CN105865965A - 一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，包括蒸渗仪本体和监测井，蒸渗仪本体与监测井之间通过采集廊道连通；蒸渗仪本体包括外筒和内筒，内筒外壁与外筒内壁之间具有间隙，外筒的底部设有称重传感器，内筒放置在称重传感器上，内筒内设有待测土层，待测土层的底部为滤水层，滤水层的底部设有集水管；监测井内自上而下设有马氏瓶、恒定水位水箱和渗漏计量装置，马氏瓶为所述恒定水位水箱供水，渗漏计量装置经渗漏计量管连通至恒定水位水箱且渗漏计量管的顶端与恒定水位液面齐平，集水管穿过采集廊道连通至恒定水位水箱，监测井内还设有数据采集装置，称重传感器与数据采集装置信号连接。本发明提供的蒸渗仪，可用于土壤层的渗漏水和补给水量的监测。

Description

一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪
技术领域
本发明涉及蒸渗仪技术领域，特别涉及一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪。
背景技术
蒸渗仪是一种测量地面蒸发或蒸发蒸腾量以及土壤水分渗漏速度和渗漏量的重要仪器，称重式蒸渗仪通过测定蒸渗仪及其所填土的重量变化反应内部的水分变化，是高精度测定小尺度蒸发蒸腾量的最佳设施。目前市场上的称重式蒸渗仪，大多只适用于旱田作物，很难监测稻田淹水时有渗漏、无水层时存在浅层补给地下水这样多变的地下水-土壤水转变关系，本发明因此而来。
发明内容
基于上述问题，本发明目的是提供一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其结构简单，可用于监测土壤渗漏水和地下水补给量。
为了解决现有技术中的问题，本发明提供的技术方案是：
一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，包括蒸渗仪本体和监测井，所述蒸渗仪本体与所述监测井之间通过采集廊道连通；
所述蒸渗仪本体包括外筒和内筒，所述内筒外壁与所述外筒内壁之间具有间隙，所述外筒的底部设有称重传感器，所述内筒放置在所述称重传感器上，所述内筒内设有待测土层，所述待测土层的底部为滤水层，所述滤水层的底部设有集水管；
所述监测井内自上而下设有马氏瓶、恒定水位水箱和渗漏计量装置，所述马氏瓶为所述恒定水位水箱供水，所述渗漏计量装置经渗漏计量管连通至所述恒定水位水箱且所述渗漏计量管的顶端与恒定水位液面齐平，所述集水管穿过所述采集廊道连通至所述恒定水位水箱，所述监测井内还设有数据采集装置，所述称重传感器与所述数据采集装置信号连接。
在其中的一些实施方式中，所述外筒的高度大于所述内筒，所述外筒顶部与所述内筒顶部之间设有挡雨导雨装置，所述挡雨导雨装置与所述内筒顶部连接，并覆盖所述内筒与所述外筒之间的间隙。
在其中的一些实施方式中，所述内筒的顶部高出待测土层5cm，所述外筒的顶部高出待测土层7cm。
在其中的一些实施方式中，所述内筒位于待测土层的上方设有内溢流孔，所述外筒上与所述内筒顶部等高处设有外溢流孔，所述内、外溢流孔经设置在所述外筒、内筒之间的溢流管道连通至所述采集廊道，所述监测井的底部设置所述采集廊道的一侧设有集水井，所述集水井内设有潜水泵。
在其中的一些实施方式中，所述监测井的底部比所述外筒底部下沉30cm。
在其中的一些实施方式中，所述外筒与所述内筒之间的间距小于5cm。
在其中的一些实施方式中，所述外筒的外壁上设有一圈环形保护圈，所述环形保护圈的上端连接浮动装置，所述浮动装置采用密度小于水的材质制成。
在其中的一些实施方式中，所述待测土层中设有水样采集装置，所述水样采集装置经采集廊道连接至所述监测井。
在其中的一些实施方式中，所述待测土层下方五分之二深度、五分之三深度处分别设有所述水样采集装置，所述待测土层下方五分之四深度处设置所述滤水层。
在其中的一些实施方式中，所述滤水层包括上下设置的细沙层和级配砾石层。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)采用本发明的技术方案，可监测土壤中渗漏水和地下补给水的量，根据水量平衡原理W后＝W前+灌溉+降雨+地下补给-排水-渗漏-蒸发蒸腾，当田间处于淹水或地下水位高于控制水位时，筒内土体处于有渗漏状态，地下补水为零，如果在两个测定时刻间没有灌溉、降雨、人为排水，经称重传感器监测得的水分变化量ΔW减去渗漏量即为蒸发蒸腾量，如果有灌溉、降雨或排水时，蒸发蒸腾量为水分变化量ΔW加上灌溉、降雨水量扣除渗漏水和排水量；如果田间处于非饱和状态，地下水位低于控制水位，此时筒内土体处于地下补水状态，渗漏为零，如果在两个测定时刻间没有灌溉、降雨、人为排水，水分变化量ΔW加上由马氏瓶测得的地下补给即为蒸发蒸腾量，如果有灌溉、降雨或排水发生，此时蒸发蒸腾量为水分变化量ΔW加上灌溉、降雨水量、地下水补给量扣除排水量，该蒸渗仪监测方法简单、监测结果精确；
(2)采用本发明进一步的技术方案，在外筒和内筒上设置外溢流孔和内溢流孔，当蒸渗仪外部或内筒内水位过高时，水经外溢流孔或内溢流孔经溢流通道进入采集廊道，然后流入集水井中经由潜水泵排出，可防止外部大田水位或内筒内水位过高淹没蒸渗仪；
(3)采用本发明进一步的技术方案，在蒸渗仪外筒的外壁上设有环形保护圈，环形保护圈的上端连接有浮动装置，当蒸渗仪外筒外部大田的水位过高时，环形保护圈在浮动装置带动下上浮，防止内筒和外筒之间的间隙大量灌水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例另一个方向的结构示意图；
其中：
1、外筒；2、内筒；3、监测井；4、采集廊道；5、称重传感器；6、滤水层；7、集水管；8、马氏瓶；9、恒定水位水箱；10、渗漏计量装置；11、渗漏计量管；12、连接管道；13、供水管；14、进气管；15、数据采集装置；16、挡雨导雨装置；17、内溢流孔；18、外溢流孔；19、溢流管道；20、集水井；21、潜水泵；22、环形保护圈；23、浮动装置；24、水样采集装置；25、爬梯；26、监测井进出口。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
参见图1和图2，为本发明实施例的结构示意图，提供一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，包括蒸渗仪本体和监测井3，蒸渗仪本体和监测井3之间通过采集廊道4连通，监测井进出口26至监测井3底部设有爬梯25以便于监测人员进入监测井3，蒸渗仪本体包括外筒1和内筒2，内筒2内壁与外筒1外壁之间具有间隙，在外筒1的底部设有称重传感器5，内筒2放置在称重传感器5上，在内筒2内设置待测土层，在待测土层的底部设置滤水层6，滤水层6的底部设有集水管7，集水管7上均匀分布集水孔，在集水管7外部可包裹过滤网；监测井3内自上而下设有马氏瓶8、恒定水位水箱9和渗漏计量装置10，其中马氏瓶8为恒定水位水箱9供水，安装时，马氏瓶8的供水管13伸入恒定水位水箱9的恒定液位以下，马氏瓶8的进气管14的下端与恒定水位水箱9的恒定液位齐平，渗漏计量装置10经渗漏计量管11连通至恒定水位水箱9且渗漏计量管11的顶端与恒定水位液面齐平，集水管7经采集廊道4连通至恒定水位水箱9，监测井3内还设有数据采集装置15，称重传感器5与数据采集装置15信号连接。
具体的，外筒1的高度大于内筒2，优选的，内筒2的顶部高出待测土层5cm，外筒1的顶部高出待测土层7cm，为了防止大田内的水或降水进入外筒1和内筒2之间的间隙，在外筒1顶部与内筒2顶部之间设有挡雨导雨装置16，挡雨导雨装置16与内筒2顶部连接，并覆盖内筒2与外筒1之间的间隙。
外筒1和内筒2之间的间隙小于5cm，在能够满足施工要求的前提下，该间隙应尽量小，以减小蒸渗仪内筒与外界土体的距离，使蒸渗仪内部土壤温度与外界大田温度接近。
为了防止蒸渗仪内筒2内水位过高或外筒1外部大田水位过高使外筒1和内筒2之间的间隙进水，在内筒2位于待测土层的上方设有内溢流孔17，在外筒1上与内筒2顶部等高处设有外溢流孔18，内溢流孔17和外溢流孔18经外筒1和内筒2之间的溢流管道19连通至采集廊道4，在监测井3的底部设置采集廊道4的一侧设有集水井20，在集水井20内设有潜水泵21，当内筒2内水位过高或外筒1外部大田水位过高时，水经内溢流孔17或外溢流孔18进入溢流管道19，然后经采集廊道4进入集水井3中通过潜水泵21排出，为了便于高出水位的水及时排出，监测井3的底部比外筒1底部下沉30cm。
为了进一步优化本发明的实施效果，在外筒1的外壁上设有一圈环形保护圈22，环形保护圈22采用不透水的柔性材料制成，环形保护圈22的上端连接浮动装置23，该浮动装置23采用密度小于水的材质制成，在遇到暴雨等因素引起蒸渗仪外部大田水位增高时，浮动装置23可以自动浮起，并带动环形保护圈22上浮，防止内筒2和外筒1之间的缝隙大量灌水，而浮动装置23在浮起过程中，环形保护圈22与蒸渗仪外筒1之间少量水则由蒸渗仪外筒1的外溢流孔18经溢流管道19汇入监测井3的集水井20，由潜水泵21排出。
为了便于采集待测土层内的水样，在待测土层内设有水样采集装置24，水样采集装置24经采集廊道4连接至监测井，优选的，水样采集装置24为水样采集陶土头。
具体的，在待测土层下方五分之二深度、五分之三深度处分别设有水样采集装置24，待测土层下方五分之四深度处设置滤水层6，本例中，待测土层厚度100cm，在待测土层下40cm、60cm处设置水样采集装置24，在80cm处设置滤水层6，滤水层6包括上下布置的细沙层和级配砾石层。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：包括蒸渗仪本体和监测井(3)，所述蒸渗仪本体与所述监测井(3)之间通过采集廊道(4)连通；
所述蒸渗仪本体包括外筒(1)和内筒(2)，所述内筒(2)外壁与所述外筒(1)内壁之间具有间隙，所述外筒(1)的底部设有称重传感器(5)，所述内筒(2)放置在所述称重传感器(5)上，所述内筒(2)内设有待测土层，所述待测土层的底部为滤水层(6)，所述滤水层(6)的底部设有集水管(7)；
所述监测井(3)内自上而下设有马氏瓶(8)、恒定水位水箱(9)和渗漏计量装置(10)，所述马氏瓶(8)为所述恒定水位水箱(9)供水，所述渗漏计量装置(10)经渗漏计量管(11)连通至所述恒定水位水箱(9)且所述渗漏计量管(10)的顶端与恒定水位液面齐平，所述集水管(7)穿过所述采集廊道(4)连通至所述恒定水位水箱(9)，所述监测井(3)内还设有数据采集装置(15)，所述称重传感器(5)与所述数据采集装置(15)信号连接。
2.根据权利要求1所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述外筒(1)的高度大于所述内筒(2)，所述外筒(1)顶部与所述内筒(2)顶部之间设有挡雨导雨装置(16)，所述挡雨导雨装置(16)与所述内筒(2)顶部连接，并覆盖所述内筒(2)与所述外筒(1)之间的间隙。
3.根据权利要求2所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述内筒(2)的顶部高出待测土层5cm，所述外筒(1)的顶部高出待测土层7cm。
4.根据权利要求2所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述内筒(2)位于待测土层的上方设有内溢流孔(17)，所述外筒(1)上与所述内筒(2)顶部等高处设有外溢流孔(18)，所述内、外溢流孔(17、18)经设置在所述外筒、内筒(1、2)之间的溢流管道(19)连通至所述采集廊道(4)，所述监测井(3)的底部设置所述采集廊道(4)的一侧设有集水井(20)，所述集水井(20)内设有潜水泵(21)。
5.根据权利要求4所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述监测井(3)的底部比所述外筒(1)底部下沉30cm。
6.根据权利要求1所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述外筒(1)与所述内筒(2)之间的间距小于5cm。
7.根据权利要求1所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述外筒(1)的外壁上设有一圈环形保护圈(22)，所述环形保护圈(22)的上端连接浮动装置(23)，所述浮动装置(23)采用密度小于水的材质制成。
8.根据权利要求1所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述待测土层中设有水样采集装置(24)，所述水样采集装置(24)经采集廊道(4)连接至所述监测井(3)。
9.根据权利要求8所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述待测土层下方五分之二深度、五分之三深度处分别设有所述水样采集装置(24)，所述待测土层下方五分之四深度处设置所述滤水层(6)。
10.根据权利要求1至9任一所述的适用于水稻田的地中称重式蒸渗仪，其特征在于：所述滤水层(6)包括上下设置的细沙层和级配砾石层。
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