CN204008399U - 一种土壤渗透系数批量测定一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，包括供水箱、骨架、环刀支架、排水箱，所述供水箱安装在骨架上方，排水箱安装在骨架下方，环刀支架安装在骨架中，供水箱设有进水管、出水管、进气管和出气管，出水管位于供水箱的底面，环刀支架开有凹槽，凹槽内设有透水孔洞，凹槽上面放置带有水头筒的环刀土样，凹槽下面设有圆锥形的集水罩，排水箱的顶面设有集水孔洞。本实用新型操作简易、可批量测定土壤渗透系数。

Description

一种土壤渗透系数批量测定一体化装置

技术领域

本实用新型专利涉及土壤渗透性测量技术领域，具体为一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，适用于土壤渗透系数的室内测定。

背景技术

土壤渗透系数是重要的地下水水文参数之一，它决定了地面降水入渗补给地下水量以及地面径流量的比例，也是水分循环和土壤侵蚀研究中的重要参数。目前研究土壤入渗的方法较多，可在室内进行实验测定，也可于野外进行现场测定，如双环法、人工模拟降雨法、环刀法、土柱法等，其中环刀法采集的是原状土样，维持了土壤原始结构，使实验结果更接近真实值，野外工作量较小，对设备要求低，可根据相关测定方法自行搭建实验平台，并且环刀法可采集不同深度的土壤，满足不同研究要求，因此环刀法得到了广泛应用。环刀法在具体应用形式上也有所不同，在相关推荐标准中，环刀法测定土壤渗透系数是将一个空环刀接于实验环刀上，利用空环刀盛水，为实验环刀提供渗透定水头，由于环刀为钢材，不透明，无法测量水头高度，从而使供给空环刀的水量不易掌控，供水多则溢出，供水少则会造成水势下降，引起水头的不稳定，大大影响实验结果的准确性。更为重要的是：土壤渗透系数受到众多因素影响，往往需要同时进行多个样品的测定工作才能得到可靠的数据，传统的逐个分散搭建实验平台进行测定的方法会使实验条件的一致性难以保证，从而极大影响实验结果，并且也大大影响实验的进度。

发明内容

本实用新型专利为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种操作简易、可进行土壤渗透系数批量测定的标准一体化装置。

本实用新型专利的目的通过以下技术方案实现：本土壤渗透系数批量测定一体化装置，包括供水箱、骨架、环刀支架、排水箱，所述供水箱安装在骨架上方，排水箱安装在骨架下方，环刀支架安装在骨架中，供水箱设有进水管、出水管、进气管和出气管，出水管位于供水箱的底面，环刀支架开有凹槽，凹槽内设有透水孔洞，凹槽上面放置带有水头筒的环刀土样，凹槽下面设有圆锥形的集水罩，排水箱的顶面设有集水孔洞。

所述出水管的个数为2～12个，出水管均匀分布在供水箱底面，出水管与凹槽、环刀土样和集水罩的数量相同，并且，出水管与凹槽、环刀土样和集水罩的中心轴线同线。

所述水头筒为圆筒状，水头筒侧壁设有溢流管。

所述骨架由多个竖直的有机玻璃板和一个玻璃圆筒组成，玻璃圆筒位于中心，有机玻璃板均匀粘合在玻璃圆筒的周边。

所述进水管位于供水箱侧面上端，进气管和出气管位于供水箱上面，其中进气管下端伸长至供水箱底部，供水箱顶面还设有一个供水箱检查口。

所述排水箱为圆柱状，排水箱侧面设有排水管和排水箱检查口。

所述土壤渗透系数批量测定一体化装置的材料全部为透明有机玻璃。

本实用新型专利相对于现有技术具有如下的优点：

1、本装置可同时进行多个土样的渗透系数测定，操作简单方便，大大加快了实验进度。

2、供水箱的设计运用了马里奥特瓶的原理，使出水管出水稳定，再经过水头筒的二级定水头控制，实验定水头控制非常稳定。另一方面，也较传统方法节约用水量。

3、多个土样的渗透测量采用一套设备，有利于实验条件的一致性控制。

4、排水箱对多余水量的收集有利于保持实验环境的整齐。

附图说明

图1、图2是本实用新型专利“土壤渗透系数批量测定一体化装置”的不同方位立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型专利实施方式作进一步说明。

如图1所示的土壤渗透系数批量测定一体化装置，包括供水箱1、骨架、环刀支架3、排水箱4，供水箱1安装在骨架上方，排水箱4安装在骨架下方，环刀支架3安装在骨架中，供水箱1设有进水管9、出水管10、进气管8和出气管7，出水管10位于供水箱1的底面，环刀支架3开有凹槽15，凹槽15内设有透水孔洞12，凹槽15上面放置带有水头筒5的环刀土样A，凹槽15下面设有圆锥形的集水罩13，排水箱4的顶面设有集水孔洞16，用于收集集水罩13滴出的水，保持实验环境的整洁。进水管9与水龙头相接。

出水管10的个数为6个，出水管10均匀分布在供水箱1底面，可同时为6个土样供水，出水管10与凹槽15、环刀土样A和集水罩13的数量相同，并且，出水管10与凹槽15、环刀土样A和集水罩13的中心轴线同线。水头筒5为圆筒状，密实套于环刀土样A上口，为环刀土样A提供渗透水头，水头筒5侧壁设有溢流管11，多余的水可通过溢流管11流出。骨架由6个竖直的相对较厚的有机玻璃板2a和一个玻璃圆筒2b组成，玻璃圆筒位于中心，有机玻璃板均匀粘合在玻璃圆筒的周边。进水管9位于供水箱1侧面上端，进气管8和出气管7位于供水箱1上面，其中进气管8下端伸长至供水箱1底部，供水箱1出水时，进气管8保持供水箱1内部压力，稳定出水量。供水箱1顶面还设有一个供水箱检查口6。排水箱4为圆柱状，排水箱4侧面设有排水管14和排水箱检查口17。排水管14可将收集的水外排。供水箱检查口6和排水箱检查口17为清理水箱时提供操作空间，一般情况下密闭。为了便于观察，土壤渗透系数批量测定一体化装置的材料全部为透明有机玻璃。

本装置的使用过程如下：

(1)调节出水管10出水速度(出水管10可接硅胶管，用螺旋止水夹控制出水速度)，使出水速度大于渗透速度，水头筒5内水头逐渐升高，至水头筒5上端时，多余的水通过溢流管11滴出，这样水头筒5内的水头高度可始终保持一致，为环刀土样A提供稳定的渗透水势。

(2)水透过环刀土样A，通过环刀支架3凹槽处的透水孔洞12，在集水罩13内集中滴出。当渗透未稳定时，滴出的水可通过排水箱4上的集水孔洞16集中到排水箱4内，再通过排水管14向外排出；当渗透达到稳定后，可用量筒B置于集水孔洞16上盛接滴出的水，通过测量一定时间内的渗透量、水头高度、环刀尺寸等相关参数来计算土壤渗透系数，计算式如下：

K＝v/J，

式中：K为渗透系数，单位m/s；

ν＝Q/S，

式中：v为土壤渗透速度，单位m/s；

Q为稳定渗透流量，单位m³/s；

S为环刀截面积，单位m²；

J＝h/L，水力梯度；

式中：h为环刀上水头高度，单位m；

L为环刀高度，单位m。

Claims (6)

1.一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，其特征在于：包括供水箱、骨架、环刀支架、排水箱，所述供水箱安装在骨架上方，排水箱安装在骨架下方，环刀支架安装在骨架中，供水箱设有进水管、出水管、进气管和出气管，出水管位于供水箱的底面，环刀支架开有凹槽，凹槽内设有透水孔洞，凹槽上面放置带有水头筒的环刀土样，凹槽下面设有圆锥形的集水罩，排水箱的顶面设有集水孔洞。

2.根据权利要求1所述的一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，其特征在于：所述出水管的个数为2～12个，出水管均匀分布在供水箱底面，出水管与凹槽、环刀土样和集水罩的数量相同，并且，出水管与凹槽、环刀土样和集水罩的中心轴线同线。

3.根据权利要求1所述的一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，其特征在于：所述水头筒为圆筒状，水头筒侧壁设有溢流管。

4.根据权利要求1所述的一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，其特征在于：所述骨架由多个竖直的有机玻璃板和一个玻璃圆筒组成，玻璃圆筒位于中心，有机玻璃板均匀粘合在玻璃圆筒的周边。

5.根据权利要求1所述的一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，其特征在于：所述进水管位于供水箱侧面上端，进气管和出气管位于供水箱上面，其中进气管下端伸长至供水箱底部，供水箱顶面还设有一个供水箱检查口。

6.根据权利要求1所述的一种土壤渗透系数批量测定一体化装置，其特征在于：所述排水箱为圆柱状，排水箱侧面设有排水管和排水箱检查口。