[發(fā)明專利]滴水式土壤入滲測量裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410017458.8
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103776747A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高曉飛;劉寶元;劉洪鵠;王大安
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué);長江水利委員會長江科學(xué)院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)田水平衡和水土保持觀測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種滴水式土壤入滲測量裝置。

背景技術(shù)

土壤水入滲是水滲入土壤的物理現(xiàn)象，以單位時間入滲的水深表示，即入滲強度或入滲率，或以歷時入滲累積曲線表示。土壤水入滲與降水、灌溉水進入土壤及其在土壤中的儲存有密切關(guān)系。入滲率低的情況下，滲入土壤的水分低，會產(chǎn)生滯水內(nèi)澇；或來不及入滲的水沿地表流走，并帶走土壤，引起水土流失等問題。入滲率過高時，可能不利于土壤持水，還會對一些水利設(shè)施產(chǎn)生不良影響。因此，水土流失觀測和農(nóng)田水利工程建設(shè)都需要關(guān)注土壤水入滲。

目前，測量土壤水入滲的方法很多，如單環(huán)入滲儀、雙環(huán)入滲儀、張力入滲儀等，都是在一定的水頭驅(qū)動下，測定土壤在飽和情況下的導(dǎo)水能力。由于這些實驗方法與天然降水情況差異較大，尤其是天然降雨時雨滴對土面擊打，導(dǎo)致細土粒因雨滴擊濺引起的位移，土壤結(jié)皮，土壤團聚體破壞，細土粒對大縫隙的填充等過程缺少；儀器安裝過程中對土面的破壞引起的邊界效應(yīng)等問題，導(dǎo)致這些方法的測定值與天然降水的入滲情況有較大的差異。人工模擬降雨的方法測量土壤入滲，可以較好的解決雨滴擊打改變土面狀態(tài)等問題，但需要比較昂貴和操作復(fù)雜的人工模擬降雨設(shè)備，并且針對面積較小的土柱，降雨的均勻性問題，會導(dǎo)致土柱接收的模擬降水量難于確定，進而影響測量精度。如果增加土柱面積，則會增加工作量。

中國專利CN202854013U公開的測量裝置，其水頭產(chǎn)生的壓強在測量過程中不斷變化，很難測定在某一壓強下，降水強度對土壤入滲的影響，而有時處于測量的需要，某一壓強下的降水對土壤入滲的影響需要多次測定，（建議刪掉紅字部分）因而，一套簡易且能多次重復(fù)相同實驗條件的測量裝置，對于水文過程研究、作物水分利用、灌溉管理、土壤侵蝕和水土保持研究仍很重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種滴水式土壤入滲測量裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種滴水式土壤入滲測量裝置，包括供水裝置，水滴發(fā)生裝置，集水測量裝置和支架系統(tǒng)；

所述供水裝置包括水泵、水箱、排水軟管、上水軟管、升降機構(gòu)和控水桶；

所述水泵位于所述水箱內(nèi)，所述上水軟管連通水泵和控水桶的側(cè)壁下端，所述排水軟管連通所述水箱和所述控水桶的側(cè)壁上端，所述升降機構(gòu)位于所述控水桶的底部；水泵通過上水軟管將水箱的水輸入控水桶中，水位超過排水軟管的排水口時，排水軟管會將多余的水排到水箱中，使得控水桶的液面恒定。升降機構(gòu)可以調(diào)整控水桶的高度，從而通過上水軟管給供水桶提供不同水頭的水；

所述水滴發(fā)生裝置包括供水桶、供水軟管和滴水盤；

所述滴水盤位于所述供水桶的底部，所述供水軟管連通所述供水桶和所述控水桶；供水桶的水位不同，滴水盤的水滴發(fā)生速度也不同，因此，可以通過控制供水桶的水位模擬不同強度的降水；

所述集水裝置包括防風(fēng)管、外環(huán)刀、內(nèi)環(huán)刀、集水盤、漏斗、水量自記器和集水桶；

所述防風(fēng)管套裝在所述滴水盤的外側(cè)，所述外環(huán)刀位于所述防風(fēng)管的下端并與其下端緊密連接，所述內(nèi)環(huán)刀位于所述外環(huán)刀內(nèi)與其同心，所述外環(huán)刀與所述內(nèi)環(huán)刀共同安裝于底部的環(huán)刀蓋上，環(huán)刀蓋蓋在內(nèi)外環(huán)刀的底上后，直接放到漏斗上，所述漏斗位于所述水量自記器上方，所述集水盤套裝于所述外環(huán)刀的外側(cè)并通過軟管與集水桶連通；

防風(fēng)管，是一個有機玻璃的透明管，套在滴水盤的外側(cè)，可以防止空氣流動對水滴自由降落的干擾；設(shè)置的雙重環(huán)刀中內(nèi)環(huán)刀盛裝的是原狀土，先安裝到底上，然后安裝外環(huán)刀，外環(huán)刀裝相同土層的土壤。雨滴擊打到內(nèi)環(huán)刀的土壤上可能會有土濺出，外環(huán)刀的土也會濺入內(nèi)環(huán)刀，從而保持一定的平衡和緩沖作用，內(nèi)環(huán)刀用于測量入滲水量，外環(huán)刀的土壤起緩沖區(qū)的作用，主要是減少內(nèi)環(huán)刀內(nèi)的土壤濺失，以及防風(fēng)管的邊界效應(yīng)；漏斗則是承接滲過內(nèi)環(huán)刀內(nèi)土壤的水，收集到的水由水量自記器來測量和記錄；

所述支架系統(tǒng)包括支架和水桶托盤；

所述水桶托盤位于支架的底部，所述支架為倒置的凹字，所述升降機構(gòu)位于所述支架頂部一側(cè)，所述供水桶位于所述支架頂部的另一側(cè)并貫穿所述支架頂部，是防風(fēng)管位于所述支架與是供水桶的同側(cè)，所述集水桶位于所述水桶托盤上并與所述供水桶同側(cè)；水桶托盤可以調(diào)整高度，對防風(fēng)管，外環(huán)刀、內(nèi)環(huán)刀、漏斗、水量自記器、集水桶等起到頂托作用。

優(yōu)選地，供水桶的內(nèi)壁上方裝有水位感應(yīng)器，水位感應(yīng)器用來自動記錄水頭高度變化。