[發明專利]一種直流接地極附近土壤電滲透系數測量裝置和試驗方法

有效

• 申請號: 202110694543.8
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113295567B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 陳嘉豪;魯海亮;文習山;李冠華;王汀;徐凱;童雪芳;譚波;王建武;譚威
• 申請（專利權）人: 武漢大學;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;中國電力科學研究院有限公司;中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N15/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.基于直流接地極附近土壤電滲透系數測量裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將土樣裝入土壤槽(4)中，然后將土樣均勻壓實 ，并使得土樣與陽極板(1)和陰極板(2)等高；靜置后量取容器中收集的水，量取容器中水的體積；

步驟2、將含水率傳感器(11)插入土樣中，用燒杯(10)收集由于電滲透作用排出的水分，打開電源，按照試驗的設定，通入直流電流；

步驟3、對土樣不同位置處的含水率進行記錄，并且每隔設定時間，測量燒杯(10)中收集到的水的體積，并觀察記錄土樣表面產生的變化；

步驟4、在達到試驗設定的時間后，關閉電源，對最終從排水口(17)排出的水的總重量進行稱量；

步驟5、計算電滲排水速率和電滲透系數；

步驟6、改變電源的電壓大小，從而改變土樣中電流密度的大小，重復試驗得到不同電流密度下的電滲透系數；

所述直流接地極附近土壤電滲透系數測量裝置包括含水率傳感器(11)，相鄰且連通的集水槽(5)和用于放置土樣的土壤槽(4)，所述含水率傳感器(11)，用于測量土樣的含水率，所述土壤槽(4)中設置有陽極板(1)和陰極板(2)，所述陽極板(1)和陰極板(2)與電源連接，所述集水槽(5)底面開設有排水口(1 7)，所述排水口(1 7)下方設置有用于收集試驗中流出液體的容器；

所述步驟5中，電滲排水速率計算過程如下：

1)計算土壤水分減少的總速率v₁：

其中，ΔQ為土壤含水率的變化量；s為土樣橫截面面積；L為計算區域的長度；

2)計算電解水的速率v_H，計算過程為：

I為土壤通流大小；t為電流通流時間；F為法拉第常數；V₂為電解水的體積；為水的密度；為水的相對摩爾質量；

3)計算自重作用水分流失速率v_g：

式中，V₁為步驟1中的容器中水的體積；V_s為土樣體積；t₀為步驟1中的靜置時間；

4)計算電滲排水速率v_e：v_e＝v₁-v_H-v_g；

所述步驟5中，通過下式計算電滲透系數：

其中k_e為電滲透系數；D為土壤兩邊邊界端電勢測量的間距；φ_e為土樣兩端的電勢差。

2.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于，所述步驟1中，土樣裝入土壤槽(4)中時，在土樣和陽極板(1)之間加入焦炭層。

3.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于，所述的集水槽(5)和土壤槽(4)之間通過陰極板(2)隔開，所述陰極板(2)上自上至下開設有多個排水孔。

4.根據權利要求3所述的試驗方法，其特征在于，所述陰極板(2)外包覆有網紗。

5.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于，所述測量裝置還包括用于測量土樣溫度的溫度傳感器。

6.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于，所述電源兩端連接有電壓表(13)。

7.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于，所述集水槽(5)和土壤槽(4)均設置在稱重裝置上。