CN103063820B - 一种野外原位测量土壤水动力参数的方法 - Google Patents
一种野外原位测量土壤水动力参数的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103063820B CN103063820B CN201310001565.7A CN201310001565A CN103063820B CN 103063820 B CN103063820 B CN 103063820B CN 201310001565 A CN201310001565 A CN 201310001565A CN 103063820 B CN103063820 B CN 103063820B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chamber
- feed pipe
- water
- infiltrating
- infiltrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000009715 pressure infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000003802 soil pollutant Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明公开了一种野外原位测量土壤水动力参数的方法及专用装置，其特点是测量系统由供水管1和入渗室2连接而成，并且入渗室的半径大于供水管的半径，从而提高了入渗过程的观测精度；本发明依据连续降水头垂直入渗原理对土壤的饱和导水率和湿润锋吸力进行求解，简化了土壤水动力参数的测量过程，节省了测量时间和成本，不仅在技术上能够实现，而且设备价格大大降低，易于推广应用。
Description
技术领域：
本发明涉及土壤水分运移参数测量技术领域，特别涉及一种野外原位测量土壤水动力参数的方法及专用装置。
背景技术：
土壤水是土壤污染物和工业化学物质传输的主要载体，因此有关土壤水动力参数的获取和掌握对于了解和治理土壤水和地表水污染是非常关键的。土壤作为作物生长的场所，土壤水分入渗特性直接影响着灌溉质量和灌溉效率，最终影响到作物的生长发育和水资源的利用效率。土壤水动力参数是影响土壤水分循环过程的主要参数，如何快速准确确定一直土壤物理学领域研究的热点问题。目前测量土壤水动力参数的方法很多，包括单环入渗法、双环入渗法、恒定水头井法（圭尔夫入渗）、圆盘负压入渗法、人工降雨法等，这些方法利用一维入渗原理或者多维入渗原理求解，因大多数方法需要稳定入渗条件而导致测量过程漫长、费时费力和测量效率低下等亟待解决的问题。
发明内容：
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种野外原位测量土壤水动力参数的方法。
本发明的另一目的提供一种野外原位测量土壤水动力参数的方法的专用装置。
本发明主要解决现有的测量土壤水动力参数的技术方法测量过程漫长、费时费力和测量效率低下等问题。
本发明的技术方案是：一种野外原位测量土壤水动力参数的方法，其特殊之处在于包括以下步骤：
a选好测试地点，将入渗室部分打入到土壤当中，向供水管加满水；
b打开控制开关向入渗室供水，在供水过程中如有气体被封闭在入渗室内可通过排气孔向外排气，入渗室被水充满后立即记录此时供水管内水位距离地面的距离H0，开始计时同时观测供水管内水位随时间的变化过程，等水位降低到供水管的最低位置时，观测过程结束；
c依据水量平衡原理，根据供水管内的水位随时间的变化过程的结果，可计算出不同时刻的入渗率i(t)和累积入渗量I（t），以i ( t)为因变量1/ I (t)为自变量建立二者之间的线性关系关系，得到该线性关系的斜率A和截距B，根据其物理意义，截距B代表了Ks (1-k (θs-θi))，斜率A代表了Ks (θs-θi) (H 0+ Sf)，据此可得到湿润锋吸力Sf=A(1-k (θs-θi))/B/(θs-θi)-H 0,饱和导水率Ks=B/(1-k (θs-θi)),在上述公式中θs代表了土壤的饱和含水率，θi代表了土壤的初始含水率，k代表了入渗室与供水管横截面积的比值，H0表示入渗室被水充满后时供水管内水位距离地面的距离。
本发明的一种野外原位测量土壤水动力参数的方法的专用装置，其特殊之处在于，专用装置包括供水管和入渗室两大部分，所述供水管通过入渗室上部的螺丝孔与入渗室紧密的联在一起，供水管的下端设置有一控制开关；所述入渗室的上部设排气孔，入渗室的上部有一对把手；所述入渗室的半径R大于供水管的半径r，且二者的比值R/r大于等于2。
进一步，所述的入渗室为下端开放上端封闭的圆筒形容器，其下端的开放端的边缘有锐利的斜面。
进一步，所述的供水管为透明的圆柱形管，在其管壁上有一刻度尺。
本发明所述的一种野外原位测量土壤水动力参数的方法及专用装置与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，1、利用连续降水头一维垂直入渗方法测量土壤水动力参数理论依据充分，测量时间缩短，用水量减少，提高了测量的效率；2、通过对测量专用装置的设计，设定入渗室的半径R大于供水管的半径r二倍以上，可大大提高供水管内水位降落观测的精度，观测精度提高四倍以上，从而提高了土壤水动力参数的测量精度；3、专用装置结构简单，使用和管理维修方便，成本低易于推广使用。
附图说明：
图1是本发明的专用装置的结构示意图。
图面说明：
1供水管、2入渗室、3螺丝孔、4控制开关、5排气孔、6把手、7刻度尺、8地面。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述；以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1，参见图1，加工制成供水管1和入渗室2，入渗室2为一端开放一端封闭的不锈钢或其他硬质材质的圆筒形容器，其开放端的边缘有较锐利的斜面，以利于尽量减少扰动的将其打入土中，供水管1为透明的圆柱形塑料管，在其管壁外贴有一刻度尺7，用于对供水管1内水位的观测，为了提高测量的精度，入渗室2的半径R应当大于供水管1的半径r，且二者的比值R/r大于等于2；将供水管1通过入渗室2上部的螺丝孔3与入渗室2紧密的联在一起，在供水管1的下端安装一控制开关4，用于对水的控制；在入渗室2的上部安装一用可松紧的螺帽控制的排气孔5，用于供水时对封闭在入渗室2内空气的排除；在入渗室2的上部四周安装有一对把手6，用于把入渗室2打（压）入地面8的土内。
上述装置安装好后，选好测试地点，将入渗室2部分打入地面8的土壤当中，然后利用容器向供水管1加满水；打开控制开关4向入渗室2供水，在供水过程中如有气体被封闭在入渗室2内可通过排气孔5向外排气，入渗室2被水充满后立即记录此时供水管1内水位距离地面的距离H0，开始计时同时观测供水管1内水位随时间的变化过程，等水位降低到供水管1的最低位置时，观测过程结束；依据水量平衡原理，根据供水管1内的水位随时间的变化过程的结果，可计算出不同时刻的入渗率i(t)和累积入渗量I（t），以i ( t)为因变量1/ I (t)为自变量建立二者之间的线性关系关系，得到该线性关系的斜率A和截距B，根据其物理意义，截距B代表了Ks (1-k (θs-θi))，斜率A代表了Ks (θs-θi) (H 0+ S f)，据此可得到湿润锋吸力Sf=A(1-k (θs-θi))/B/(θs-θi)-H 0,饱和导水率Ks=B/(1-k (θs-θi)),在上述公式中θs代表了土壤的饱和含水率，θi代表了土壤的初始含水率，k代表了入渗室2与供水管1横截面积的比值，H0表示入渗室2被水充满后时供水管1内水位距离地面的距离。
Claims (3)
1.一种野外原位测量土壤水动力参数的方法，其特征在于包括以下步骤：
a选好测试地点，将入渗室部分打入到土壤当中，向供水管加满水；
b打开控制开关向入渗室供水，在供水过程中如有气体被封闭在入渗室内可通过排气孔向外排气，入渗室被水充满后立即记录此时供水管内水位距离地面的距离H0，开始计时同时观测供水管内水位随时间的变化过程，等水位降低到供水管的最低位置时，观测过程结束；
c依据水量平衡原理，根据供水管内的水位随时间的变化过程的结果，可计算出不同时刻的入渗率i(t)和累积入渗量I（t），以i ( t)为因变量1/ I (t)为自变量建立二者之间的线性关系关系，得到该线性关系的斜率A和截距B，根据其物理意义，截距B代表了Ks (1-k (θs-θi))，斜率A代表了Ks (θs-θi) (H 0+ Sf)，据此可得到湿润锋吸力Sf=A(1-k (θs-θi))/B/(θs-θi)-H 0,饱和导水率Ks=B/(1-k (θs-θi)),在上述公式中θs代表了土壤的饱和含水率，θi代表了土壤的初始含水率，k代表了入渗室与供水管横截面积的比值，H0表示入渗室被水充满后时供水管内水位距离地面的距离；
上述方法采用的专用装置，包括供水管（1）和入渗室（2）两大部分，所述供水管（1）通过入渗室（2）上部的螺丝孔（3）与入渗室（2）紧密的联在一起，供水管（1）的下端设置有一控制开关（4）；所述入渗室（2）的上部设排气孔（5），入渗室（2）的上部有一对把手（6）；所述入渗室（2）的半径R大于供水管（1）的半径r，且二者的比值R/r大于等于2。
2.根据权利要求1所述的一种野外原位测量土壤水动力参数的方法，其特征在于，所述的入渗室（2）为下端开放上端封闭的圆筒形容器，其下端的开放端的边缘有锐利的斜面。
3.根据权利要求1所述的一种野外原位测量土壤水动力参数的方法，其特征在于，所述的供水管（1）为透明的圆柱形管，在其管壁上有一刻度尺（7）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310001565.7A CN103063820B (zh) | 2013-01-04 | 2013-01-04 | 一种野外原位测量土壤水动力参数的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310001565.7A CN103063820B (zh) | 2013-01-04 | 2013-01-04 | 一种野外原位测量土壤水动力参数的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103063820A CN103063820A (zh) | 2013-04-24 |
| CN103063820B true CN103063820B (zh) | 2014-10-08 |
Family
ID=48106531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310001565.7A Expired - Fee Related CN103063820B (zh) | 2013-01-04 | 2013-01-04 | 一种野外原位测量土壤水动力参数的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103063820B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104777060B (zh) * | 2015-04-22 | 2017-08-01 | 三峡大学 | 一种基于滤纸法的土壤总吸力现场测量装置 |
| CN105547957B (zh) * | 2015-12-10 | 2018-05-04 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 土壤下渗湿润峰吸力和降雨初损量计算方法 |
| CN105738264A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 中国农业大学 | 一种快速确定土壤入渗率的方法 |
| CN105699625A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-06-22 | 中国水利水电科学研究院 | 可观测土壤湿润锋运移情况及分层收集壤中流的实验器材 |
| CN107449710B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-10-01 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 一种量测堆石材料在不同压力条件下吸水量的试验装置 |
| LU100486B1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Luxembourg Inst Science & Tech List | Automatic water sampler apparatus |
| CN108333097A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-07-27 | 贵州大学 | 一种土壤初始入渗速率测定方法及其便携式装置 |
| CN110595984B (zh) * | 2019-10-29 | 2021-02-09 | 兰州理工大学 | 一种测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪及其测量方法 |
| CN114813500B (zh) * | 2022-03-11 | 2023-12-08 | 信电综合勘察设计研究院有限公司 | 一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU898323A1 (ru) * | 1980-07-18 | 1982-01-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Защиты Почв От Эрозии | Способ определени водопроницаемости почв и устройство дл его осуществлени |
| US4884436A (en) * | 1988-10-20 | 1989-12-05 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Automated tension infiltrometer |
| CN201615869U (zh) * | 2010-03-02 | 2010-10-27 | 中国水利水电科学研究院 | 一种原位测量田间土壤饱和导水率的装置 |
| CN102288528A (zh) * | 2011-08-05 | 2011-12-21 | 张振华 | 一种土壤饱和导水率和导气率原位测量系统 |
| CN102565304B (zh) * | 2011-12-30 | 2014-10-08 | 鲁东大学 | 一种土壤剖面水分动态原位监测系统与测量方法 |
-
2013
- 2013-01-04 CN CN201310001565.7A patent/CN103063820B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103063820A (zh) | 2013-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103063820B (zh) | 一种野外原位测量土壤水动力参数的方法 | |
| CN203606259U (zh) | 一种测定非饱和土入渗规律的装置 | |
| CN206876443U (zh) | 土壤淋溶液取样装置 | |
| CN202350834U (zh) | 一种水土流失自动测试系统 | |
| CN104620945A (zh) | 土地灌水定额的确定方法 | |
| CN204330399U (zh) | 一种土壤根系取样装置 | |
| CN101105489A (zh) | 土壤入渗性能实时自动测量系统 | |
| CN104020097A (zh) | 一种非饱和土壤水力传导度的室内测定实验仪 | |
| CN108344666A (zh) | 一种野外模拟地下滴灌的便携式装置 | |
| CN205005645U (zh) | 一种用于盆栽植物的自动滴灌浇水设备 | |
| CN109669025B (zh) | 一种生物质炭改良红壤抬田的模拟实验装置及其实验方法 | |
| CN108168626A (zh) | 快速测定地埋灌水器压力与流量的装置及其方法 | |
| CN203837961U (zh) | 新型的土壤溶液取样器 | |
| CN208432615U (zh) | 一种土壤养分检测桶 | |
| CN204180658U (zh) | 滴灌用恒压精量水控制装置 | |
| CN204008399U (zh) | 一种土壤渗透系数批量测定一体化装置 | |
| CN206594318U (zh) | 水面、潜水蒸发测量装置 | |
| CN204466389U (zh) | 可控水肥的旱作作物盆栽装置 | |
| CN209764866U (zh) | 一种水土保持监测径流模拟装置 | |
| CN204090497U (zh) | 手摇式农用播种装置 | |
| CN203881636U (zh) | 一种干旱区凝结水监测设备 | |
| CN207907949U (zh) | 快速测定地埋灌水器压力与流量的装置 | |
| CN106813558A (zh) | 一种园林绿化用测定水分渗入土壤深度的探杆 | |
| CN202614753U (zh) | 微灌水肥运移实验土槽 | |
| CN111896444A (zh) | 测量土壤饱和导水率的全自动单环入渗仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: LUDONG UNIVERSITY Free format text: FORMER OWNER: ZHANG ZHENHUA Effective date: 20140827 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yang Runya Inventor after: Zhang Zhenhua Inventor after: Lei Hongjun Inventor after: Liu Xianzhao Inventor after: Pan Yinghua Inventor before: Zhang Zhenhua Inventor before: Yang Runya Inventor before: Liu Xianzhao |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHANG ZHENHUA YANG RUNYA LIU XIANZHAO TO: YANG RUNYA ZHANG ZHENHUA LEI HONGJUN LIU XIANZHAO PAN YINGHUA |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140827 Address after: 264025 Hongqi Road, Zhifu District, Shandong, China, No. 186, No. Applicant after: Ludong University Address before: 264025 School of geography and planning, Ludong University, 186 Hongqi Road, Zhifu District, Shandong, Yantai Applicant before: Zhang Zhenhua |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141008 Termination date: 20200104 |