[發(fā)明專利]一種蒸滲測(cè)坑的地下供排水裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910576807.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN110333335A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃漢生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01N15/08;G01F7/00;G05D9/12
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵;姜學(xué)德

本發(fā)明公開了一種蒸滲測(cè)坑的地下供排水裝置，包括提升裝置、平水裝置；所述提升裝置用于將平水裝置提升至設(shè)定位置，所述平水裝置包括與提升裝置連接的平水箱，所述平水箱內(nèi)靠近頂部設(shè)置有進(jìn)水控制器和漏斗，所述進(jìn)水控制器通過進(jìn)水管連接外部水箱，所述進(jìn)水管上設(shè)置有進(jìn)水計(jì)量器，所述漏斗通過排水管與外部排水溝連接，所述排水管上設(shè)置有排水計(jì)量器，所述平水箱底部通過管道連接蒸滲透測(cè)坑。該裝置既具有自動(dòng)精確控制地下水位、自動(dòng)供排地下水和數(shù)據(jù)采集功能，又經(jīng)濟(jì)適用，且電子元器件少、性能穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種農(nóng)田灌溉排水試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種蒸滲測(cè)坑的地下供排水裝置。

背景技術(shù)

蒸滲測(cè)坑是農(nóng)田水利、水資源、水土環(huán)保和水文地質(zhì)等專業(yè)進(jìn)行相關(guān)科學(xué)試驗(yàn)研究的重要設(shè)施。

在測(cè)坑中進(jìn)行水量平衡、作物需水規(guī)律試驗(yàn)、水分生產(chǎn)函數(shù)試驗(yàn)、水分脅迫試驗(yàn)、地下水利用試驗(yàn)、四水轉(zhuǎn)化、土壤-作物-地下水中水分、養(yǎng)分與污染遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律等試驗(yàn)時(shí)，往往需要精準(zhǔn)控制地下水埋深，同時(shí)要準(zhǔn)確測(cè)定地下水向包氣帶土層(潛水蒸發(fā))或自包氣帶土層下滲(深層滲漏補(bǔ)給)的水量和水質(zhì)及其動(dòng)態(tài)變化過程。因此，蒸滲測(cè)坑必須配置控制地下水位、地下供排水量測(cè)設(shè)備。

通常蒸滲測(cè)坑采用以下幾種供排水裝置：一是引用了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)小型土柱控制水位和供水方法，即地下水位的控制是由與測(cè)坑相連的平水漏斗的溢流堰的高程來實(shí)現(xiàn)的，供水普遍采用以法國(guó)物理學(xué)家Mariotte命名的馬氏瓶作為供水裝置。操作方法是：人工設(shè)定平水漏斗和馬氏瓶的高度，當(dāng)蒸滲測(cè)坑地下水高于漏斗溢流堰時(shí)，地下水順著漏斗排水管流出，用流量計(jì)測(cè)排水量；當(dāng)蒸滲測(cè)坑地下水底于漏斗溢流堰時(shí)，馬氏瓶給蒸滲測(cè)坑供水，供水量靠人工讀數(shù)記錄。這樣的設(shè)備和操作方法用于小型的、土層厚度不大的蒸滲測(cè)坑問題不太大，但是用于土層大于2m蒸滲測(cè)坑，就顯得落后和不實(shí)用。首先馬氏瓶容積小，給如此大的蒸滲測(cè)坑供水可謂杯水車薪，其次要人工長(zhǎng)時(shí)間將平水漏斗、馬氏瓶在0～10m范圍上下移動(dòng)，頻繁給馬氏瓶加水和讀數(shù)，工作量大。

二是采用水勢(shì)儀監(jiān)測(cè)土壤水勢(shì)動(dòng)態(tài)控制蒸滲儀地下供水和排水量，如德國(guó)UMS公司采用控制蒸滲儀底部土壤水勢(shì)來給LY-UMS蒸滲儀供水和排水，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。比較土壤水勢(shì)和地下水位的定義，可以看出，反映某一定點(diǎn)土壤水勢(shì)的數(shù)值范圍是很大的，而地下水位潛水面，形成的是一條水平線。在實(shí)際情況下，由于土壤的空間變異性，往往處于同一水平線的不同位置的土壤水勢(shì)是有差異的，而地下水位不受土壤空間變異影響。如此看來，德國(guó)UMS公司采用控制蒸滲儀底部土壤水勢(shì)的方法不能混淆為控制蒸滲儀地下水位。

三是文獻(xiàn)(專利號(hào)：CN2870445)所述的一種農(nóng)田蒸滲測(cè)坑地下自動(dòng)控制供排水裝置，詳見圖3，其原理是：在供排水柱內(nèi)安裝了一個(gè)設(shè)定水位的保持器，隨裝在測(cè)筒頂部的電動(dòng)升降器上下移動(dòng)，該保持器上裝有5只導(dǎo)電測(cè)針，它與外置的水位繼電器和電氣元件連接構(gòu)成了整個(gè)水位控制電路，一旦設(shè)定了測(cè)坑地下水位變化上、下限后，當(dāng)土壤水蒸騰蒸發(fā)使地下水位下降到設(shè)定的下限水位時(shí)，裝置自動(dòng)給蒸滲測(cè)坑供水，直到上水位線停止供水；當(dāng)人工灌溉或降雨，地下水位上升到設(shè)定的上限水位時(shí)，裝置自動(dòng)排水，直到下水位線停止排水，如此維持蒸滲測(cè)坑地下水位。

該裝置基本滿足蒸滲測(cè)坑試驗(yàn)要求，但在實(shí)際運(yùn)用時(shí)存在以下幾個(gè)方面的問題：

1、裝置使用的管件和電器元件較多，通常測(cè)坑地下控制室面積較小，安裝、維修不方便；

2、成本較高，單個(gè)測(cè)坑自動(dòng)供排水裝置需要2～3萬元，按一般試驗(yàn)站配20個(gè)測(cè)坑計(jì)算，僅供排水裝置投入就達(dá)40～60萬元；

3、維持測(cè)坑地下水位的測(cè)筒采用有機(jī)玻璃管制作，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)時(shí)(一年以上)，內(nèi)壁有泥等污物附著，影響美觀，由于地下空間小，管壁清洗困難；

4、測(cè)量精度較低，該裝置采用單次供排水量固定，用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的方法計(jì)算水量。其前提是假定整個(gè)玻璃管沿長(zhǎng)度方向的橫截面積是相等的，而實(shí)際情況是因加工工藝等原因，玻璃管的橫截面積是不完全相等的；