[實用新型]分立式量程可調式雙環入滲裝置

有效

• 申請號: 201721206520.3
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN207379886U
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 劉學浩;王清;王寧濤;顧濤;肖威;黃長生
• 申請（專利權）人: 劉學浩
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳薇

本實用新型屬于水文地質參數測定設備技術領域，具體涉及一種分立式量程可調式雙環入滲裝置，其包括內馬氏瓶，在內馬氏瓶內設置有活塞，活塞將內馬氏瓶隔斷成左右兩個獨立空間，兩個的獨立空間分別為調整空間和工作空間；外馬氏瓶；雙環，雙環包括內環與外環，工作空間連通內環內的區域，外馬氏瓶連通內環與外環之間的區域；以及調節機構，調節機構可控制活塞移動以調整調整空間和工作空間的橫截面積。該分立式量程可調式雙環入滲裝置能實現地表土壤滲透系數的原位監測，測試精度較傳統技術亦有大幅度提高，尤其適用于入滲較慢、滲流時間較長的情況，提高了工作效率和原位測試數據精度，值得推廣。

技術領域

本實用新型屬于水文地質參數測定設備技術領域，具體涉及一種針對原位土壤入滲系數/滲透系數實現監測的改進型分立式量程可調式雙環入滲裝置。

背景技術

地表土壤的原位滲透系數測試是水文地質調查中基本的物性參數之一，是研究地表水-地下水轉換、地下水流動及溶質運移規律必不可少的關鍵參數。地表土壤的降雨入滲系數不僅與土壤侵蝕、地表產流、農田灌溉、水誘發地質災害等傳統農田水利問題密切，亦是水文過程研究、區域性水資源量評價、水文地質調查、環境地質防污性能評估、及海綿城市建設等重大資源環境問題的關鍵指標，關乎國民經濟發展與資源環境的開發/保護。

因此，地表土壤的原位滲透系數是一項基本而重要的測試內容，涉及農田水利工程、水文地質、工程地質、環境地質、海綿城市建設、多要素綜合城市地質等多個專業領域。現普遍采用的原位測試方法有：單環入滲、雙環入滲、抽水試驗、注水試驗、微水試驗、張力入滲儀、壓力脈沖法原位測試儀等。針對土壤的滲透系數原位測試，測試簡單、相對精度高、應用最廣的技術為雙環入滲。

雙環入滲裝置的基本工作原理為：在一定水文地質邊界內，向地表松散巖層進行注水，使滲入的水量達到穩定，即單位時間的滲入水量近似相等時利用達西定律求解一維穩定入滲條件下的滲透系數。雙環入滲設備組成包括：雙環、內馬氏瓶、外馬氏瓶、橡皮管等。具體通過外環滲透場的約束作用使內環的水只能自上而下垂直入滲，從而排除了側向滲流的干擾，形成了內環一維穩定垂直入滲的有利條件，因此具有比試坑法、單環法等更高的精度。

但傳統的雙環入滲原位測試技術尚存如下諸多問題：1、觀測馬氏瓶水位時需要俯視，導致對水位變化的觀測存在較顯著的人為讀數誤差；2、馬氏瓶通過水位下降測量土壤入滲量的測量精度較差，存在雙重的人工讀數誤差和較大的時間累積誤差，嚴重影響原始監測數據的質量；3、針對低滲介質時，長時間無間斷地關注測試過程進行人工讀數，造成了極大地人力物力的消耗及不必要的野外作業安全隱患；4、馬氏瓶供水體積有限，試驗過程中馬氏瓶加水會帶來誤差；5、一般的雙環入滲裝置未考慮蒸發的影響；6、儀器現場安裝過程對土面的破壞引起的邊界效應，使內環外環可能發生接觸滲流，影響測量精度。

針對上述問題，技術人員進行了不懈的研發與改進：針對馬氏瓶讀數誤差、供水體積有限、攜帶不方便等問題，通過浮球閥或定液面排水的原理實現恒壓供水，來替換馬氏瓶，如實用新型專利(CN 200420008646.6)“自動供水雙環入滲裝置”，但也帶來設備過復雜的缺點。針對蒸發影響及內環外環安裝對土面破壞的問題，實用新型專利(CN201510304528.2)提供一種“易于安裝和固定的防蒸發型雙環入滲裝置”。

上述諸多改進僅部分解決了如前所述的技術問題，一定程度提高了雙環入滲裝置的適用性、可操作性和測量精度，但仍然沒能實現原位測試精度實質性的提升，尤其是從可操作性和場地適用性方面影響制約雙環入滲技術應用的問題3-4。即，未能解決原位測試時間過長耗時耗力的主要缺陷(問題3)，馬氏瓶換水對試驗帶來的誤差有待進一步改進(問題4)。

實用新型內容