一種室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤水平衡和水土保持觀測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]入滲是土壤的基本物理性狀，與降雨產(chǎn)流、土壤侵蝕、非點源污染等密切相關(guān)。土壤入滲速率作為一個重要的參數(shù)對局部地區(qū)洪水預(yù)報、土壤侵蝕預(yù)測預(yù)報以及相關(guān)水土保持措施的制定起著決定性的作用，因此快速、準確測定土壤入滲速率具有重要的意義。
[0003]目前，在室內(nèi)多采用定水頭法來測定土壤的入滲速率。當土壤的入滲速率保持不變時則認為達到了穩(wěn)滲狀態(tài)，此時的入滲速率即為土壤的穩(wěn)滲速率。
[0004]現(xiàn)有的室內(nèi)定水頭法往往通過排水法來記錄水分透過環(huán)刀內(nèi)土樣滴落的水滴量和水滴滴落的時間間隔來計算土壤滲透速率，假如相同時間內(nèi)滴落的水量相等則證明已經(jīng)達到穩(wěn)滲狀態(tài)。然而由于水分從土壤底面開始滲出到形成水滴再到水滴滴落需要一定的時間，這個時間可以是幾秒到幾十秒不等。且形成的水滴體積在較短的時間間隔內(nèi)變化不大，難以準確測量，因此觀察是否達到穩(wěn)滲所用的時間間隔較大，一般為Imin到5min。所以用這種方法在判定土壤達到穩(wěn)滲的時刻、測量入滲時間及入滲量方面存在較大誤差，繼而使得土壤入滲速率的測量存在較大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置及方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中土壤入滲速率的測量存在較大誤差的問題。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案:
[0007]一方面，本發(fā)明提出了一種室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置，包括:
[0008]定水頭供水裝置、環(huán)刀、過濾網(wǎng)、水分采集測量裝置、鐵架臺、儲水容器和計時器；其中，
[0009]所述定水頭供水裝置的供水口與所述環(huán)刀上部緊密結(jié)合；
[0010]所述環(huán)刀，用于放置土壤樣品；
[0011]所述過濾網(wǎng)，置于所述環(huán)刀底部，與所述環(huán)刀底面緊密接觸，用于防止水分入滲過程中土粒掉落在所述水分采集裝置；
[0012]所述水分采集測量裝置，置于所述過濾網(wǎng)下部，用于測量土壤入滲水量；
[0013]所述鐵架臺，置于所述水分采集測量裝置底部，用于固定所述定水頭供水裝置、所述環(huán)刀以及所述過濾網(wǎng)；
[0014]所述儲水容器，用于接收所述定水頭供水裝置排出的水；
[0015]所述計時器，用于判定土壤入滲時刻和土壤達到穩(wěn)滲的時刻。
[0016]本發(fā)明實施例提供的室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置，在土壤底面剛剛有水滲出還未形成水滴時通過水分采集測量裝置將水進行吸附，并可以及時讀取水分采集測量裝置顯示的不同時刻土壤入滲水的總量，可以通過判斷水分采集測量裝置示數(shù)增加速率是否穩(wěn)定來及時判定土壤是否達到穩(wěn)定狀態(tài)，觀察示數(shù)變化的時間間隔相比現(xiàn)有方法小了很多，也更為精確，可以通過幾秒內(nèi)水分采集測量裝置示數(shù)增量是否一致來作為土壤達到穩(wěn)滲狀態(tài)的判定條件，解決了現(xiàn)有技術(shù)在判定土壤達到穩(wěn)滲的時刻、測量入滲時間及入滲量方面存在較大誤差的問題，因而解決了現(xiàn)有技術(shù)中土壤入滲速率的測量存在較大誤差的問題。
[0017]一方面，本發(fā)明提出了一種室內(nèi)土壤入滲速率測量方法，包括:
[0018]對所述的室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置進行安裝；
[0019]對所述電子天平進行調(diào)零；
[0020]利用所述定水頭供水裝置供水，并使水進入所述環(huán)刀放置的土壤樣品中；
[0021]通過所述計時器進行計時，并當連續(xù)第一閾值個預(yù)設(shè)時間間隔At的土壤入滲水量的增量Λ Q 一致時，按照公式V = Λ Q/ Λ t計算土壤入滲速率。
[0022]本發(fā)明實施例提供的室內(nèi)土壤入滲速率測量方法，使用室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置，在土壤底面剛剛有水滲出還未形成水滴時通過水分采集測量裝置將水進行吸附，并可以及時讀取水分采集測量裝置顯示的不同時刻土壤入滲水的總量，可以通過判斷水分采集測量裝置示數(shù)增加速率是否穩(wěn)定來及時判定土壤是否達到穩(wěn)定狀態(tài)，觀察示數(shù)變化的時間間隔相比現(xiàn)有方法小了很多，也更為精確，可以通過幾秒內(nèi)水分采集測量裝置示數(shù)增量是否一致來作為土壤達到穩(wěn)滲狀態(tài)的判定條件，解決了現(xiàn)有技術(shù)在判定土壤達到穩(wěn)滲的時亥IJ、測量入滲時間及入滲量方面存在較大誤差的問題，因而解決了現(xiàn)有技術(shù)中土壤入滲速率的測量存在較大誤差的問題。
【附圖說明】
[0023]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中:
[0024]圖1為本發(fā)明室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置一實施例的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為圖1中圓形盛水箱與環(huán)刀接口一實施例的縱切面示意圖；
[0026]圖3為圖1中水分采集測量裝置一實施例的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明室內(nèi)土壤入滲速率測量方法一實施例的流程示意圖；
[0028]圖5為圖4中S4—實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。
[0030]參看圖1，本發(fā)明的實施例提供一種室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置，包括:定水頭供水裝置、環(huán)刀、過濾網(wǎng)、水分采集測量裝置、鐵架臺、儲水容器和計時器；其中，
[0031]所述定水頭供水裝置的供水口與所述環(huán)刀上部緊密結(jié)合；
[0032]所述環(huán)刀，用于放置土壤樣品；
[0033]所述過濾網(wǎng)，置于所述環(huán)刀底部，與所述環(huán)刀底面緊密接觸，用于防止水分入滲過程中土粒掉落在所述水分采集裝置；
[0034]所述水分采集測量裝置，置于所述過濾網(wǎng)下部，用于測量土壤入滲水量；
[0035]所述鐵架臺，置于所述水分采集測量裝置底部，用于固定所述定水頭供水裝置、所述環(huán)刀以及所述過濾網(wǎng)；
[0036]所述儲水容器，用于接收所述定水頭供水裝置排出的水；
[0037]所述計時器，用于判定土壤入滲時刻和土壤達到穩(wěn)滲的時刻。
[0038]本實施例中，圖1為本發(fā)明室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置的除計時器外的結(jié)構(gòu)示意圖，除計時器外的各個部分分別為:⑴水泵；⑵供水箱；⑶供水管；⑷圓形盛水箱；(5)進水口 ；(6)排水管；(7)環(huán)刀；(8)過濾網(wǎng)；(9)海綿；(10)細鐵絲網(wǎng)；(11)廣口集水桶；
(12)電子天平；(13)底座；(14)縱向支柱；(15)橫向鐵桿；(16)儲水容器；(17)電子顯示屏。水泵(1)、供水箱(2)、供水管(3)、圓形盛水箱(4)和排水管(6)組成定水頭供水裝置，海綿(9)、細鐵絲網(wǎng)(10)、廣口集水桶(11)和電子天平(12)組成水分采集測量裝置，底座
(13)、縱向支柱(14)及三根可上下移動的橫向鐵桿(15)組成鐵架臺。
[0039]本發(fā)明實施例提供的室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置，在土壤底面剛剛有水滲出還未形成水滴時通過水分采集測量裝置將水進行吸附，并可以及時讀取水分采集測量裝置顯示的不同時刻土壤入滲水的總量，可以通過判斷水分采集測量裝置示數(shù)增加速率是否穩(wěn)定來及時判定土壤是否達到穩(wěn)定狀態(tài)，觀察示數(shù)變化的時間間隔相比現(xiàn)有方法小了很多，也更為精確，可以通過幾秒內(nèi)水分采集測量裝置示數(shù)增量是否一致來作為土壤達到穩(wěn)滲狀態(tài)的判定條件，解決了現(xiàn)有技術(shù)在判定土壤達到穩(wěn)滲的時刻、測量入滲時間及入滲量方面存在較大誤差的問題，因而解決了現(xiàn)有技術(shù)中土壤入滲速率的測量存在較大誤差的問題。
[0040]可選地，參看圖1和圖2，在本發(fā)明室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置的另一實施例中，所述定水頭供水裝置，包括:水泵、供水箱、供水管、圓形盛水箱和排水管；其中，
[0041]所述水泵安裝在所述供水箱內(nèi)，通過供水管與圓形盛水箱的進水口連接；
[0042]所述圓形盛水箱的直徑與所述環(huán)刀一致，下部與所述環(huán)刀的上部緊密結(jié)合，在側(cè)壁上預(yù)定高度處安裝有出水口并連接排水管，在側(cè)壁另一高于出水口的位置設(shè)置有塞有海綿的進水口。
[0043]本實施例中，圓形盛水箱⑷沒有上下底面，進水口(5)處塞有海綿，保證水流平穩(wěn)流入圓形盛水箱(4)中。所述水泵(I)安裝在所述供水箱(2)內(nèi)，通過供水管(3)與圓形盛水箱(4)的進水口(5)連接，向圓形盛水箱(4)中供水，當水位高過排水管(6)高度時則會自動溢出，從而使水頭保持恒定。圓形盛水箱(4)下部與環(huán)刀(7)的上部緊密結(jié)合，圓形盛水箱(4)與環(huán)刀(7)接口的縱切面示意圖如圖2所示。
[0044]可選地，參看圖1和圖3，在本發(fā)明室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置的另一實施例中，所述水分采集測量裝置，包括:海綿、細鐵絲網(wǎng)、廣口集水桶和電子天平；其中，
[0045]所述海綿剪裁成圓柱形，表面覆蓋有所述細鐵絲網(wǎng)，與所述廣口集水桶桶身直徑相同，且大于所述圓形盛水箱的直徑；
[0046]所述被所述細鐵絲網(wǎng)包裹的所述海綿安放在所述廣口集水桶的桶口處，上表面與所述過濾網(wǎng)的距離小于預(yù)設(shè)的距離；
[0047]所述廣口集水桶安置在所述電子天平的中心位置，用于存儲土壤入滲的水；
[0048]所述電子天平設(shè)置有電子顯示屏，用于實時顯示土壤入滲水量。
[0049]本實施例中，海綿(9)與廣口集水桶(11)桶身直徑相同，略大于圓形盛水箱(4)及環(huán)刀(7)的直徑，目的是保證所有入滲的水分均能落在海綿(9)表面上。海綿(9)表面覆蓋有細鐵絲網(wǎng)(10)，目的在于使海綿(9)保持固定的形狀，不至于膨脹并與土壤樣品接觸，如圖3所示。被細鐵絲網(wǎng)(10)包裹的海綿(9)安放在廣口集水桶(11)的桶口處，當海綿(9)吸水量過多時多余的水量便會滴入廣口集水桶(11)中。廣口集水桶(11)安置在電子天平(12)上，用于實時記錄海綿(9)及廣口集水桶(11)中增加的重量，也就是土壤入滲水量。
[0050]可選地，在本發(fā)明室內(nèi)土壤入滲速率測量裝置的另一實施例中，所述鐵