CN207717762U - 一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，包括立柱和土柱筒，土柱筒设置在电子天平上，立柱采用“U”形结构，立柱的水平段位于土柱筒正上方，土柱筒顶部设有降雨装置，立柱上设有马氏瓶，马氏瓶与降雨装置之间通过导水管连接，立柱上还设有加热灯泡，加热灯泡设置在土柱筒正上方，土柱筒侧壁上设有排水管，排水管的排水口设置在集水烧杯中，土柱筒一侧设有TDR采集器，TDR采集器的含水率探头穿过设置在土柱筒侧壁上。采用上述结构，能够模拟最真实的现场环境，研究在降雨和蒸发条件下非饱和土壤水分运动规律，能够实现更加精准的现场土壤条件检测作业。

Description

一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置

技术领域

本实用新型涉及室内降雨试验装置，特别是一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置。

背景技术

入渗是将地表水与地下水、土壤水联系起来的纽带，是径流形成的过程、水循环过程的重要环节。垂直入渗是有重力的一维入渗，入渗率、累计入渗量和入渗距离是描述入渗过程的重要特征量，针对于具体的入渗边界条件，上述特征量的取得对于区域产流产沙估算、农田灌溉、农田排水、地下水补给等效果评估有着重要的意义。

土壤水分转移是土壤物理学关注的一个重要问题。土壤中的水分通过上升和汽化从土壤表面进入大气。土壤蒸发影响土壤含水量的变化，是水文循环的一个重要环节。土壤水分蒸发是土壤水分平衡的重要因素，是土壤物理试验分析的重要测试项目之一。

现有的降雨试验装置主要由土柱和马氏瓶组成，马氏瓶给降雨器供水，水流会上升至水位管中，通过微型针孔降雨至土壤中，土壤吸渗水分，水位管的水分减少，供给水面下降，使马氏瓶出水口所受外部压力减小，与马氏瓶内部压力差达到马氏瓶灵敏度时，马氏瓶进气口冒气进泡，马氏瓶中的水流向降雨器，如此反复，马氏瓶定水头自动给土柱供水。可用于研究降雨条件下的非饱和土壤水分运动规律。然而，自然界中常常伴随着降雨、蒸发，土壤水分运动不仅仅受降雨的影响，蒸发对土壤水分运动的影响也至关重要。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，能够模拟最真实的现场环境，研究在降雨和蒸发条件下非饱和土壤水分运动规律，能够实现更加精准的现场土壤条件检测作业。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，包括立柱和土柱筒，土柱筒设置在电子天平上，立柱采用“U”形结构，立柱的水平段位于土柱筒正上方，土柱筒顶部设有降雨装置，立柱上设有马氏瓶，马氏瓶与降雨装置之间通过导水管连接，立柱上还设有加热灯泡，加热灯泡设置在土柱筒正上方，土柱筒侧壁上设有排水管，排水管的排水口设置在集水烧杯中，土柱筒一侧设有TDR采集器，TDR采集器的含水率探头穿过设置在土柱筒侧壁上。

优选的方案中，所述的马氏瓶通过马氏瓶夹夹持固定在立柱的竖直段上，且马氏瓶的侧面靠近上端的位置上设有供水口，马氏瓶的侧面靠近下端的位置上设有进气口与出水口，出水口与导水管连接。

优选的方案中，所述的导水管的高度高于降雨装置的高度。

优选的方案中，所述的降雨装置包括降雨面板，降雨面板顶面设有水位管，降雨面板底面设有多个均匀分布的微型针头。

优选的方案中，所述的土柱筒采用分节式结构，土柱筒由多节拼接组成，所述的TDR采集器上设有多个含水率探头，在每一节土柱筒上设有一个含水率探头。

本实用新型所提供的一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，通过采用上述结构，具有以下有益效果：

（1）在试验装置上增设了加热灯泡，用于模拟蒸发条件，能够更加精准的研究实际现场条件下非饱和土壤水分的运移规律；

（2）土柱筒采用分节式结构，进行土样装填的时候，能够实现分层作业，并且也便于试验之后的设备清洗作业。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的降雨面板结构示意图。

图中：供水口1，马氏瓶2，进气口3，立柱4，马氏瓶夹5，水位管6，降雨装置7，含水率探头8，微型针头9，土柱筒10，土样11，TDR采集器12，降雨面板13，导水管14，电子天平15，出水口16，加热灯泡17，排水管18，集水烧杯19，排水口20。

具体实施方式

如图1-2中，一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，包括立柱4和土柱筒10，土柱筒10设置在电子天平15上，立柱4采用“U”形结构，立柱4的水平段位于土柱筒10正上方，土柱筒10顶部设有降雨装置7，立柱4上设有马氏瓶2，马氏瓶2与降雨装置7之间通过导水管14连接，立柱4上还设有加热灯泡17，加热灯泡17设置在土柱筒10正上方，土柱筒10侧壁上设有排水管18，排水管18的排水口设置在集水烧杯19中，土柱筒10一侧设有TDR采集器12，TDR采集器12的含水率探头8穿过设置在土柱筒10侧壁上。

优选的方案中，所述的马氏瓶2通过马氏瓶夹5夹持固定在立柱4的竖直段上，且马氏瓶2的侧面靠近上端的位置上设有供水口1，马氏瓶2的侧面靠近下端的位置上设有进气口3与出水口16，出水口16与导水管14连接。

优选的方案中，所述的导水管14的高度高于降雨装置7的高度。

优选的方案如图2中，所述的降雨装置7包括降雨面板13，降雨面板13顶面设有水位管6，降雨面板13底面设有多个均匀分布的微型针头9。

优选的方案中，所述的土柱筒10采用分节式结构，土柱筒10由多节拼接组成，所述的TDR采集器12上设有多个含水率探头8，在每一节土柱筒10上设有一个含水率探头8。

在采用本新型的前提下，采用下述方法研究在降雨和蒸发条件下非饱和土壤水分运动规律：

在降雨蒸发试验之前需要将土样11填入土柱筒10中，具体操作为：将土样11风后，过2mm筛网，然后按容重分层装入土柱筒10中，然后将TDR含水率探头插入土柱筒10各节的侧壁的预留孔中，最后将整个土柱筒10置于电子天平15上。

把马氏瓶2的供水口1打开，关掉进气口3和出水口16，由供水口1向马氏瓶2内灌水，待水位到达预设高度时，关闭供水口1，打开出水口16排气，当出水口16不再流水时，表明排气完成，然后关掉马氏瓶出水口16，接着利用马氏瓶夹5将马氏瓶2固定在立柱4的竖直段上，把马氏瓶2的导水管14与降雨装置7连接，并调整马氏瓶2高度，使出水口16高度高于降雨装置7，打开出水口16和进气口3向降雨装置7供水；

当完成降雨模拟试验之后，关掉出水口16，移开降雨装置7，打开加热灯泡灯17，开始蒸发模拟试验，电子天平15用于测量土柱筒10重量，从而计算出蒸发强度，TDR采集器12用来观测降雨蒸发条件下土壤含水率。

实际上，田间土壤水分运动的地表条件往往是入渗、蒸发以及再分配交错地出现，而且入渗及蒸发通量是随时间变化的，当供水强度大于土壤入渗能力时，地面含水率可接近饱和含水率的值，近似维持不变；同理，当地表因蒸发而干燥到一定程度时，可认为地表维持某一风干含水率。因此采用此装置还可研究地表处的含水率在饱和含水率和风干含水率之间互相转化时土壤内含水率变化的规律。

采用上述结构，能够更加精准的研究实际现场条件下非饱和土壤水分的运移规律，并且更便于试验之后的设备清洗作业。

Claims (5)

1.一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，包括立柱（4）和土柱筒（10），其特征是：土柱筒（10）设置在电子天平（15）上，立柱（4）采用“U”形结构，立柱（4）的水平段位于土柱筒（10）正上方，土柱筒（10）顶部设有降雨装置（7），立柱（4）上设有马氏瓶（2），马氏瓶（2）与降雨装置（7）之间通过导水管（14）连接，立柱（4）上还设有加热灯泡（17），加热灯泡（17）设置在土柱筒（10）正上方，土柱筒（10）侧壁上设有排水管（18），排水管（18）的排水口设置在集水烧杯（19）中，土柱筒（10）一侧设有TDR采集器（12），TDR采集器（12）的含水率探头（8）穿过设置在土柱筒（10）侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，其特征在于：所述的马氏瓶（2）通过马氏瓶夹（5）夹持固定在立柱（4）的竖直段上，且马氏瓶（2）的侧面靠近上端的位置上设有供水口（1），马氏瓶（2）的侧面靠近下端的位置上设有进气口（3）与出水口（16），出水口（16）与导水管（14）连接。

3.根据权利要求2所述的一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，其特征在于：所述的导水管（14）的高度高于降雨装置（7）的高度。

4.根据权利要求1所述的一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，其特征在于：所述的降雨装置（7）包括降雨面板（13），降雨面板（13）顶面设有水位管（6），降雨面板（13）底面设有多个均匀分布的微型针头（9）。

5.根据权利要求1所述的一种人工模拟室内降雨蒸发的试验装置，其特征在于：所述的土柱筒（10）采用分节式结构，土柱筒（10）由多节拼接组成，所述的TDR采集器（12）上设有多个含水率探头（8），在每一节土柱筒（10）上设有一个含水率探头（8）。