)設(shè)取樣深度對(duì)應(yīng)的理論壓力值時(shí)，利用所述透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理直至所述真實(shí)壓力值等于所述理論壓力值。

依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法，包括：

利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；

在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理；

根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，并檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)；

其中，所述大埋深土壤取樣裝置，包括：

手柄，為中空結(jié)構(gòu)，在所述手柄的上方以及所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有絞盤；

鉆頭，為中空且下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)；其內(nèi)設(shè)有透明有機(jī)玻璃土柱；所述透明有機(jī)玻璃土柱為中空且上下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)；

連接桿，為連接在所述手柄和所述鉆頭之間的中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)有兩根L型鋼絲，所述兩根L型鋼絲的垂直部分均穿設(shè)在所述連接桿中，且頂部穿設(shè)在所述手柄的中空結(jié)構(gòu)里，并與其上的絞盤連接，所述兩根L型鋼絲的水平部分分別設(shè)置在所述透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面位置，用于切割所述透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土壤；

其中，轉(zhuǎn)動(dòng)所述絞盤，所述絞盤帶動(dòng)所述L型鋼絲的水平部分切割所述透明有機(jī)玻璃土柱相應(yīng)截面的土體。

可選地，所述利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品的步驟，包括：

通過所述鉆頭側(cè)面的開口將所述透明有機(jī)玻璃土柱放入所述鉆頭內(nèi)，并利用與所述開口對(duì)應(yīng)的蓋板封閉所述開口；

通過旋轉(zhuǎn)與所述鉆頭對(duì)應(yīng)的手柄，將所述鉆頭深入到所述預(yù)設(shè)取樣深度以采集土壤素材；

將所述鉆頭從土壤中取出，并通過控制對(duì)應(yīng)所述鉆頭的絞盤旋轉(zhuǎn)以收縮處于鉆頭內(nèi)層環(huán)形凹槽內(nèi)的兩根鋼絲，以切割所述鉆頭中透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體，得到與所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；所述環(huán)形凹槽分別位于所述鉆頭內(nèi)層對(duì)應(yīng)于所述透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面位置處。

可選地，在所述通過旋轉(zhuǎn)與所述鉆頭對(duì)應(yīng)的手柄，將所述鉆頭深入到所述預(yù)設(shè)取樣深度以采集土壤素材的步驟之前，還包括：

根據(jù)所述預(yù)設(shè)取樣深度，選取相應(yīng)長度的連接桿連接所述鉆頭和相應(yīng)的手柄。

可選地，所述在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理的步驟，包括：

在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中；

利用止水材料填充所述透明有機(jī)玻璃土柱與所述透明容器之間的空隙；

當(dāng)所述土壤樣品超出所述透明有機(jī)玻璃土柱時(shí)，則通過螺紋控制兩個(gè)透水石分別移動(dòng)至與所述透明有機(jī)玻璃土柱上下截面相連的位置以對(duì)所述土壤樣品進(jìn)行加壓。

可選地，在所述在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中的步驟之后，還包括：

利用壓力傳感器測(cè)量所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)土壤樣品的真實(shí)壓力值；

當(dāng)所述真實(shí)壓力值小于所述預(yù)設(shè)取樣深度對(duì)應(yīng)的理論壓力值時(shí)，利用所述透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理直至所述真實(shí)壓力值等于所述理論壓力值。

根據(jù)本發(fā)明的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)，可以利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理；根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，并檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。由此解決了傳統(tǒng)的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法，取樣得到的土壤相對(duì)于原始深度位置會(huì)發(fā)生膨脹等形變，而且也無法及時(shí)有效地對(duì)土壤樣品進(jìn)行加壓處理，使土壤樣品恢復(fù)為大埋深時(shí)的狀態(tài)，進(jìn)而使測(cè)得的土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)等準(zhǔn)確度降低。取得了有效保持土壤樣品的狀態(tài)，進(jìn)而提高所測(cè)定的土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)準(zhǔn)確性的有益效果。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法的步驟流程圖；

圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法的步驟流程圖；

圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種手柄的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的大埋深土壤取樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種樣品保存裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

在下文中，將參考附圖來更好地理解本發(fā)明的許多方面。附圖中的部件未必按照比例繪制。替代地，重點(diǎn)在于清楚地說明本發(fā)明的部件。

實(shí)施例一

參照?qǐng)D1，示出了本申請(qǐng)的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法的步驟流程圖。

步驟101，利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品。

相對(duì)于利用傳統(tǒng)的環(huán)刀采集土壤樣品，在本發(fā)明實(shí)施例中，為了保證最終獲取的土壤樣品能夠保持在預(yù)設(shè)取樣深度處的壓力狀態(tài)，利用包含透明有機(jī)玻璃土柱的鉆頭從預(yù)設(shè)取樣深度處采集土壤，并且在將鉆頭從土壤中取出時(shí)，切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品。其中的，透明有機(jī)玻璃土柱為中空的筒狀接口，鉆頭也為中空的筒狀結(jié)構(gòu)，透明有機(jī)玻璃土柱可以固定于鉆頭內(nèi)部，具體可以利用任何可用方式將透明有機(jī)玻璃土柱固定于鉆頭內(nèi)部，例如，可以在鉆頭內(nèi)層對(duì)應(yīng)有機(jī)玻璃土柱上下界面的位置處設(shè)置卡槽，用以固定透明有機(jī)玻璃土柱；或者設(shè)置透明有機(jī)玻璃土柱的外徑等于鉆頭的內(nèi)徑，那么可以將透明有機(jī)玻璃土柱卡在鉆頭中等等，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。而且，為了方便取土，透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面為開口，鉆頭為下截面開口。其中，透明有機(jī)玻璃土柱的高度可以為20cm(厘米)，當(dāng)然也可以根據(jù)需求設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

而且為了保證透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土體可以收到其上下截面土體的壓力，需要保證有機(jī)玻璃土柱的上下截面對(duì)應(yīng)與鉆頭的上下截面之間存在一定的空間，空間的具體大小可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。另外，對(duì)于透明有機(jī)玻璃土柱和鉆頭的具體形狀也可以根據(jù)需求設(shè)定，其中透明有機(jī)玻璃土柱可以和鉆頭的形狀相同，也可以不同，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

如上述可知，利用包含透明有機(jī)玻璃土柱的鉆頭從預(yù)設(shè)取樣深度處采集土壤的過程中，可以通過鉆頭中的且在透明有機(jī)玻璃土柱上截面之上以及下截面之下的土體保持透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)部土體的壓力狀態(tài)。而且為了盡可能保持透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)部土體的壓力狀態(tài)，在本發(fā)明實(shí)施例中，鉆頭在土壤中時(shí)，并不對(duì)鉆頭中的土體進(jìn)行切割，而當(dāng)將鉆頭從土壤中取出時(shí)，即可以切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可以利用任何可用設(shè)備或方法切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體，而且可以采用不同的方式分別切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體，也可以利用相同的方式切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

例如，可以利用兩根鋼絲分別切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體。如圖1A為一種鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，5為鉆頭外層，6為鉆頭內(nèi)層，7為透明有機(jī)玻璃土柱，8為兩根鋼絲，兩根鋼絲的底部與透明有機(jī)玻璃土柱上下截面平行，其中一根鋼絲對(duì)應(yīng)于透明有機(jī)玻璃土柱上截面，另一根鋼絲對(duì)應(yīng)于透明有機(jī)玻璃土柱的下截面。那么可以分別利用對(duì)應(yīng)于透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的鋼絲切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體。例如，如果透明有機(jī)玻璃土柱為環(huán)形筒狀結(jié)構(gòu)，那么可以將鋼絲底部的水平部分設(shè)置為環(huán)形，且環(huán)形底部的內(nèi)徑大于等于透明有機(jī)玻璃土柱的內(nèi)徑，那么可以將兩根鋼絲的鋼絲底部分別放置于透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面位置，然后收縮其水平部分的環(huán)形，進(jìn)而切割透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體。

步驟102，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理。

在本發(fā)明實(shí)施例中，為了在后續(xù)使用過程中，仍然可以保持土壤樣品的壓力狀態(tài)，需要將鉆頭內(nèi)的透明有機(jī)玻璃土柱預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)從鉆頭內(nèi)取出并放入透明容器中。其中的預(yù)設(shè)時(shí)間可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。例如可以設(shè)置預(yù)設(shè)時(shí)間為1分鐘(Min)，那么在切割完透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體之后，需要在1min之內(nèi)將透明有機(jī)玻璃土柱從鉆頭中取出并放入透明容器中。其中，該透明容器為上下截面開口且中空的筒狀結(jié)構(gòu)，對(duì)于透明容器的具體形狀本發(fā)明實(shí)施例不加以限定，例如其可以為中空的環(huán)形筒狀結(jié)構(gòu)、或者是中空的多邊形筒狀結(jié)構(gòu)等等。

在透明容器的上下截面處各連接一塊透水石，且透水石分別與透明容器上下截面的內(nèi)側(cè)相連。那么在將透明有機(jī)玻璃土柱放入透明容器中之后，即可以利用兩塊透水石封閉透明容器，同時(shí)可以通過透水石對(duì)透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理，使其保持在預(yù)設(shè)取樣深度處在壓力狀態(tài)。具體的，可以利用任何可用方式對(duì)透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

例如，如前述，在剛剛切割完成時(shí)，可以默認(rèn)透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品的壓力狀態(tài)為在預(yù)設(shè)取樣深度下的壓力狀態(tài)，因此可以認(rèn)定如果透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品在未缺失的情況下，且土壤樣本的體積等于透明有機(jī)玻璃土柱的體積，此時(shí)土壤樣品的壓力狀態(tài)為在預(yù)設(shè)取樣深度下的壓力狀態(tài)。而如果土壤樣品的壓力值發(fā)生變化，其會(huì)變形膨脹，那么土壤樣品會(huì)超出透明有機(jī)玻璃土柱，此時(shí)可以向透明容器中心移動(dòng)透明容器上下截面處的透水石并分別移動(dòng)至透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面處，那么透水石在移動(dòng)過程中可以將超出透明有機(jī)玻璃土柱的土體壓縮回透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)，從而使土壤樣本恢復(fù)原有的壓力狀態(tài)。

步驟103，根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，并檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，在獲取了土壤樣品之后，可能需要檢測(cè)多個(gè)相關(guān)參數(shù)，那么可能需要多次檢測(cè)過程，而在不同次檢測(cè)過程中，為了保持檢測(cè)土壤的壓力狀態(tài)不會(huì)發(fā)生過大變化，可以在每次測(cè)試時(shí)從透明有機(jī)玻璃土柱中獲取滿足本次檢測(cè)的預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，其中預(yù)設(shè)體積可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。在本發(fā)明實(shí)施例中，為了方便相關(guān)人員快速且準(zhǔn)確地獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，在透明有機(jī)玻璃土柱標(biāo)有容量刻度，那么即可以根據(jù)透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤。其中，容量刻度在單位可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在獲取測(cè)試土壤之后，即可以利用任何可用方法檢測(cè)測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。當(dāng)然也可以直接利用整個(gè)土壤樣品作為測(cè)試土壤并檢測(cè)滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

例如，檢測(cè)滲透系數(shù)的步驟具體可以如下：

(1)將獲取的測(cè)試土壤放入中空且上下截面開口的第一筒狀容器中，并將該第一筒狀容器浸入水中。一般砂土浸4h～6h(小時(shí))，壤土浸8h～12h，粘土浸24h。浸水時(shí)要保持水面與第一筒狀容器上截面平齊，且勿使水淹到第一筒狀容器上口的土面。

(2)在預(yù)定時(shí)間將第一筒狀容器取出，并在上面套上一個(gè)與第一筒狀結(jié)構(gòu)一致的空的第二筒狀容器，接口處先用膠布封好，再用熔蠟粘合，嚴(yán)防從接口處漏水。然后將接合的第一筒狀容器放到漏斗上，漏斗下面用100mL燒杯承接。

(3)向上面的第二筒狀容器中加水，水面比第二筒狀容器上截面低1mm(毫米)，水層厚5cm(厘米)。

(4)加水后，自漏斗下面滴下第一滴水時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，每隔1、2、3、5、10……n分鐘更換漏斗下的燒杯(間隔時(shí)間的長短，視滲透快慢而定)，并分別用100mL(毫升)或10mL量筒計(jì)量滲出水量Q1、Q2、Q3……Qn。每更換一次燒杯，要將上面的第二筒狀容器的水面加至原來高度，并用溫度計(jì)記錄水溫。

(5)試驗(yàn)一般持續(xù)時(shí)間約1h才開始穩(wěn)定。如果仍不穩(wěn)定，應(yīng)繼續(xù)延長時(shí)間直到單位時(shí)間內(nèi)滲出水量相等時(shí)為止。

那么，滲出水總量的計(jì)算公式為：

其中，Q為滲出水總量，單位為mm；Q1、Q2…Qn表示每次滲出水量，單位為mL，即cm³,(立方厘米)；S為第一筒狀容器和第二筒狀容器的橫截面積，單位為cm²(平方厘米)，10是將cm換算為mm所乘倍數(shù)。

滲透速度的計(jì)算公式為：

其中，V為滲透速度，單位為mm/min(毫米每分鐘)，Qn為n次滲出水量，單位為mL，t_n為每次滲透所間隔時(shí)間，單位為min。

滲透系數(shù)的計(jì)算公式為：

其中，Kt為溫度為t(℃，攝氏度)時(shí)的滲透參數(shù)，單位為mm/min；Qn為n次滲出水量，單位為mL；tn為每次滲透所間隔時(shí)間，單位為min；S為第一筒狀容器和第二筒狀容器的橫截面積，單位為cm²；h為水層厚度，單位為cm；L為土層厚度，單位為cm；V為滲透速度，單位為mm/min。

為了使不同溫度下所測(cè)得的K_t值便于比較，應(yīng)換算成10℃時(shí)的滲透參數(shù)，按式(4)計(jì)算：

其中，K₁₀為溫度為10℃時(shí)的滲透參數(shù)，單位為mm/min；K_t為溫度為t(℃)時(shí)的滲透系數(shù)，單位為mm/min；t°為測(cè)定時(shí)水的溫度，單位為℃。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，可以重復(fù)上述測(cè)試以及計(jì)算過程預(yù)設(shè)次數(shù)，并計(jì)算各次結(jié)果的算術(shù)平均值，其中預(yù)設(shè)次數(shù)可以根據(jù)需求設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。例如，可以重復(fù)測(cè)試并計(jì)算四次，取四次結(jié)果的算術(shù)平均值，并取兩位小數(shù)。

另外，在本發(fā)明實(shí)施例中，可以利用任何可用的方法或設(shè)備檢測(cè)土壤樣品的水分?jǐn)U散系數(shù)，例如水平土柱吸滲法、擴(kuò)散偏微分方程求解方法等等，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，可以在將透明有機(jī)玻璃土柱從鉆頭中取出后，直接以上述的透明有機(jī)玻璃土柱作為第一筒狀容器，以透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品作為測(cè)試土壤，立即測(cè)量該土壤樣品的土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。而且，為了方便測(cè)量，可以設(shè)定透明有機(jī)玻璃土柱的高度為20cm。

根據(jù)本發(fā)明的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法，可以利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理；根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，并檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。由此解決了傳統(tǒng)的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法，取樣得到的土壤相對(duì)于原始深度位置會(huì)發(fā)生膨脹等形變，而且也無法及時(shí)有效地對(duì)土壤樣品進(jìn)行加壓處理，使土壤樣品恢復(fù)為大埋深時(shí)的狀態(tài)，進(jìn)而使測(cè)得的土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)等準(zhǔn)確度降低。取得了有效保持土壤樣品的狀態(tài)，進(jìn)而提高所測(cè)定的土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)準(zhǔn)確性的有益效果。

實(shí)施例二

參照?qǐng)D2，示出了本申請(qǐng)的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法的步驟流程圖。

步驟201，通過所述鉆頭側(cè)面的開口將所述透明有機(jī)玻璃土柱放入所述鉆頭內(nèi)，并利用與所述開口對(duì)應(yīng)的蓋板封閉所述開口。

如圖1A的鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖，鉆頭包括鉆頭內(nèi)層6和鉆頭外層5；在鉆頭內(nèi)層6的任一側(cè)面以及鉆頭外層5的相應(yīng)側(cè)面設(shè)有一開口以及與該開口配套的蓋板；而且開口的尺寸大于等于透明有機(jī)玻璃土柱7的縱向最大截面。那么即可以通過鉆頭側(cè)面的開口將透明有機(jī)玻璃土柱放入鉆頭內(nèi)，并利用與開口對(duì)應(yīng)的蓋板封閉開口。

在本發(fā)明實(shí)施例中，透明有機(jī)玻璃土柱7的外直徑還可以與鉆頭內(nèi)層直徑相同；那么透明有機(jī)玻璃土柱可以固定于鉆頭內(nèi)部且與開口對(duì)應(yīng)的鉆頭內(nèi)層貼合。那么用戶可以通過鉆頭的開口將透明有機(jī)玻璃土柱放入鉆頭后，鉆頭可以直接固定在鉆頭內(nèi)部且與開口對(duì)應(yīng)的鉆頭內(nèi)層貼合，從而可以無須再調(diào)整透明有機(jī)玻璃土柱的位置，減少用戶的操作，而且也較少在鉆頭內(nèi)側(cè)設(shè)置較多的槽口。

步驟202，根據(jù)所述預(yù)設(shè)取樣深度，選取相應(yīng)長度的連接桿連接所述鉆頭和相應(yīng)的手柄。

其中，可以選取一根相應(yīng)長度的連接桿連接鉆頭和相應(yīng)的手柄，也可以選取多個(gè)子連接桿連接得到相應(yīng)長度的連接桿，并利用該連接桿該連接鉆頭和相應(yīng)的手柄。其中，連接桿可以通過螺紋分別連接鉆頭和相應(yīng)的手柄，那么此時(shí)在手柄與連接桿的連接處分別具有內(nèi)表面螺紋和外表面螺紋；連接桿與鉆頭的連接處也分別具有內(nèi)表面螺紋和外表面螺紋。例如，手柄中與連接桿的連接處具有內(nèi)表面螺紋，那么連接桿中與手柄的連接處具有外表面螺紋；而如果手柄中與連接桿的連接處具有外表面螺紋，那么連接桿中與手柄的連接處具有內(nèi)表面螺紋。當(dāng)然，在本發(fā)明實(shí)施例中，也可以利用嵌插等等其他任何可用方式連接手柄與連接桿以及鉆頭與連接桿，而且，手柄與連接桿之間的連接方式以及鉆頭與連接桿之間的連接方式可以不同，也可以相同，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例也不加以限定。

另外，如果選取多個(gè)子連接桿連接得到相應(yīng)長度的連接桿，那么各個(gè)子連接桿之間也可以通過螺紋或嵌插等任何可用方式進(jìn)行連接，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例也不加以限定。

如圖2A為一種用多個(gè)子連接桿連接到的連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，2a、2b、2c分別為各個(gè)子連接桿。

步驟203，通過旋轉(zhuǎn)與所述鉆頭對(duì)應(yīng)的手柄，將所述鉆頭深入到所述預(yù)設(shè)取樣深度以采集土壤素材。

如圖2B為手柄的結(jié)構(gòu)示意圖，其中4為絞盤。絞盤置于手柄上，手柄為中空的結(jié)構(gòu)，且手柄和絞盤都可以轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，絞盤可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。

步驟204，將所述鉆頭從土壤中取出，并通過控制對(duì)應(yīng)所述鉆頭的絞盤旋轉(zhuǎn)以收縮處于鉆頭內(nèi)層環(huán)形凹槽內(nèi)的兩根鋼絲，以切割所述鉆頭中透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土體，得到與所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；所述環(huán)形凹槽分別位于所述鉆頭內(nèi)層對(duì)應(yīng)于所述透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面位置處。

如圖2C為本發(fā)明一種大埋深土壤取樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為手柄，2為連接桿，與連接桿底部相連的是鉆頭，4是絞盤，5是鉆頭外層，6是鉆頭內(nèi)層，7是透明有機(jī)玻璃土柱，8是兩根L型鋼絲，9是內(nèi)槽，另外在鉆頭內(nèi)層對(duì)應(yīng)透明有機(jī)玻璃土柱上下截面位置處還分別存在環(huán)形內(nèi)槽(圖中未示出)。

其中，兩根L型鋼絲的水平部分為環(huán)形且環(huán)形外直徑等于環(huán)形凹槽外直徑，其中一根L型鋼絲的水平部分固定于透明有機(jī)玻璃土柱上截面對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹槽內(nèi)，另一根L型鋼絲的水平部分固定于透明有機(jī)玻璃土柱下截面對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹槽內(nèi)；那么當(dāng)絞盤旋轉(zhuǎn)釋放兩根L型鋼絲時(shí)，L型鋼絲的水平部分收縮并移動(dòng)固定至內(nèi)槽中，從而完成對(duì)透明有機(jī)玻璃土柱上下截面土體的切割。

而在切割土壤之前，該兩條L型鋼絲8的水平部分是環(huán)形且環(huán)形外直徑等于所述環(huán)形凹槽外直徑。其中一根L型鋼絲的水平部分固定于透明有機(jī)玻璃土柱7上截面對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹槽內(nèi)，另一根L型鋼絲的水平部分固定于透明有機(jī)玻璃土柱7下截面對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹槽內(nèi)。在切割土壤之后，兩根L型鋼絲的水平部分收縮完畢，那么其可以變?yōu)檩^小的環(huán)形或者是直接收縮為實(shí)心圓盤，此時(shí)，為了不影響移動(dòng)透明有機(jī)玻璃土柱等操作，可以將收縮后的兩根L型鋼絲的水平部分固定于鉆頭內(nèi)側(cè)開口處的內(nèi)槽中。在本發(fā)明實(shí)施例中，也可以根據(jù)需求將內(nèi)槽設(shè)置與鉆頭的其他可用區(qū)域，或者是利用其他任何可用方式或設(shè)備固定收縮后的L型鋼絲的水平部分，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

而且，在本發(fā)明實(shí)施例中，在將切割后的透明有機(jī)玻璃土柱從鉆頭中取出之后，以及在將裝有空載的透明有機(jī)玻璃土柱的鉆頭再次植入土壤以采集土壤之前，可以通過控制絞盤執(zhí)行相應(yīng)的操作以釋放收縮后的兩個(gè)L型鋼絲的水平部分，將兩個(gè)L型鋼絲的水平部分還原為環(huán)形，并將兩個(gè)L型鋼絲的水平部分從鉆頭內(nèi)層的內(nèi)槽對(duì)應(yīng)移動(dòng)固定至透明有機(jī)玻璃土柱上下截面對(duì)應(yīng)的凹槽。

這樣，在L型鋼絲未使用時(shí)，可以使L型鋼絲在鉆頭內(nèi)有能夠卡住的位置，避免在大埋深土壤取樣裝置移動(dòng)時(shí)，該鋼絲在鉆頭內(nèi)部發(fā)生搖晃而損壞能夠碰撞的各個(gè)部件或者影響采集土壤的效果。

而且將L型鋼絲的水平部分固定在鉆頭內(nèi)側(cè)，這樣一方面可以節(jié)約大埋深土壤取樣裝置的制造成本，另一方面可以避免在容積較小的鉆頭內(nèi)設(shè)置更多的槽口；當(dāng)然，在不同實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以根據(jù)實(shí)際需要在鉆頭內(nèi)部設(shè)置其他可以在L型鋼絲不用時(shí)來卡住L型鋼絲的其他部件，其只要能夠保持L型鋼絲不搖晃即可，本發(fā)明對(duì)此并不做具體限定。

步驟205，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中。

為了盡可能保持透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品的壓力狀態(tài)，在本發(fā)明實(shí)施例中，在完成切割后，需要在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將透明有機(jī)玻璃土柱從鉆頭中取出并放入透明容器中。其中，預(yù)設(shè)時(shí)間可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

步驟206，利用止水材料填充所述透明有機(jī)玻璃土柱與所述透明容器之間的空隙。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在將透明有機(jī)玻璃土柱放入透明容器之后，為了避免后續(xù)操作過程中透明有機(jī)玻璃土柱左右晃動(dòng)，可以利用止水材料填充透明有機(jī)玻璃土柱與透明容器之間的空隙。

步驟207，當(dāng)所述土壤樣品超出所述透明有機(jī)玻璃土柱時(shí)，則通過螺紋控制兩個(gè)透水石分別移動(dòng)至與所述透明有機(jī)玻璃土柱上下截面相連的位置以對(duì)所述土壤樣品進(jìn)行加壓。

步驟208，利用壓力傳感器測(cè)量所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)土壤樣品的真實(shí)壓力值。

在本發(fā)明實(shí)施例中，還可以利用壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)土壤樣品的真實(shí)壓力值并展示，那么當(dāng)相關(guān)人員察覺到土壤樣品的真實(shí)壓力值小于計(jì)算值時(shí)，則可以通過上述的透水石對(duì)土壤樣品進(jìn)行加壓處理。

其中的壓力傳感器可以與任意一個(gè)透水石相連，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。當(dāng)然，在本發(fā)明實(shí)施例中，也可以利用其他任何可用方法或設(shè)備測(cè)量透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)土壤樣品的真實(shí)壓力值，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

步驟209，當(dāng)所述真實(shí)壓力值小于所述預(yù)設(shè)取樣深度對(duì)應(yīng)的理論壓力值時(shí)，利用所述透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理直至所述真實(shí)壓力值等于所述理論壓力值。

其中，理論壓力值的計(jì)算公式可以為：

其中，P為理論壓力值，單位為Pa(帕斯卡)；為H深度處土壤平均密度，單位為kg/m³(千克每立方米)，H為預(yù)設(shè)取樣深度，單位為m(米)。其中，可以取值為2.65g/cm³(克每立方厘米)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可以利用任何可用方法基于透水石對(duì)透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理直至真實(shí)壓力值等于理論壓力值。而且也可以不基于透水石，而利用任何其他的可用方法或設(shè)備對(duì)透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理直至真實(shí)壓力值等于所述理論壓力值，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟208-209也可以在步驟207之前執(zhí)行，或者是與步驟207同時(shí)執(zhí)行，或者是只利用上述的一種方式對(duì)土壤樣品進(jìn)行加壓處理，對(duì)此本發(fā)明實(shí)施例不加以限定。

步驟210，根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，并檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。

需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，在從透明有機(jī)玻璃土柱中取出測(cè)試土壤之后，如果其中的土壤樣品仍然需要保存以后續(xù)測(cè)試使用，那么以后仍然需要利用前述的步驟對(duì)透明有機(jī)玻璃土柱中的土體進(jìn)行加壓處理。

根據(jù)本發(fā)明的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法，可以利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理；根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，并檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。由此解決了傳統(tǒng)的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法，取樣得到的土壤相對(duì)于原始深度位置會(huì)發(fā)生膨脹等形變，而且也無法及時(shí)有效地對(duì)土壤樣品進(jìn)行加壓處理，使土壤樣品恢復(fù)為大埋深時(shí)的狀態(tài)，進(jìn)而使測(cè)得的土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)等準(zhǔn)確度降低。取得了有效保持土壤樣品的狀態(tài)，進(jìn)而提高所測(cè)定的土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)準(zhǔn)確性的有益效果。而且，本發(fā)明方便用戶操作，從取樣到保存的過程中都可以有效避免土壤樣品壓力狀態(tài)的變化，從而可以進(jìn)一步提高所測(cè)定的土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)準(zhǔn)確性。

實(shí)施例三

參照?qǐng)D3，示出了本申請(qǐng)的一種大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明實(shí)施例中的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)30，包括取樣模塊301、樣品保存模塊302和測(cè)定模塊303。

其中，所述取樣模塊301，用于對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品。

如圖2C為本發(fā)明實(shí)施例的一種取樣模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。包括：

手柄1，為中空結(jié)構(gòu)，在所述手柄的上方以及所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有絞盤4。

鉆頭，為中空且下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)；其內(nèi)設(shè)有透明有機(jī)玻璃土柱7；所述透明有機(jī)玻璃土柱為中空且上下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)。

連接桿2，為連接在所述手柄和所述鉆頭之間的中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)有兩根L型鋼絲8，所述兩根L型鋼絲的垂直部分均穿設(shè)在所述連接桿中，且頂部穿設(shè)在所述手柄的中空結(jié)構(gòu)里，并與其上的絞盤連接，所述兩根L型鋼絲的水平部分分別設(shè)置在所述透明有機(jī)玻璃土柱的上下截面位置，用于切割所述透明有機(jī)玻璃土柱上下截面的土壤。

其中，轉(zhuǎn)動(dòng)所述絞盤，所述絞盤帶動(dòng)所述L型鋼絲的水平部分切割所述透明有機(jī)玻璃土柱相應(yīng)截面的土體。

可選地，所述透明有機(jī)玻璃土柱上標(biāo)有容量刻度，且所述容量刻度延所述透明有機(jī)玻璃土柱側(cè)面從任一截面向另一截面增加。

可選地，所述連接桿包含至少一個(gè)通過螺紋連接的子連接桿。

所述樣品保存模塊302，用于利用透明容器存儲(chǔ)包含土壤樣品的透明有機(jī)玻璃土柱，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理。

如圖3A所示為一種樣品保存模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。所述樣品保存模塊302，包括：所述透明有機(jī)玻璃土柱7和加壓器；所述加壓器包括透明容器11、止水材料12和兩塊透水石10。

所述透明容器為中空且上下截面開口的圓形筒狀結(jié)構(gòu)；所述透明容器的內(nèi)徑大于等于所述透明有機(jī)玻璃土柱的外徑；所述透明容器靠近上下截面的內(nèi)表面存在螺紋，且所述螺紋的總高度與所述有機(jī)玻璃土柱的高度之和大于等于所述透明容器的高度。

所述止水材料填充于所述透明有機(jī)玻璃土柱置于所述透明容器中時(shí)，所述透明有機(jī)玻璃土柱與所述透明容器之間的空隙。

所述透水石的外徑與所述透明容器的內(nèi)徑相同；所述透水石的環(huán)形外表面存在螺紋，一個(gè)透水石通過螺紋與所述透明容器的上截面相連，另一個(gè)透水石通過螺紋與所述透明容器的下截面相連。

可選地，所述樣品保存模塊，還包括：壓力傳感器，用于測(cè)量并展示所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)土壤樣品的真實(shí)壓力值；當(dāng)所述真實(shí)壓力值小于所述預(yù)設(shè)取樣深度對(duì)應(yīng)的理論壓力值時(shí)，利用所述透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理直至所述真實(shí)壓力值等于所述理論壓力值。

所述測(cè)定模塊303，用于在根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤后，檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。

可選地，在本發(fā)明實(shí)施例中，為了方便后續(xù)測(cè)量參數(shù)，可以設(shè)置所述透明有機(jī)玻璃土柱的高度為20cm。而且，在本發(fā)明實(shí)施例中，測(cè)定模塊可以為上述的樣品保存模塊稍作調(diào)整后得到。例如前述的將樣品保存裝置的透水石去除，直接以透明有機(jī)玻璃土柱為第一筒狀容器，等等。那么此時(shí)可以在獲取到土壤樣品之后立即檢測(cè)土壤樣品的土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可以利用大埋深土壤取樣裝置對(duì)大埋深土壤進(jìn)行取樣，得到與透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)積一致的土壤樣品；在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將所述透明有機(jī)玻璃土柱從所述鉆頭中取出并放入透明容器中，并利用分別與所述透明容器上下截面相連的兩個(gè)透水石對(duì)所述透明有機(jī)玻璃土柱內(nèi)的土壤樣品進(jìn)行加壓處理；根據(jù)所述透明有機(jī)玻璃土柱上的容量刻度，從所述透明有機(jī)玻璃土柱中獲取預(yù)設(shè)體積的測(cè)試土壤，并檢測(cè)所述測(cè)試土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)。由此解決了傳統(tǒng)的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定方法，取樣得到的土壤相對(duì)于原始深度位置會(huì)發(fā)生膨脹等形變，而且也無法及時(shí)有效地對(duì)土壤樣品進(jìn)行加壓處理，使土壤樣品恢復(fù)為大埋深時(shí)的狀態(tài)，進(jìn)而使測(cè)得的土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)等準(zhǔn)確度降低。取得了有效保持土壤樣品的狀態(tài)，進(jìn)而提高所測(cè)定的土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)準(zhǔn)確性的有益效果。而且，本發(fā)明方便用戶操作，從取樣到保存的過程中都可以有效避免土壤樣品壓力狀態(tài)的變化，從而可以進(jìn)一步提高所測(cè)定的土壤的滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)準(zhǔn)確性。

在此提供的算法和顯示不與任何特定計(jì)算機(jī)、虛擬系統(tǒng)或者其它設(shè)備固有相關(guān)。各種通用系統(tǒng)也可以與基于在此的示教一起使用。根據(jù)上面的描述，構(gòu)造這類系統(tǒng)所要求的結(jié)構(gòu)是顯而易見的。此外，本發(fā)明也不針對(duì)任何特定編程語言。應(yīng)當(dāng)明白，可以利用各種編程語言實(shí)現(xiàn)在此描述的本發(fā)明的內(nèi)容，并且上面對(duì)特定語言所做的描述是為了披露本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。可以把實(shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征來代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

本發(fā)明的各個(gè)部件實(shí)施例可以以硬件實(shí)現(xiàn)，或者以在一個(gè)或者多個(gè)處理器上運(yùn)行的軟件模塊實(shí)現(xiàn)，或者以它們的組合實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在實(shí)踐中使用微處理器或者數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大埋深土壤滲透系數(shù)和水分?jǐn)U散系數(shù)測(cè)定設(shè)備中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)為用于執(zhí)行這里所描述的方法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)。這樣的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，或者可以具有一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)的形式。這樣的信號(hào)可以從因特網(wǎng)網(wǎng)站上下載得到，或者在載體信號(hào)上提供，或者以任何其他形式提供。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過同一個(gè)硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。