[發(fā)明專利]一種原位測定土壤飽和導(dǎo)水率的入滲儀

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• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113702265A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付同剛;劉金銅;高會;齊菲;王豐;張美;高玥;李彥鑫;趙亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 董金國

本發(fā)明公開了一種原位測定土壤飽和導(dǎo)水率的入滲儀，屬于土壤物理學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。其主要包括入滲管、水位傳感器、緩沖墊，入滲管用透明的有機玻璃管加工而成，內(nèi)徑20 cm，外徑20.5 cm，高80 cm。入滲管內(nèi)側(cè)下部設(shè)有卡槽，固定有記錄入滲過程的水位傳感器，在水位傳感器上方的入滲管內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有凸臺，凸臺上架設(shè)有緩沖墊，緩沖墊上開有透水孔，外側(cè)包裹紗布，并設(shè)有連接繩。入滲管頂端設(shè)有頂蓋，用于防止水分蒸發(fā)。水位傳感器帶有自動記錄數(shù)據(jù)模塊，在試驗前設(shè)置好數(shù)據(jù)記錄的時間間隔，可自動記錄完整的入滲過程。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用便捷，具有數(shù)據(jù)連續(xù)性好、測定準(zhǔn)確、節(jié)省人力、節(jié)約水源等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測定近似土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，屬于土壤物理學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

土壤飽和導(dǎo)水率是指在土壤飽和時，單位水勢梯度下通過單位土壤橫斷面積的水流通量，是非常重要的土壤水利學(xué)性質(zhì)，直接或間接影響土壤入滲產(chǎn)流、土壤溶質(zhì)遷移及土壤水分狀況等。飽和導(dǎo)水率在空間上通常呈現(xiàn)出一定的變異性，且空間分異特征異常復(fù)雜，這種復(fù)雜性會直接導(dǎo)致土壤水文過程的復(fù)雜性。土壤水文過程除受飽和導(dǎo)水率空間變異的影響外，還會受其在土壤剖面上垂直分布特征的影響。一般而言，飽和導(dǎo)水率隨土壤深度的增加而減小，但受各種因素的影響，也可能出現(xiàn)不同的垂直分布特征。例如飽和導(dǎo)水率會隨土壤深度的增加而增加，也可能隨土壤深度的增加呈現(xiàn)出波動的趨勢。因此，獲取準(zhǔn)確的土壤飽和導(dǎo)水率是進一步深入研究土壤水文過程的前提，尤其是在水平、垂直方向變異較大的地區(qū)意義更加明顯。

測定土壤飽和導(dǎo)水率的方法有很多種，總的來說，測定方法可以分為兩大類，即室內(nèi)測定方法和野外原位測定方法。室內(nèi)測定方法主要指采取土壤原狀土樣，在試驗室內(nèi)通過入滲裝置，測定穩(wěn)定入滲速率，然后通過相應(yīng)的公式推算飽和導(dǎo)水率。野外采取的原狀土可以為柱狀，也可以是立方體狀，并且土樣體積也可以有差異。室內(nèi)測定方法的優(yōu)點是操作相對簡單，不受野外復(fù)雜條件的限制，但存在取樣過程對土壤擾動大，從而引起較大的誤差的缺點。原位測定方法主要有單環(huán)法、雙環(huán)法、盤式入滲儀法、圭夫儀法及Phillp-Dunne法等。每種方法都有相應(yīng)的優(yōu)缺點，例如單環(huán)法與雙環(huán)法相比，操作相對簡單，且用水量相對較小，但是單環(huán)出口以下并非一維入滲。而雙環(huán)法則能夠確保內(nèi)環(huán)為一維入滲，結(jié)果更加可靠。但是雙環(huán)法需水量大，在野外操作時相對困難。盤式入滲儀法的優(yōu)點是對土壤擾動較小，并且讀數(shù)較為準(zhǔn)確。但是該方法對下墊面要求較高，即下墊面必須水平，這使得其在坡地運用受到一定的限制。以上方法存在共同的不足之處就是操作費時費力，在土壤空間變異大、待測樣點較多的地區(qū)很難發(fā)揮更好的作用。因此，設(shè)計一種便捷測定土壤飽和導(dǎo)水率的入滲儀，對實現(xiàn)土壤飽和導(dǎo)水率的快速、準(zhǔn)確測定，深入了解土壤水文過程具有積極意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對土壤飽和導(dǎo)水率測定費時、費力、費水等特點，提供一種便捷、省水的原位測定土壤飽和導(dǎo)水率的入滲儀。

實現(xiàn)本發(fā)明的目的采取的技術(shù)方案是這樣的。一種原位測定土壤飽和導(dǎo)水率的入滲儀，包括圓筒形入滲管，在入滲管的下部內(nèi)側(cè)裝設(shè)有水位傳感器，在水位傳感器的上方有緩沖墊，防止加水時對表層土壤結(jié)構(gòu)的破壞，入滲管頂端設(shè)有頂蓋，防止長時間試驗中蒸發(fā)帶來的誤差。為了便于將緩沖墊取出入滲管，在緩沖墊上設(shè)有細繩，加完水后，牽拉細繩，可以將緩沖墊取出。與入滲儀配套使用的土壤打孔器作為輔助裝置，其直徑略小于入滲管直徑，保證入滲管插入土壤后與土壤緊密結(jié)合。

具體設(shè)計時，所述的入滲管內(nèi)徑為20 cm，外徑為20.5 cm，高為80 cm。入滲管材質(zhì)選擇透明有機玻璃，管壁上標(biāo)有刻度，方便入滲過程中的觀察。

所述的水位傳感器采用自動記錄數(shù)據(jù)的傳感器，市場上可以買到。放置傳感器之前先對傳感器進行設(shè)置，記錄的時間間隔可根據(jù)土壤入滲速率而定，對入滲較快的土壤，可設(shè)置為1 min記錄一次，對入滲較慢的粘質(zhì)土壤，可設(shè)置為30 min。

所述的緩沖墊用有機玻璃板制作，面板上開有透水的通孔，孔徑為4 mm，緩沖墊外側(cè)用紗布包裹。緩沖墊直徑略小于入滲管內(nèi)徑。