CN105259090A - 土壤入渗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤学技术领域，尤其是涉及一种土壤入渗仪。该土壤入渗仪包括样品容器、第一蓄水池、第二蓄水池和水泵；所述样品容器位于所述第一蓄水池的内部；所述第一蓄水池位于所述第二蓄水池的内部；所述第一蓄水池的高度高于所述样品容器的高度；所述样品容器顶部敞口，且所述样品容器用于容纳土壤样品；所述水泵用于将所述第二蓄水池的液体注入所述第一蓄水池，以使所述第一蓄水池的液体从所述样品容器的顶部流经所述土壤样品，并从所述样品容器的底部排出。本发明的目的在于提供一种土壤入渗仪，其试验装置简单、成本低、便于携带，便于在室外做试验的研究人员可以通过常水头试验法测定土壤渗透系数。
Description
技术领域
本发明涉及土壤学技术领域，尤其是涉及一种土壤入渗仪。
背景技术
近年来，我国土壤学发展极为迅速，我国的土壤系统分类研究逐步与美国系统接轨，中国土壤分类系统已经成为国际四大分类体系之一。对土壤领域的研究越来越深入，对土壤渗透性能的研究方法也越来越多。土壤渗透性是土壤重要的物理特性之一。土壤渗透系数是土壤水分平衡、灌溉、排水、土壤改良、工程地质、水文地质和水土保持等研究中经常测定的，用来反映土壤渗透性能的重要参数。渗透试验装置的发展也越来越多样化。
常水头试验法是在试验室内常用的参透试验方法；在试验室使用的常水头试验装置结构复杂，不便于携带，不利于在室外做试验的研究人员通过常水头试验法测定土壤渗透系数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤入渗仪，其试验装置简单、成本低、便于携带，便于在室外做试验的研究人员可以通过常水头试验法测定土壤渗透系数。
本发明提供了一种土壤入渗仪，包括样品容器、第一蓄水池、第二蓄水池和水泵；所述样品容器位于所述第一蓄水池的内部；所述第一蓄水池位于所述第二蓄水池的内部；
所述第一蓄水池的高度高于所述样品容器的高度；
所述样品容器顶部敞口，且所述样品容器用于容纳土壤样品；
所述水泵用于将所述第二蓄水池的液体注入所述第一蓄水池，以使所述第一蓄水池的液体从所述样品容器的顶部流经所述土壤样品，并从所述样品容器的底部排出。
进一步地，所述第二蓄水池的高度高于所述第一蓄水池的高度。
进一步地，所述土壤入渗仪还包括箱体和收集系统；
所述第二蓄水池固定在所述箱体的顶部；所述收集系统固定在所述箱体的内部；
所述收集系统用于收集所述样品容器的底部渗透的液体。
进一步地，所述收集系统包括导水管和集水器；所述导水管的一端用于收集所述样品容器的底部渗透的液体，另一端与所述集水器连通；所述导水管与所述样品容器之间设置有第一阀门。
进一步地，所述箱体的侧壁固设有显液管；所述显液管的一端与所述集水器的底部连通，另一端与所述集水器的上部连通。
进一步地，所述集水器的数量为多个，且多个所述集水器的高度相同；所述导水管与所述集水器一一对应。
进一步地，所述集水器的数量为3个，所述导水管的数量为3个；所述第一阀门为四通阀。
进一步地，所述土壤入渗仪还包括漏斗，所述漏斗用于收集所述样品容器的底部渗透的液体；
所述漏斗的颈部与所述导水管连通，所述第一阀门位于所述漏斗与所述导水管之间。
进一步地，所述箱体的内部固定连接有排水系统；
所述集水器的底部与所述排水系统连通，所述集水器与所述排水系统之间设置有第二阀门。
进一步地，所述箱体上固定连接有水准泡；所述箱体为透明钢化塑料箱，所述透明钢化塑料箱具有箱门。
本发明提供的土壤入渗仪，通过第一蓄水池的高度高于样品容器的高度，以便水泵将第二蓄水池的液体源源不断的注入第一蓄水池，以使第一蓄水池的液体一直处于满液位的状态，从而使样品容器内的土壤样品上表面的液位始终保持相同的势能或者近似相同的势能，进而保证土壤内部水分在下渗过程中受到均匀的压力，以提高试验的精度，实现常水头试验法测定土壤渗透系数；另外，第一蓄水池的液体一方面流经土壤样品，从样品容器的底部排出来测定土壤渗透系数，另一方面溢流到第二蓄水池内，通过水泵实现液体的循环，减少了在室外浪费液体，以及减少整体试验对液体数量的需求；综上，该试验装置简单、成本低、便于携带，便于在室外做试验的研究人员通过常水头试验法测定土壤渗透系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的土壤入渗仪的结构示意图。
附图标记：
1-样品容器；2-第一蓄水池；3-第二蓄水池；
4-水泵；5-箱体；51-水准泡；
6-收集系统；61-导水管；62-集水器；
63-第一阀门；
7-漏斗；8-排水系统；81-第二阀门。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
本实施例提供了一种土壤入渗仪；图1为本发明实施例提供的土壤入渗仪的结构示意图，其中，第一蓄水池、第二蓄水池、箱体等为剖视图。
参见图1所示，本实施例提供的土壤入渗仪，包括样品容器1、第一蓄水池2、第二蓄水池3和水泵4；样品容器1位于第一蓄水池2的内部；第一蓄水池2位于第二蓄水池3的内部。第一蓄水池2和第二蓄水池3可以为两个蓄水池，也可以为一个蓄水池；优选地，第一蓄水池2和第二蓄水池3为一个蓄水池，即第一蓄水池2为该蓄水池的内池，第二蓄水池3为该蓄水池的外池，便于室外试验仪器装置的携带；进一步地，该蓄水池为微型蓄水池。
第一蓄水池2的高度高于样品容器1的高度；以使第一蓄水池2的液体从样品容器1的顶部流入，第一蓄水池2与样品容器1的容器壁之间不连通。
样品容器1顶部敞口，且样品容器1用于容纳土壤样品；样品容器1的腔室形状例如可以为圆柱形、椭圆柱形、矩形柱、多边形柱等，优选地，样品容器1的腔室的形状与采集的土壤样品的外形相适应，以便于检测该样品的土壤渗透系数。现有技术中常用环刀采取土样，可选的，样品容器1的腔室为圆柱形，且样品容器1的内径与环刀的外径一致，以便于环刀采集土壤样品后，将环刀和土壤样品一同放入样品容器1内，以使试验开展方便快捷；优选地，环刀采用标准环刀，即样品容器1的内径采用标准环刀的外径尺寸。
水泵4用于将第二蓄水池3的液体注入第一蓄水池2，以使第一蓄水池2的液体从样品容器1的顶部流经土壤样品，并从样品容器1的底部排出。所述液体为测定土壤渗透系数的试剂，通常所述液体为水，当然也可以根据试验需要采用其他试剂。水泵4例如可以是微型水泵，具有大中小三个流量挡位，可根据土壤样品的渗透系数调整微型水泵的流量挡位。
本实施例中通过第一蓄水池2的高度高于样品容器1的高度，以便水泵4将第二蓄水池3的液体源源不断的注入第一蓄水池2，以使第一蓄水池2的液体一直处于满液位的状态，从而使样品容器1内的土壤样品上表面的液位始终保持相同的势能或者近似相同的势能，进而保证土壤内部水分在下渗过程中受到均匀的压力，以提高试验的精度，实现常水头试验法测定土壤渗透系数；另外，第一蓄水池2的液体一方面流经土壤样品，从样品容器1的底部排出来测定土壤渗透系数，另一方面溢流到第二蓄水池3内，通过水泵4实现液体的循环，减少了在室外浪费液体，以及减少整体试验对液体数量的需求；综上，该试验装置简单、成本低、便于携带，便于在室外做试验的研究人员通过常水头试验法测定土壤渗透系数。
为了便于实现第一蓄水池2与第二蓄水池3内的液体的循环，减少液体从第二蓄水池3溢出的风险，优选地，第二蓄水池3的高度高于第一蓄水池2的高度。当然，第二蓄水池3的高度也可以低于第一蓄水池2的高度。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，所述土壤入渗仪还包括箱体5和收集系统6；通过所述箱体5便于土壤入渗仪结构的一体化，便于土壤入渗仪的运输，从而便于在室外进行试验。
第二蓄水池3固定在箱体5的顶部；收集系统6固定在箱体5的内部；即收集系统6位于第二蓄水池3的下方。
收集系统6用于收集样品容器1的底部渗透的液体。可选地，样品容器1的底部通过多个渗透孔与收集系统6连通，或者样品容器1的底部通过排液口与收集系统6连通。
具体而言，收集系统6包括导水管61和集水器62；导水管61的一端用于收集样品容器1的底部渗透的液体，另一端与集水器62连通；集水器62位于导水管61的下方，便于将样品容器1的底部渗透的液体输送到集水器62内；导水管61与样品容器1之间设置有第一阀门63；通过第一阀门63来控制样品容器1内的液体是否流入导水管61内，进而是否流入集水器62内。集水器62用于收集样品容器1渗透的液体，优选地，集水器62为固定容积的容器，通过采集土壤渗透液注满集水器62的时间的长度，便于计算土壤渗透系数。
为了便于观察集水器62内的液体的液位，在箱体5的侧壁固设有显液管(图中未示出)；显液管的一端与集水器62的底部连通，另一端与集水器62的上部连通；显液管采用透明材质，例如可以是透明玻璃管、透明塑料管等；以便于准确的控制土壤渗透液从流入集水器62到注满集水器62的时间。
其中，集水器62的数量为多个，且多个集水器62的高度相同；导水管61与集水器62一一对应，即导水管61的数量与集水器62的数量相同，每一个导水管61的一端分别连接一个集水器62，以便多个集水器62轮流收集土壤渗透液，使试验开展方便快捷，还有助于提高试验精度；优选地，多个集水器62的形状相同，与多个集水器62一一对应的导水管61长度相同，以进一步提高试验精度；显液管与集水器62一一对应，即显液管的数量与集水器62的数量相同，每一个集水器62外分别连接一个显液管，以便于每个集水器62的液位都能通过相应的显液管观察。样品容器1与每一个导水管61之间均设置有第一阀门63，以便控制土壤渗透液进入相应的导水管61；或者，样品容器1与多个导水管61之间设置有一个多通阀，该多通阀可以控制样品容器1同时与所有导水管61的关闭，以及控制样品容器1与其中任一个导水管61的连通。
集水器62的数量例如可以为2个、3个、4个、5个、8个等等；优选地，集水器62的数量为3个，导水管61的数量为3个；相应的，显液管的数量也为3个；3个导水管61的长度相同；第一阀门63为四通阀，该四通阀可以控制样品容器1同时与3个导水管61的关闭，以及控制样品容器1与其中任一个导水管61的连通；通过所述四通阀便于控制3个集水器62轮换收集土壤渗透液。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，所述土壤入渗仪还包括漏斗7，漏斗7用于收集样品容器1的底部渗透的液体；该漏斗7起到缓冲作用，避免短时间内样品容器1渗透过多的渗透液，而导水管61不能及时将该渗透液排入集水器62内，从而导致在样品容器1底部存留部分渗透液的现象，进而影响渗透试验的准确性。
漏斗7的颈部与导水管61连通，即导水管61位于漏斗7的下方；第一阀门63位于漏斗7与导水管61之间。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，箱体5的内部固定连接有排水系统8；优选地，排水系统8位于集水器62的下方，且集水器62的底部与排水系统8连通，集水器62与排水系统8之间设置有第二阀门81。集水器62为多个时，每个集水器62与排水系统8之间均设置有一个第二阀门81。通过第二阀门81便于将积满土壤渗透液的集水器62排空，重新积液，便于集水器62积液的重复操作。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，箱体5上固定连接有水准泡51，便于将箱体5调平，以使第一蓄水池2、第二蓄水池3、样品容器1、集水器62等仪器水平；优选地，水准泡51的数量为两个，箱体5顶部的对角处各安装一个水准泡51。箱体5的材质可以为塑料、玻璃钢、铁、不锈钢等；优选地，箱体5为透明钢化塑料箱，所述透明钢化塑料箱具有箱门，以便于维修、安装箱体5内的仪器。所述透明钢化塑料箱采用的材质例如可以为PC/ABS类、PC/SAN类、PC/PBT类、PC/PP类、PC/PMMA类等钢化塑料。
需要说明的是，所述土壤入渗仪符合国家标准GB9357-88、符合《土工试验规程》(SL237-1999)中的土壤在常水头下渗透试验。
为了更加清楚的了解本实施例，以下简要说明土壤入渗仪的操作流程：
该土壤入渗仪包括三个集水器62，即第一集水器、第二集水器和第三集水器；相应的，也包括三个导水管61，即与第一集水器连通的第一导水管、与第二集水器连通的第二导水管、和与第三集水器连通的第三导水管；其第一阀门63为四通阀。
首先，将土壤入渗仪运送到目的地，先将土壤入渗仪通过水准泡51使其水平；在第二蓄水池3内注入适当的水；四通阀打开第一导水管的通路，即漏斗7与第一导水管连通；关闭所有第二阀门81，即三个集水器62均与排水系统8不导通。
其次，将准备好的带有土壤样品的环刀放置在样品容器1内；令微型水泵持续将第二蓄水池3内的水导入第一蓄水池2内，之后水没过样品容器1的顶部并与样品容器1内的土壤样品接触，然后第一蓄水池2的水溢流到第二蓄水池3内，实现第一蓄水池2与第二蓄水池3内的水的循环。在试验初期调节水泵，可以选用水泵的最大流量档位。
最后，土壤样品渗透液流经漏斗7和第一导水管，进入第一集水器；从第一集水器内滴入第一滴水开始用秒表计时，当第一集水器积满水后，计时并将四通阀开关开向第二导水管，并继续计时。在第二集水器进水过程中打开第一集水器的第二阀门81，将水通过排水系统8排出，然后关闭第一集水器的第二阀门81。当第二集水器积满水后重复操作，将水排入第三集水器，如此反复进行，直至满足试验要求停止试验。
其中，在试验过程中，不定期的向第二蓄水池3内注入水，以确保第一蓄水池2的水可以溢流到第二蓄水池3内，进而确保土壤样品的上表面的水头保持不变。
该土壤入渗仪能有效保证土壤样品的上表面的水头保持不变，保证土壤内部水分在下渗过程中受到均匀的压力，有助于提高试验精度。该土壤入渗仪包括3个大小相同的集水器，3个集水器轮换收集下渗的水分，使试验开展方便快捷，有助于提高试验精度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种土壤入渗仪，其特征在于，包括样品容器、第一蓄水池、第二蓄水池和水泵；所述样品容器位于所述第一蓄水池的内部；所述第一蓄水池位于所述第二蓄水池的内部；
所述第一蓄水池的高度高于所述样品容器的高度；
所述样品容器顶部敞口，且所述样品容器用于容纳土壤样品；
所述水泵用于将所述第二蓄水池的液体注入所述第一蓄水池，以使所述第一蓄水池的液体从所述样品容器的顶部流经所述土壤样品，并从所述样品容器的底部排出。
2.根据权利要求1所述的土壤入渗仪，其特征在于，所述第二蓄水池的高度高于所述第一蓄水池的高度。
3.根据权利要求1或2所述的土壤入渗仪，其特征在于，还包括箱体和收集系统；
所述第二蓄水池固定在所述箱体的顶部；所述收集系统固定在所述箱体的内部；
所述收集系统用于收集所述样品容器的底部渗透的液体。
4.根据权利要求3所述的土壤入渗仪，其特征在于，所述收集系统包括导水管和集水器；所述导水管的一端用于收集所述样品容器的底部渗透的液体，另一端与所述集水器连通；所述导水管与所述样品容器之间设置有第一阀门。
5.根据权利要求4所述的土壤入渗仪，其特征在于，所述箱体的侧壁固设有显液管；所述显液管的一端与所述集水器的底部连通，另一端与所述集水器的上部连通。
6.根据权利要求4所述的土壤入渗仪，其特征在于，所述集水器的数量为多个，且多个所述集水器的高度相同；所述导水管与所述集水器一一对应。
7.根据权利要求6所述的土壤入渗仪，其特征在于，所述集水器的数量为3个，所述导水管的数量为3个；所述第一阀门为四通阀。
8.根据权利要求4所述的土壤入渗仪，其特征在于，还包括漏斗，所述漏斗用于收集所述样品容器的底部渗透的液体；
所述漏斗的颈部与所述导水管连通，所述第一阀门位于所述漏斗与所述导水管之间。
9.根据权利要求4所述的土壤入渗仪，其特征在于，所述箱体的内部固定连接有排水系统；
所述集水器的底部与所述排水系统连通，所述集水器与所述排水系统之间设置有第二阀门。
10.根据权利要求3所述的土壤入渗仪，其特征在于，所述箱体上固定连接有水准泡；所述箱体为透明钢化塑料箱，所述透明钢化塑料箱具有箱门。
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