CN108120663B - 一种土壤渗透系数的测定装置及其组建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤渗透性测定技术领域，尤其涉及一种土壤渗透系数的测定装置及其组建方法，包括纵向渗透测定装置、横向渗透测定装置和测定记录装置；纵向渗透测定装置和横向渗透测定装置均具有各自的渗水部件和集水部件，渗水部件均竖直插入被测土壤区，以形成横向渗透测定中水样横向流通的入渗区和纵向渗透测定中水样纵向流通的入渗区，各集水部件的进水口与其对应的入渗区连接，集水部件的出水口与测定记录装置连接，以使入渗区中渗出的水样流入测定记录装置进行土壤渗透系数的测定。本发明通过渗水部件和集水部件对水流方向进行控制分离为横向和纵向，求出不同深度土壤渗透系数及渗透过程变化。解决了原野外测定和室内测定的局限性，科学高效。

Description

一种土壤渗透系数的测定装置及其组建方法

技术领域

本发明涉及土壤渗透性测定技术领域，尤其涉及一种土壤渗透系数的测定装置及其组建方法。

背景技术

土壤渗透性是指水在土孔隙中渗透流动的性能。自然界土壤存在横向的渗透现象和纵向渗透现象。对渗透性的测定通常可通过试验方法，包括实验室测定法和现场测定法或经验估算法。

野外实地测定为试坑法、单环法和双环法，这一类测定方法是在一定的水文地质边界以内，通过土壤表层注水计算渗入土壤的水量而求得的渗透性，缺陷是常规的单环法、双环法，只能测定实地的表层土壤，而对于深层次土壤范围的渗透性则测不到。在计算水分入渗量时，这部分水量往往只入渗到地表及浅层范围，对应的测定结构为土壤表层的渗透性。

室内取样测定为野外环刀取样带回室内，浸水后，在单位水压梯度下，根据达西定律，求得通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流量而计算得到渗透性，这种方法测定时，打环刀取样过程中，土体边界受到挤压，土体结构发生变化，在环刀样运输过程中，土体水分的移运与蒸发，同样导致了土体结构的破坏，且环刀取样量存在较大限制，在测定一定深度土壤的渗透性时，取样困难且样品结构性破坏程度较高，并不能反映实际的土体情况，测定的结果也不能反映实际的土体渗透性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的土壤渗透性测定装置和方法测定的土壤范围有限、且容易对土壤造成破坏导致测定结果不准确的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种土壤渗透系数的测定装置，包括纵向渗透测定装置、横向渗透测定装置和测定记录装置；所述纵向渗透测定装置和所述横向渗透测定装置均具有各自的渗水部件和集水部件，所述渗水部件均竖直插入被测土壤区，以形成横向渗透测定中水样横向流通的入渗区和纵向渗透测定中水样纵向流通的入渗区，各所述集水部件的进水口与其对应的入渗区连接，所述集水部件的出水口与所述测定记录装置连接，以使所述入渗区中渗出的水样流入所述测定记录装置进行土壤渗透系数的测定。

其中，所述纵向渗透测定装置的渗水部件包括第一中空管和第一反滤件，所述第一中空管竖直插入被测土壤区，以使所述第一中空管内的土壤形成所述入渗区，所述第一反滤件设置于所述第一中空管内的土壤表面上，所述入渗区与所述纵向渗透测定装置的集水部件连通。

其中，所述纵向渗透测定装置的集水部件包括通路管、第一集水管和第二反滤件，所述通路管由土壤剖面插入被测土壤区，且所述通路管的上表面具有对应所述第一中空管内所述入渗区的开口，所述第一集水管位于所述通路管内，所述第一集水管的插入端的端口封闭，且插入端的上表面为所述第二反滤件，所述第二反滤件对应所述通路管上表面的开口，所述第一集水管的出水口与所述测定记录装置连接。

其中，所述横向渗透测定装置的渗水部件包括水槽，所述水槽插入竖直插入被测土壤区，且所述水槽靠近土壤剖面的一侧为第三反滤件，所述第三反滤件与所述土壤剖面之间的土壤形成所述入渗区，所述入渗区与所述横向渗透测定装置的集水部件连通。

其中，所述横向渗透测定装置的集水部件包括隔板组、第二集水管和第四反滤件，所述隔板组包括沿纵向依次排列并由土壤剖面横向插入所述入渗区中的顶层隔板、中间隔板和底层隔板，且所述底层隔板插入位置高于或等于所述水槽的底面位置，所述第四反滤件设置于土壤剖面上对应所述隔板组的插入位置，所述第二集水管的进水口与所述第四反滤件连接，所述第二集水管的出水口与所述测定记录装置连接。

其中，所述测定记录装置包括多个偏心桶、固定轴、套筒和传感器，所述偏心桶沿周向均匀分布固定于所述套筒的外壁上，所述套筒套设于所述固定轴的外侧，所述套筒的内壁在对应所述偏心桶的位置设置楔形的第一凸起，所述固定轴在的外壁上设置与所述第一凸起接触配合的楔形的第二凸起，承接预定量的径流水样后所述偏心桶的重心偏离竖直平面，转至下一所述偏心桶对准所述集水部件的出水口所连接的样出口，所述竖直平面为所述固定轴沿竖直方向上的直径与所述固定轴的轴线形成的平面，所述传感器与所述套筒连接，以在时间序列内所述套筒的转动时刻。

本发明还提供了一种土壤渗透系数的测定装置的组建方法，包括如下步骤：

S1，在被测土壤区的边缘处，由土壤表面向下挖掘形成竖向的土壤剖面；

S2，由被测土壤区的土壤表面向下安装渗水部件至所需测定渗透系数的深度，构造出入渗区；

S3，安装与入渗区连接的集水部件；

S4，将集水部件与测定记录装置连接。

其中，

当安装纵向渗透测定装置时，步骤S2具体包括以下步骤：

S211，由被测土壤区的土壤表面向下插入第一中空管，以使第一中空管内的土壤形成入渗区；

S212，在第一中空管中的土壤表面上设置第一反滤件；

当安装横向渗透测定装置时，步骤S2具体包括如下步骤：

S221，由被测土壤区的土壤表面向下插入第二中空管；

S222，清除第二中空管中的土壤，并拔出第二中空管；

S223，在入渗区内放入水槽，以使水槽靠近土壤剖面的一侧的第三反滤件与土壤剖面之间的土壤形成入渗区。

其中，

当安装纵向渗透测定装置时，步骤S3具体包括以下步骤：

S311，由土壤剖面向入渗区的底端插入通路管；

S312，清除通路管中的土壤；

S313，在通路管内插入第一集水管，且使第一集水管上的第二反滤件且对应通路管上表面的开口；

当安装横向渗透测定装置时，步骤S3具体包括如下步骤：

S321，由土壤剖面向入渗区插入一个或多个隔板，且多个隔板沿纵向排列并横向插入，隔板插入位置高于或等于水槽的底面位置；

S322，将第四反滤件与入渗区的土壤剖面连接且位于其对应的隔板上方；

S323，将第二集水管与第四反滤件连接。

其中，在步骤S4后还包括以下步骤：

S5，在沿土壤剖面的横向延伸方向上，重复步骤S2至步骤S4。

S6，测定完成后，取出渗水部件和集水部件并对被测土壤区进行回填，或者维护设备进行长期定位监测。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明土壤渗透系数的测定装置及其组建方法，在坡面选取所要监测的点，进行土壤剖面开挖范围和装置布设投影剖面的划定。在所选定的测定深度上开始安装的测定装置，测定装置安装时，需要通过渗水部件构造入渗区，在通过集水部件将入渗区的渗透水样收集入测定记录装置，进行渗透性的测定。而后在需要测定的土壤深度范围内，向入渗区注水并保持水头恒定，水分渗入流经整个入渗区的深度层次流出进入集水部件。通过渗水部件和集水部件对水流方向进行控制分离为横向和纵向，对入渗区流出的水量进行测定直至单位时间内渗出的水量近似相等时，利用达西定律原理求出不同深度土壤渗透系数及渗透过程变化。解决了原野外测定和室内测定的局限性，科学高效，简单易行，实用性强，同时提供的测定装置测定过程简单高效，省时省力，数据精确度高。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例土壤渗透系数的测定装置的纵向渗透测定装置的结构示意图；

图2是本发明实施例土壤渗透系数的测定装置的横向渗透测定装置的结构示意图；

图3是本发明实施例土壤渗透系数的测定装置的纵向渗透测定装置的结构示意图；

图4是图3的右视示意图；

图5是本发明实施例土壤渗透系数的测定装置的纵向渗透测定装置的结构示意图；

图6是图5的右视示意图；

图7是本发明实施例土壤渗透系数的测定装置的斜向渗透测定装置的结构示意图；

图8是本发明实施例土壤渗透系数的测定装置的测定记录装置的结构示意图；

图9是本发明实施例土壤渗透系数的测定装置的测定记录装置的结构示意图。

图中：1：渗水部件；2：集水部件；3：被测土壤区；4：入渗区；5：测定记录装置；6：土壤剖面；7：样出口；51：偏心桶；52：固定轴；53：套筒；53：传感器；111：第一中空管；112：第一反滤件；121：水槽；122：第三反滤件；211：通路管；212：第一集水管；213：第二反滤件；221：隔板组；222；第二集水管；223：第四反滤件；521：第二凸起；531：第一凸起；2211：顶层隔板；2212：中间隔板；2213：底层隔板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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的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，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。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的土壤渗透系数的测定装置，包括纵向渗透测定装置、横向渗透测定装置和测定记录装置5；纵向渗透测定装置和横向渗透测定装置均具有各自的渗水部件1和集水部件2，渗水部件1均竖直插入被测土壤区3，以形成横向渗透测定中水样横向流通的入渗区4和纵向渗透测定中水样纵向流通的入渗区4，各集水部件2的进水口与其对应的入渗区4连接，集水部件2的出水口与测定记录装置5连接，以使入渗区4中渗出的水样流入测定记录装置5进行土壤渗透系数的测定。

本发明土壤渗透系数的测定装置，既可以通过纵向渗透测定装置监测土壤常规纵向渗透性，还可以通过横向渗透测定装置测定横向渗透性，此外还可以根据试验所需，测定土壤内各个方向的渗透性，实现原位土壤的不同深度范围内渗透性的测定。既可以实现短期内的试验测定，也可以进行野外的长期定位监测。本发明除测定渗透性外，在土壤未达到饱和状态，可测定未饱和渗透系数，在土壤达到饱和状态，可测定饱和渗透系数。测定记录装置为自动测定，且精度高，省时省力，避免了人工投入和人为数据测定的误差性。本发明的各部分组装方便，拆卸简单，便于携带，还可根据土壤类型和所试验测定要求进行更改大小。补充了野外原地测定土壤不同深度渗透性的空白，以及土壤各个方向的渗透性测定方法的空白，为土壤渗透性的深入和科学研究提供了技术支持和科学指导。

其中，纵向渗透测定装置的渗水部件1包括第一中空管111和第一反滤件112，第一中空管11竖直插入被测土壤区3，以使第一中空管11内的土壤形成入渗区4，第一反滤件112设置于第一中空管111内的土壤表面上，入渗区4与纵向渗透测定装置的集水部件2连通。其中，纵向渗透测定装置的集水部件2包括通路管211、第一集水管212和第二反滤件213，通路管211由土壤剖面6插入被测土壤区3，且通路管211的上表面具有对应第一中空管11内入渗区4的开口，第一集水管212位于通路管211内，第一集水管212的插入端的端口封闭，且插入端的上表面为第二反滤件213，第二反滤件213对应通路管211上表面的开口，第一集水管212的出水口与测定记录装置5连接。

本发明的纵向渗透测定装置，适用于各种土壤类型的长期定位和短期监控测定。包括帮助形成入渗区的渗水部件，收集渗透水量的集水部件。入渗区的渗水部件为长度为所测定土壤深度的钢质或PVC材质中空圆管和覆盖于管中入渗区表面的第一反滤件，防止在向入渗区注水时，入渗区的土壤因渗水而松动上涌，破坏被测土壤区的土壤表面的形状。集水部件的第一集水管上设置第二反滤件，通路管为两端开口，且上表面具有开口，第一集水管为可套入通路管的外部包一层橡胶层的收集管，作为第二反滤件的反滤圆盘对应通路管开口部位，第一集水管的插入端端口封闭，防止横向的渗透水进入第一集水管，影响测定结果。由入渗区下渗的水样通过第二反滤件过滤后进入第一集水管，再通过第一集水管的出水口进入测定记录装置中，记录水量并获得被测土壤区的纵向渗透率。

其中，横向渗透测定装置的渗水部件包括水槽121，水槽12插入竖直插入被测土壤区3，且水槽121靠近土壤剖面6的一侧为第三反滤件122，第三反滤件122与土壤剖面6之间的土壤形成入渗区4，入渗区4与横向渗透测定装置的集水部件2连通。其中，横向渗透测定装置的集水部件包括隔板组221、第二集水管222和第四反滤件223，隔板221组包括沿纵向依次排列并由土壤剖面6横向插入入渗区4中的顶层隔板2211、中间隔板2212和底层隔板2213，且底层隔板2213插入位置高于或等于水槽121的底面位置，第四反滤件223设置于土壤剖面6上对应隔板221组插入位置，第二集水管222的进水口与第四反滤件223连接，第二集水管222的出水口与测定记录装置5连接。

本发明的横向渗透测定装置，适用于各种土壤类型的长期定位和短期监控测定。包括帮助形成入渗区的渗水部件，收集渗透水量的集水部件。入渗区的渗水部件为靠近土壤剖面的一侧为第三反滤层的水槽，水槽内无土壤从而形成一定的注水空间，第三反滤层至土壤剖面之间的土壤形成入渗区，水进入水槽后经过第三反滤层向入渗区渗透，第三反滤层防止其所在的土壤面因渗水而松动变形，集水部件的隔板组中顶层隔板、中间隔板和底层隔板由下至上隔一定距离依次插入入渗区中，中层隔板可根据实际需要设置多个，底层隔板插入位置不低于水槽的底面，顶层隔板阻隔测定层上方的水下渗入测定层，底层隔板阻隔测定层的水下渗，中间隔板可最大程度的减少测定层渗透水的纵向流动，保证由水槽进入入渗区的水只进行横向渗透，确保测量的准确性，第四反滤件固定于土壤剖面上隔板组所在的位置，第二集水管的进水口与第四反滤件连接，由入渗区横向渗透的水样通过第四反滤件过滤后进入第二集水管，再通过第二集水管的出水口进入测定记录装置中，记录水量并获得被测土壤区的横向渗透率。多层隔板的设置可以满足不同深度的横向渗透测定的要求。

其中，如图8和图9所示，测定记录装置5包括多个偏心桶51、固定轴52、套筒53和传感器54，偏心桶5沿周向均匀分布固定于套筒53的外壁上，套筒53套设于固定轴52的外侧，套筒53的内壁在对应偏心桶51的位置设置楔形的第一凸起531，固定轴52在其外壁上设置与第一凸起531接触配合的楔形的第二凸起521，承接预定量的径流水样后偏心桶51的重心偏离竖直平面，转至下一偏心桶51对准集水部件2的出水口所连接的样出口7，竖直平面为固定轴52沿竖直方向上的直径与固定轴52的轴线形成的平面，传感器54与套筒53连接，以感应记录在时间序列内套筒53的转动时刻。

每个偏心桶内承入一定量水后翻转，每翻转一次，上一个偏心桶翻离收集水流处，下一个偏心桶翻至收集水流处。偏心桶下部设有收集水样的槽体，通至桶外以排出计量过的水样。偏心桶可随不同地区土壤性质采取不同规格大小。传感器与偏心桶相连，随时间过程记录在时间序列内套筒的转动时刻。试验人员可每隔3分钟或试验规定时间根据传感器的记录内容获得套筒的转动次数。达到了数据的自动计量，减少人工记录误差的效果。

通路管为一端为尖端且上半部分开口，薄质管身且材质类似钢质硬质材料管。第一集水管为外部为橡胶质材料包裹的中空管，外部直径略小于或相等于通路管内部直径，可插入土样清除后的通路管，与通路管对应开口端有第二反滤件且这一端管口封闭，另一端管外壁不包裹橡胶层，并连接设置于偏心桶上方的样出口。第二集水管一端为带有尖端可插入土壤的管道，尖端为四块三角状薄支撑柱，支撑柱与管体之间为第四反滤件，另一端连接设置于偏心桶上方的样出口且连接处的管外壁包裹橡胶层。

如图1和图2所示，本发明实施例还提供了土壤渗透系数的测定装置的组建方法，包括如下步骤：

S1，在被测土壤区3的边缘处，由土壤表面向下挖掘形成竖向的土壤剖面6；

S2，由被测土壤区3的土壤表面向下安装渗水部件1至所需测定渗透系数的深度，构造出入渗区4；

S3，安装与入渗区4连接的集水部件2；

S4，将集水部件2与测定记录装置5连接。

本发明土壤渗透系数的测定装置的组建方法，在坡面选取所要监测的点，进行土壤剖面开挖范围和装置布设投影剖面的划定。从测定最底层范围开始安装每一层次的测定装置，每一层测定装置安装时，需要通过渗水部件构造入渗区，在通过集水部件将入渗区的渗透水样收集入测定记录装置，进行渗透性的测定。在一定的土壤深度范围内，向被测土壤区的土壤表面进行注水并保持水头恒定，水分从土壤表面渗入流经整个深度层次再经底层流出。通过渗水部件和集水部件对水流方向进行控制分离为横向和纵向，对底部流出的水量进行测定直至单位时间内渗出的水量近似相等时，利用达西定律原理求出不同深度土壤渗透系数及渗透过程变化。解决了原野外测定和室内测定的局限性，科学高效，简单易行，实用性强，同时提供的测定装置测定过程简单高效，省时省力，数据精确度高。

其中，当安装纵向渗透测定装置时，步骤S2具体包括以下步骤：

S211，由被测土壤区3的土壤表面向下插入第一中空管111，以使第一中空管111内的土壤形成入渗区4；

S212，在第一中空管111中的土壤表面上设置第一反滤件112；

当安装纵向渗透测定装置时，步骤S3具体包括以下步骤：

S311，由土壤剖面6向入渗区4的底端插入通路管211；

S312，清除通路管211中的土壤；

S313，在通路管211内插入第一集水管212，且使第一集水管211上的第二反滤件213且对应通路管211上表面的开口。

本发明土壤渗透系数的测定装置的组建方法，在组建纵向渗透测定装置时包括以下步骤，在试验土壤层面开挖至所需测的土壤深度。在距离土壤剖面50-100cm的土壤表面竖向插入长度为所测定土壤深度的钢质或PVC材质中空圆管，即第一中空管，并在第一中空管内土壤表面覆盖第一反滤层。在土壤剖面上横向插入长度为土壤剖面到第一中空管的垂直距离的钢质或PVC材质中空管，即通路管，挖掉管中的土壤。取一根可套入通路管的第一集水管，第一集水管的里端上部为第二反滤件，另一端连接水量的测定记录装置。

其中，当安装横向渗透测定装置时，步骤S2具体包括如下步骤：

S221，由被测土壤区3的土壤表面向下插入第二中空管；

S222，清除第二中空管中的土壤，并拔出第二中空管；

S223，在入渗区4内放入水槽121，以使水槽121靠近土壤剖面6的一侧的第三反滤件122与土壤剖面6之间的土壤形成入渗区4。

当安装横向渗透测定装置时，步骤S3具体包括如下步骤：

S321，由土壤剖面6向入渗区4插入一个或多个隔板221，且多个隔板221沿纵向排列并横向插入，隔板221插入位置高于或等于水槽121的底面位置；

S322，将第四反滤件223与入渗区4的土壤剖面6连接且位于其对应的隔板221上方；

S323，将第二集水管222与第四反滤件223连接。

本发明土壤渗透系数的测定装置的组建方法，在组建横向渗透测定装置时包括以下步骤：在被测土壤表面开挖至所需测的土壤深度，在被测土壤表面距离土壤剖面50-100cm范围内插入开口为长方形的中空管，即第二中空管，挖掉中空管内的土壤并取出管，放入侧边和上边开口的水槽。将隔板插入入渗区，沿土壤剖面竖向布设第四反滤件至所测深度。第四反滤件连接第二集水管收集渗出水流。第二集水管另一端连接测定记录装置进行测定。清除工具第二中空管的工具为爪状土壤清除工具，清除插入土层外管中的土质。

其中，在步骤S4后还包括以下步骤：

S5，在沿土壤剖面6的横向延伸方向上，相隔预设距离后，重复步骤S2至步骤S4。

S6，测定完成后，取出渗水部件1和集水部件2并对被测土壤区3进行回填，或者维护设备进行长期定位监测。

在进行下一个不同深度范围的渗透性测定时，纵向渗透测定装置的设置可有多种设置方式，如图5和图6所示，可沿土壤剖面的水平延伸方向距离上一个测定范围间隔50-100cm，开挖所要测定的深度剖面，其余与上一个纵向渗透测定装置的设置方式相同，如图3和图4所示，也可沿垂直于土壤剖面的方向与上一个纵向渗透测定装置位于同一直线位置上设置，所要达到的测定深度根据实际需要设定，直至到所要测定的最后一个深度范围。

在实际应用中，还可进行斜向渗透性测定，如图7所示，斜向渗透测定装置是将纵向渗透测定装置进行简单的变形形成的，如将纵向渗透测定装置的第一中空管111倾斜设置，通路管211两端均敞开，并由土壤剖面6斜向插入与第一中空管111中入渗区4的底部对接，第二反滤件213位于第一集水管212的端面上，且此端插入通路管211，从而过滤流通由第二反滤件213渗出的水样，另一端连接测定记录装置5，进而形成斜向渗透测定装置。

本实施例中提出的渗透性计算方法如下：

根据记录的套筒转动次数乘以单个偏心桶水量，计算出各时间段的水量Q，土壤深度L，测量经过一定时间t内流经被测土壤的水量V，则

V＝Q×t＝ν×A×t

根据达西定律，ν＝k×i,则

V＝k×(△h/L)×A×t

从而得出渗透系数

k＝V×L/A×△h×t

在纵向渗透性测定中，面积A为第二反滤件面积；在横向渗透性测定中，面积A为第四反滤件面积；斜向渗透性测定，面积A为反滤件面积。

使用时，层状粘土的横向(水平方向)渗透性往往大于纵向(垂直方向)，而黄土和黄土状土中，由于垂直裂隙发育，其中的纵向的渗透性大于横向。因此，可根据实际土壤性质和测定需求采取测定的配套装置和方法。

综上所述，本发明土壤渗透系数的测定装置及其组建方法，在坡面选取所要监测的点，进行土壤剖面开挖范围和装置布设投影剖面的划定。在所选定的测定深度上开始安装的测定装置，测定装置安装时，需要通过渗水部件构造入渗区，在通过集水部件将入渗区的渗透水样收集入测定记录装置，进行渗透性的测定。而后在需要测定的土壤深度范围内，向入渗区注水并保持水头恒定，水分渗入流经整个入渗区的深度层次流出进入集水部件。通过渗水部件和集水部件对水流方向进行控制分离为横向和纵向，对入渗区流出的水量进行测定直至单位时间内渗出的水量近似相等时，利用达西定律原理求出不同深度土壤渗透系数及渗透过程变化。解决了原野外测定和室内测定的局限性，科学高效，简单易行，实用性强，同时提供的测定装置测定过程简单高效，省时省力，数据精确度高。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (9)

1.一种土壤渗透系数的测定装置，其特征在于：包括纵向渗透测定装置、横向渗透测定装置和测定记录装置；所述纵向渗透测定装置和所述横向渗透测定装置均具有各自的渗水部件和集水部件，所述渗水部件均竖直插入被测土壤区，以形成横向渗透测定中水样横向流通的入渗区和纵向渗透测定中水样纵向流通的入渗区，各所述集水部件的进水口与其对应的入渗区连接，所述集水部件的出水口与所述测定记录装置连接，以使所述入渗区中渗出的水样流入所述测定记录装置进行土壤渗透系数的测定；所述纵向渗透测定装置的渗水部件包括第一中空管和第一反滤件，所述第一中空管竖直插入被测土壤区，以使所述第一中空管内的土壤形成所述入渗区，所述第一反滤件设置于所述第一中空管内的土壤表面上，所述入渗区与所述纵向渗透测定装置的集水部件连通。

2.根据权利要求1所述的土壤渗透系数的测定装置，其特征在于：所述纵向渗透测定装置的集水部件包括通路管、第一集水管和第二反滤件，所述通路管由土壤剖面插入被测土壤区，且所述通路管的上表面具有对应所述第一中空管内所述入渗区的开口，所述第一集水管位于所述通路管内，所述第一集水管的插入端的端口封闭，且插入端的上表面为所述第二反滤件，所述第二反滤件对应所述通路管上表面的开口，所述第一集水管的出水口与所述测定记录装置连接。

3.根据权利要求1所述的土壤渗透系数的测定装置，其特征在于：所述横向渗透测定装置的渗水部件包括水槽，所述水槽竖直插入被测土壤区，且所述水槽靠近土壤剖面的一侧为第三反滤件，所述第三反滤件与所述土壤剖面之间的土壤形成所述入渗区，所述入渗区与所述横向渗透测定装置的集水部件连通。

4.根据权利要求3所述的土壤渗透系数的测定装置，其特征在于：所述横向渗透测定装置的集水部件包括隔板组、第二集水管和第四反滤件，所述隔板组包括沿纵向依次排列并由土壤剖面横向插入所述入渗区中的顶层隔板、中间隔板和底层隔板，且所述底层隔板插入位置高于或等于所述水槽的底面位置，所述第四反滤件设置于土壤剖面上对应所述隔板组的插入位置，所述第二集水管的进水口与所述第四反滤件连接，所述第二集水管的出水口与所述测定记录装置连接。

5.根据权利要求1所述的土壤渗透系数的测定装置，其特征在于：所述测定记录装置包括多个偏心桶、固定轴、套筒和传感器，所述偏心桶沿周向均匀分布固定于所述套筒的外壁上，所述套筒套设于所述固定轴的外侧，所述套筒的内壁在对应所述偏心桶的位置设置楔形的第一凸起，所述固定轴在的外壁上设置与所述第一凸起接触配合的楔形的第二凸起，承接预定量的径流水样后所述偏心桶的重心偏离竖直平面，转至下一所述偏心桶对准所述集水部件的出水口所连接的样出口，所述竖直平面为所述固定轴沿竖直方向上的直径与所述固定轴的轴线形成的平面，所述传感器与所述套筒连接，以感应记录在时间序列内所述套筒的转动时刻。

6.一种土壤渗透系数的测定装置的组建方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，在被测土壤区的边缘处，由土壤表面向下挖掘形成竖向的土壤剖面；

S2，由被测土壤区的土壤表面向下安装渗水部件至所需测定渗透系数的深度，构造出入渗区；

S3，安装与入渗区连接的集水部件；

S4，将集水部件与测定记录装置连接。

7.根据权利要求6所述的土壤渗透系数的测定装置的组建方法，其特征在于：

当安装纵向渗透测定装置时，步骤S2具体包括以下步骤：

S211，由被测土壤区的土壤表面向下插入第一中空管，以使第一中空管内的土壤形成入渗区；

S212，在第一中空管中的土壤表面上设置第一反滤件；

当安装横向渗透测定装置时，步骤S2具体包括如下步骤：

S221，由被测土壤区的土壤表面向下插入第二中空管；

S222，清除第二中空管中的土壤，并拔出第二中空管；

S223，在入渗区内放入水槽，以使水槽靠近土壤剖面的一侧的第三反滤件与土壤剖面之间的土壤形成入渗区。

8.根据权利要求7所述的土壤渗透系数的测定装置的组建方法，其特征在于：

当安装纵向渗透测定装置时，步骤S3具体包括以下步骤：

S311，由土壤剖面向入渗区的底端插入通路管；

S312，清除通路管中的土壤；

S313，在通路管内插入第一集水管，且使第一集水管上的第二反滤件且对应通路管上表面的开口；

当安装横向渗透测定装置时，步骤S3具体包括如下步骤：

S321，由土壤剖面向入渗区插入一个或多个隔板，且多个隔板沿纵向排列并横向插入，隔板插入位置高于或等于水槽的底面位置；

S322，将第四反滤件与入渗区的土壤剖面连接且位于其对应的隔板上方；

S323，将第二集水管与第四反滤件连接。

9.根据权利要求6所述的土壤渗透系数的测定装置的组建方法，其特征在于：在步骤S4后还包括以下步骤：

S5，在沿土壤剖面的横向延伸方向上，重复步骤S2至步骤S4；

S6，测定完成后，取出渗水部件和集水部件并对被测土壤区进行回填，或者维护设备进行长期定位监测。

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