CN207301055U - 测定土壤水力参数的简易装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测定土壤水力参数的简易装置。其特点是：包括恒压供水装置，该恒压供水装置通过管路与土壤水平填装扩散箱连通，在该土壤水平填装扩散箱内安装有土壤水分传感器和土壤张力计，该土壤水分传感器和土壤张力计的输出端分别与计算控制单元连接。采用本实用新型的装置后，可有效解决目前各参数需要单独测定和计算的繁琐过程，大大缩短试验时间，并且主体结构为有机玻璃制作，造价低廉，有利于推广应用。

Description

测定土壤水力参数的简易装置

技术领域

本实用新型涉及一种测定土壤水力参数的简易装置。

背景技术

目前测定土壤水力参数的装备大都仅能测定一个参数，主要包括大田原状土测定和实验室扰动土测定两种类型，测定土壤水分特征曲线的设备，如压力膜仪、Ku-pF非饱和导水率测量系统、张力计等仪器，但这些仪器测定时要么准确度较差(如张力计法)，要么在水分消耗过程中耗时较长(Ku-pF非饱和导水率测量系统)，或者无法连续测定曲线各值(压力膜仪)，测定土壤导水率和扩散率参数，一般有有机玻璃箱和圭夫仪法，其中有机玻璃箱测定法在后续数据处理和计算较繁琐，不能直接得到结果，圭夫仪法是一种在大田开展的原状土测定，其主要缺点为一是无法测到连续的曲线，需要拟合得到导水率和扩散率曲线，二是下层土壤测定时，上层土壤水分对其有入渗的影响。鉴于此，急需开发一种既能保证测定精度，又能较为快速得到结果的土壤水力参数测定装置，本设备主要借鉴有机玻璃箱和马氏瓶原理，耦合传感器和计算机编程，实现将测定的数据进行一次性处理的效果，具有科学的理论基础和显著的实用优势。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够快速测定扰动土的土壤水分特征曲线、土壤扩散率和土壤导水率简易装置。

一种测定土壤水力参数的简易装置，其特别之处在于：包括恒压供水装置，该恒压供水装置通过管路与土壤水平填装扩散箱连通，在该土壤水平填装扩散箱内安装有土壤水分传感器和土壤张力计，该土壤水分传感器和土壤张力计的输出端分别与计算控制单元连接。

其中恒压供水装置包括由同心双管组成的马氏瓶，在该马氏瓶底部设有支撑架，在该马氏瓶的瓶盖上分别设有进气管和注水孔，而在该马氏瓶的底部设有调节阀门，该马氏瓶底部的出口通过软管与土壤水平填装扩散箱连通，在该软管上安装有控制阀门。

其中土壤水平填装扩散箱包括箱体，在该箱体内安装有隔离网从而将箱体内部分为水室和土室，在该土室的箱体上开有若干传感器连接孔，并且在该土室内安装有土壤水分传感器和土壤张力计的测头。

其中隔离网包括两块平行的有机玻璃，在该两块有机玻璃之间填装有砂石，并且在该两块有机玻璃上设有若干通孔从而能透水。

其中计算控制单元分别与存储器、人机界面和打印机连接。

本实用新型提供了一种用于定水头水平土柱土壤水分特征曲线、土壤扩散率和土壤导水率等参数的实验测定和内存储计算装置，该装置可以用一次试验过程即可测定扰动土土壤水力特性三参数，并且用内置计算程序进行计算，其原理清楚，方便快捷，可有效解决目前各参数需要单独测定和计算的繁琐过程，大大缩短试验时间，并且主体结构为有机玻璃制作，造价低廉，有利于推广应用。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种测定土壤水力参数的简易装置，包括恒压供水装置，该恒压供水装置通过管路与土壤水平填装扩散箱连通，在该土壤水平填装扩散箱内安装有土壤水分传感器和土壤张力计，该土壤水分传感器和土壤张力计的输出端与计算控制单元连接。

其中恒压供水装置包括由同心双管即外管6和内管7组成的现有常规的马氏瓶，在该马氏瓶底部设有支撑架5，在该马氏瓶的瓶盖上分别设有进气管9和注水孔10，而在马氏瓶的底部设有调节阀门8，该马氏瓶底部出口通过软管与土壤水平填装扩散箱连通，在该软管上安装有控制阀门4。

土壤水平填装扩散箱包括长方体的箱体1，在该箱体1中间靠近左侧内安装有隔离网(此隔离网为两块有机玻璃组成的隔档，中间填装砂石料，两块隔档上随机钻孔使其透水，用透水砂石滤层将箱体分割成水室和装土箱体两部分)，从而将箱体1内部分为水室3和土室两部分，在该土室的箱体1上开有若干传感器连接孔2；其中在该土室内安装有土壤水分传感器和土壤张力计的测头。

另外计算控制单元分别与存储器、人机界面和打印机连接，该计算机控制单元采用微处理器例如单片机，利用C++等计算机编程语言将参数计算公式转换成计算机可识别的语言，再利用单片机和电子元件进行软硬件交换，从而实现对传感器测定的数据进行接收和计算处理后输出至人机界面的显示屏上。

实施例1：

一种测定计算土壤水力参数的简易装置，包括恒压供水装置、土壤水平填装扩散箱、土壤含水率和张力测定传输系统、计算控制单元组成。所述的恒压供水装置与土壤水平填装扩散箱用塑料软管连接，中间接球阀用以启闭供水，所述的土壤水平填装扩散箱箱体1左右两侧开孔，用来连接土壤水分传感器和土壤张力计，各传感器和数据线汇集为集成接口，与计算控制单元对应的接口相连。

所述的恒压供水装置主要由供水、量测系统及支架三部分组成，供水部分按照马氏瓶原理，由同心双管组成，内管7为进气管兼做供水管，直径10cm，其上刻有刻度，用来读取供水量，进气管9也兼做施加正压水头的指示器，其顶端用一橡胶塞密封，橡胶塞中心位置插一带有刻度的塑料管，其精度为0.1cm，范围为0到30cm，用来控制不同加压水头，管底部装有锥形体起止水作用；外管6为供水管，用以维持某一水位时所需要的稳定流流量，外管6顶部用一堵头密封，堵头上安一装水软管，装水完毕后对折封口。两供水管底部齐平，装一控制阀门4，用来调节单管供水和双管供水。支架用来稳定供水系统，是用不锈钢制作的三角支架，安装在供水管底部。

所述的土壤水平填装扩散箱，其用有机玻璃制作，长×宽×高为100cm×30cm×30cm，在供水端10cm处用两块有机玻璃组成间距2cm左右的隔档，两块隔档上随机钻孔使其透水，中间填装砂石料，用透水砂石滤层将箱体1分割成水室3和装土箱体1两部分，在装土箱体1两侧按间距10cm开孔，沿着横截面等间距开3个孔，孔径按照传感器实际大小，采用M3～M5的钻头开孔即可。

所述的土壤含水率和张力测定传输系统，主要由土壤水分传感器和土壤张力计组成，土壤水分传感器采用用MS-10型，土壤张力传感器采用德国STEPS土壤张力计，各传感器和数据线汇集为集成接口，与计算控制单元对应的接口相连，以便将实时数据传输至控制单元储存。

所述的计算控制单元，主要是通过计算机语言，如C++和Java语言，对土壤水分特征曲线、土壤扩散率和土壤导水率的数学计算模型用计算机语言进行编程，将实测数据与模型参数联系起来，然后写入集成块，用显示屏进行调阅、计算、输出等。所述的计算控制单元的内存板与传感器通过集成接口连接，需要测定保存数据时，两接口相连即可。

所述的一种测定计算土壤水力参数的简易装置，测定时在需要测定区域取土，过2mm筛风干，剔除杂草和植物根系等杂物，按照实际土壤含水率和土壤容重填入装土箱体1，打开调节阀门8至内外管6同时出水，待水室3中充满水后，根据所要测定的土壤水头在恒压供水装置的内管7中进行设置水头，打开计算控制单元中的测定按钮，开始读数测量。

进行后续计算的基本原理为，计算单元抽取相应的实测数据，按照各参数的数学计算模型，将实测数据代入各自变量，得到土壤各水力特性参数或者变化曲线，并在显示屏上根据用户需要进行显示和输出。

最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管前述说明书对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各项技术方案进行修改和优化，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种测定土壤水力参数的简易装置，其特征在于：包括恒压供水装置，该恒压供水装置通过管路与土壤水平填装扩散箱连通，在该土壤水平填装扩散箱内安装有土壤水分传感器和土壤张力计，该土壤水分传感器和土壤张力计的输出端分别与计算控制单元连接。

2.如权利要求1所述的测定土壤水力参数的简易装置，其特征在于：其中恒压供水装置包括由同心双管组成的马氏瓶，在该马氏瓶底部设有支撑架(5)，在该马氏瓶的瓶盖上分别设有进气管(9)和注水孔(10)，而在该马氏瓶的底部设有调节阀门(8)，该马氏瓶底部的出口通过软管与土壤水平填装扩散箱连通，在该软管上安装有控制阀门(4)。

3.如权利要求1所述的测定土壤水力参数的简易装置，其特征在于：其中土壤水平填装扩散箱包括箱体(1)，在该箱体(1)内安装有隔离网从而将箱体(1)内部分为水室(3)和土室，在该土室的箱体(1)上开有若干传感器连接孔(2)，并且在该土室内安装有土壤水分传感器和土壤张力计的测头。

4.如权利要求3所述的测定土壤水力参数的简易装置，其特征在于：其中隔离网包括两块平行的有机玻璃，在该两块有机玻璃之间填装有砂石，并且在该两块有机玻璃上设有若干通孔从而能透水。

5.如权利要求1所述的测定土壤水力参数的简易装置，其特征在于：其中计算控制单元分别与存储器、人机界面和打印机连接。