CN206671143U - 一种全自动双环入渗仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全自动双环入渗仪，包括内环、外环、内环马氏瓶和外环马氏瓶；所述内环设置在外环内部，所述内环马氏瓶底部设有连通到内环内部的内环供水管，所述外环马氏瓶底部设有连通到外环和内环之间区域的外环供水管，所述内环内壁上部设有第一超声波测距装置，内环内壁下部设有第一土壤温湿度传感装置，所述外环内壁上部设有第二超声波测距装置，外环内壁下部设有第二土壤温湿度传感装置，所述第一超声波测距装置、第一土壤温湿度传感装置、第二超声波测距装置和第二土壤温湿度传感装置用于采集并传输数据。

Description

一种全自动双环入渗仪

技术领域

本实用新型涉及水文地质实验仪器领域，特别是一种全自动双环入渗仪。

背景技术

渗透系数又称水力传导系数，在各向同性的介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度。在水文地质中，渗透系数是一个最基本的水文地质参数，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数，其数值的正确确定对计算大气降水等地下水的入渗补给量有着非常重要的意义。

渗透系数的测定方法主要分为室内和野外测试两大类。室内可利用常水头试验与变水头试验进行测定，野外通常利用抽水试验法、试坑法、单环法、双环法等试验方法。双环法相对于单环法精确程度有所提高，但传统的双环法，仍存在以下几个方面的不足：

1、当野外温度较高时，导致内环蒸发量较大，造成一定的试验误差。

2、马氏瓶中的水位为人工读数，在试验初期水位下降较快，人工读数可能会有误差，并且无法实现连续监测。

3、马氏瓶始终处于同一个高度，无法调整供水速度，尤其是在试验初期入渗较快时往往需要人工往内外环中加水，费时费力。

4、马氏瓶向内环供水时，水的流动不可避免的会造成表面土层的扰动，从而对试验结果造成一定的影响，尤其是试验初期，水流速度较较快时，对土表面的冲刷更为严重。

中国专利CN201510304528公开了“易于安装和固定的防蒸发型双环入渗仪”，虽然对现有的双环入渗仪加以了改进，增加了防蒸发装置，减小了蒸发的影响，但未考虑水流对土体表面的扰动，装置较为复杂，同时其自动化程度不够高，水位为人工读数不够精确。

如何克服现有技术所存在的不足已成为当今水文地质勘探技术领域中亟待解决的重点难题之一。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全自动双环入渗仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种全自动双环入渗仪，包括内环、外环、内环马氏瓶和外环马氏瓶；所述内环设置在外环内部，所述内环马氏瓶底部设有连通到内环内部的内环供水管，所述外环马氏瓶底部设有连通到外环和内环之间区域的外环供水管，所述内环内壁上部设有第一超声波测距装置，内环内壁下部设有第一土壤温湿度传感装置，所述外环内壁上部设有第二超声波测距装置，外环内壁下部设有第二土壤温湿度传感装置，所述第一超声波测距装置、第一土壤温湿度传感装置、第二超声波测距装置和第二土壤温湿度传感装置用于采集并传输数据。

第一超声波测距装置用于准确测量瓶中水位，进而实时计算并记录单位时间内供水量。

本实用新型中，所述内环与外环之间设有四个固定连接杆，所述四个固定连接杆等间距的设置在内环与外环之间。

本实用新型中，所述内环内壁上部设有一个以上的缓冲板托架，一个以上的缓冲板托架上设有缓冲板，所述缓冲板上设有一组小孔，所述缓冲板位于内环供水管下方，第一超声波测距装置在缓冲板上方，第一土壤温湿度传感装置在缓冲板下方。缓冲板上覆盖吸水绵纸，起到缓冲水流，避免水流扰动土壤表面，使水缓慢且均匀地入渗。

本实用新型中，所述内环马氏瓶包括第一瓶盖，第一瓶盖上设有第一进水管和第一进气管。

本实用新型中，所述外环马氏瓶包括第二瓶盖，第二瓶盖上设有第二进水管和第二进气管。

本实用新型中，所述内环和外环的上部设有盖板，盖板中部设有透气孔，用于保障试验时内环与大气连通，环内气压与大气压一致。

本实用新型中，所述盖板上设有一个以上的水准气泡。

本实用新型中，所述的内环和外环底部为刀口状，便于进入土中。

本实用新型中，所述内环马氏瓶下部连接高度可调的第一升降装置，所述外环马氏瓶下连接高度可调的第二升降装置。

本实用新型中，内环马氏瓶和外环马氏瓶位于所述外环的外部。

有益效果：1、本实用新型通过内环上的缓冲板，有效的避免了水流对土体表面的冲刷扰动，减小了试验误差。

2、本实用新型在内外环上加装盖板，在气温较大时减小了水分的蒸发，且盖板上设计有水准气泡，根据水准气泡可以很好调节内外环，使其垂直的进入土中。

3、本实用新型的水位均采用超声波测距装置进行测量，精度高，误差小，并可以通过数控装置设置测量间隔，可操作性强，自动化程度高。

4、装置简单，各部分独立，可现场安装拆卸，结构简单，使用方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是本实用新型的盖板的正面俯视图；

图3是本实用新型的盖板的反面俯视图；

图4是本实用新型的缓冲板俯视图；

图5是本实用新型的内、外环与固定连接杆的俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细说明。

实施例：

如图1，本实施例提供的一种全自动双环入渗仪，包括内环马氏瓶1、第一升降装置2、第一进气管3、第一进水管4、第一进水阀门5、第三超声波测距装置6、刻度7、操作台8、数控装置9、内环供水阀门10、内环供水管11、内环12、外环13、固定连接杆14、缓冲板15、盖板16、缓冲板托架17、第一超声波测距装置18、第一土壤温湿度传感装置19、外环供水管20、外环供水阀门21、外环马氏瓶22、圆孔25、第二超声波测距装置26、第二土壤温湿度传感装置27、第二进水管28、第二进气管29和第二升降装置30；

内环马氏瓶1的瓶底连接内环供水管11，内环供水管11为软管，靠近瓶底位置处设有内环供水阀门10。内环马氏瓶1顶部插有第一进气管3、第一进水管4，第一进水管4上设有进水阀门5。内环马氏瓶1内部顶部边缘处安装有超声波测距装置6，可对瓶中水位进行实时监测。外环马氏瓶22与内环马氏瓶1结构基本相同，外环内壁上部设有第二超声波测距装置26，外环马氏瓶底部设有连通到外环和内环之间区域的外环供水管20。

内环供水管11、外环供水管20通过内环12、外环13环身的相应圆孔25插入环内，分别向内环12、外环13供水。内环马氏瓶1与外环马氏瓶22均水平放置在相应的自动升降装置2上，试验时可随着自动升降装置升降而改变供水管中水流的速度。数控装置9安放在操作台8之上，数控装置9与超声波测距装置6和18以及土壤温湿度传感装置19无线连接，记录、计算并保存监测数据。数控装置9也可以通过内外环上的超声波无线测距装置18实时反馈的内外环中的水深控制升降台的升降以达到控制内环供水管11、外环供水管12的供水速度，具体的在试验初期入渗较快，环内水位下降过快，超声波无线测距装置18监测环内水位，并无线传输将水位数据反馈给数控装置9，数控装置9操控自动升降装置2上升，使的供水速度加快，之后当入渗速度减慢时，数控装置9又控制自动升降装置回归初始位置。

如图2、图3所示，盖板16中心设置有用于通气的透气孔23，盖板16正面的四周均匀设有4个水准气泡24，用于敲击盖板时保证内外环同步且竖直的进入土中。盖板16通过内环凹槽31、外环凹槽32分别与与内环12、外环13相连接。

如图4所示，缓冲板15上均匀的设有小孔41，吸水绵纸。

如图5所示，内环12和外环13通过4个固定连接杆14固定连接，固定连接杆14焊接在内环12外壁、外环12的内壁。内环12内壁焊接有4个缓冲板托架17，试验时缓冲板15可水平放入，避免内环供水管11中的水流流速过大时对土的扰动。

本实施例的具体操作步骤如下：

(1)在指定的试验地点挖一个圆坑，坑底平整，坑的深度大于20cm，直径大于外环直径。

(2)将内环12与外环13，水平放在试坑里，盖上盖板16，并敲击盖板16，同时注意盖板上水准气泡24的的变化，实时调整敲击方向，将双环水平击入土中一定深度。

(3)将外环13、内环12外壁拄土捣实，以防环内水外漏。

(4)安装自动升降装置、马氏瓶、马氏瓶、供水管、操作台。并将供水管通过内外环上对应的圆孔25插入环内。

(5)将缓冲板15水平放置于内环12的缓冲板托架上。

(6)关闭内环供水阀门10、外环供水阀门21，将进气管3向上移动至管底接近瓶口，打开注水阀门5，通过主水管4向马氏瓶注水，待水位接近瓶口并位于超声波测距装置6以下停止注水。停止注水关闭注水阀门5，并将进气管3向下移动至管底接近瓶底。

(7)通过数控装置9设置相关参数，具体包括超声波测距装置的读数间隔，内环外环设定的水位高度等。

(8)打开内环供水阀门10、外环供水阀门21，进行试验。试验时数控装置9会随着环内水位的变化控制自动升降台2和30的上升与下降，实时保证内外环水位一致。

(9)数控装置9根据超声波无线测距装置传输的马氏瓶中的水位计算单位时间入渗量，进而计算渗透系数，同时根据设定的时间间隔记录水位和单位入渗量。

本实施例的自动升降装置通过数控装置控制，试验时数控装置与内外环上的超声波测距装置实时无线连接，根据内外环中的水位分别调节两个自动升降装置的升降，调整水流速度，解决了试验初期入渗较快时需要人工加水的问题。

本实用新型提供了一种全自动双环入渗仪，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种全自动双环入渗仪，其特征在于，包括内环(12)、外环(13)、内环马氏瓶(1)和外环马氏瓶(22)；所述内环设置在外环内部，所述内环马氏瓶底部设有连通到内环内部的内环供水管(11)，所述外环马氏瓶底部设有连通到外环和内环之间区域的外环供水管(20)，所述内环内壁上部设有第一超声波测距装置(18)，内环内壁下部设有第一土壤温湿度传感装置(19)，所述外环内壁上部设有第二超声波测距装置(26)，外环内壁下部设有第二土壤温湿度传感装置(27)，所述第一超声波测距装置、第一土壤温湿度传感装置、第二超声波测距装置和第二土壤温湿度传感装置用于采集并传输数据。

2.根据权利要求1所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，所述内环与外环之间设有四个固定连接杆(14)，所述四个固定连接杆等间距的设置在内环与外环之间。

3.根据权利要求1所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，所述内环内壁上部设有一个以上的缓冲板托架(17)，一个以上的缓冲板托架(17)上设有缓冲板(15)，所述缓冲板(15)上设有一组小孔(41)，所述缓冲板位于内环供水管下方，第一超声波测距装置(18)在缓冲板上方，第一土壤温湿度传感装置(19)在缓冲板下方。

4.根据权利要求1所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，所述内环马氏瓶包括瓶盖，内环马氏瓶的瓶盖上设有第一进水管(4)和第一进气管(5)。

5.根据权利要求1所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，所述外环马氏瓶包括瓶盖，外环马氏瓶的瓶盖上设有第二进水管(28)和第二进气管(29)。

6.根据权利要求1所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，所述内环和外环的上部设有盖板(16)，盖板(16)中部设有透气孔(23)。

7.根据权利要求6所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，所述盖板(16)上设有一个以上的水准气泡(24)。

8.根据权利要求1所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，所述内环马氏瓶下部连接高度可调的第一升降装置(2)，所述外环马氏瓶下连接高度可调的第二升降装置(30)。

9.根据权利要求1所述的一种全自动双环入渗仪，其特征在于，内环马氏瓶(1)和外环马氏瓶(22)位于所述外环的外部。