專(zhuān)利名稱(chēng)：變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤飽和水分運(yùn)動(dòng)通量，尤其涉及一種變換水頭法 測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置。
二背景技術(shù)：
土壤水分運(yùn)動(dòng)是土壤水分極為重要的組成部分，也是研究土壤內(nèi)部物質(zhì)能量循環(huán)
過(guò)程的基礎(chǔ)。土壤飽和導(dǎo)水率又是土壤水分運(yùn)動(dòng)最基本的參數(shù)，是指土壤中所有孔隙都充
滿水分，在重力的作用下引起的水分運(yùn)動(dòng)。其計(jì)算公式(達(dá)西公式)為 Δ//q = Ks ——(1)
L式(1)中q 水通量(單位時(shí)間單位橫切面積通過(guò)的水量)Δ H:水頭壓差L 土柱長(zhǎng)度Ks 土壤飽和導(dǎo)水率目前，測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的方法一般包括室內(nèi)的恒定水頭法和變換水頭法和田 間入滲儀法。田間測(cè)定一般通過(guò)穩(wěn)定入滲率假定其數(shù)值接近飽和導(dǎo)水率。該方法不精確，又 耗時(shí)，工作量大。田間測(cè)定入滲率的儀器也比較多，比如雙環(huán)入滲儀、圓盤(pán)入滲儀和Guelph 入滲儀等。室內(nèi)的方法相對(duì)來(lái)說(shuō)操作簡(jiǎn)單快捷，可以批量作業(yè)，但是要求土柱密閉高，因此 開(kāi)發(fā)的儀器較少。恒定水頭法(圖1)是在測(cè)定過(guò)程中進(jìn)水頭和出水頭都保持不變，也就是 水頭壓差保持不變(H+L)。如果我們知道土柱長(zhǎng)度L，土柱橫切面積Α，某一段時(shí)間內(nèi)At通 過(guò)水量V，就可以計(jì)算飽和導(dǎo)水率Ks (式2)。該方法的缺點(diǎn)是不易測(cè)定質(zhì)地較細(xì)的土壤，導(dǎo) 水率很小需要很長(zhǎng)的時(shí)間。
γ ιK^ =——*--(2)
s AtA H + L變換水頭法(圖2)是在測(cè)定過(guò)程中，進(jìn)水頭一直是變換的。土柱橫切面積A，供 水管的橫切面積a，變換水頭法不需要測(cè)定水量，只需測(cè)定進(jìn)水頭H隨時(shí)間t變化的一組數(shù) 據(jù)。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由達(dá)西定律計(jì)算出水頭的流量與進(jìn)水頭的流量一致。即可計(jì)算其 飽和導(dǎo)水率(式3)。Ks= JL [IniHl+L)-HH2+L)](3)
鄧2-該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，可以大批量測(cè)定，重復(fù)性好，而且可以通過(guò)調(diào)換供水管 子大小來(lái)測(cè)定不同量程的導(dǎo)水率。該方法不但克服了恒定水頭不便測(cè)定質(zhì)地很細(xì)的土壤， 而且由于不需要收集流出水量，比恒定水頭要少一操作。但是該方法由于要求水通過(guò)土柱 但不能從壁外溢流，需要高的密閉性，同時(shí)又要求水通量橫切面積剛好與土柱相吻合。所 以，一直沒(méi)有合適的儀器。三
實(shí)用新型內(nèi)容發(fā)明目的針對(duì)上述技術(shù)空白，本實(shí)用新型提供一種測(cè)定土壤飽和水分運(yùn)動(dòng)通量 的變換水頭飽和導(dǎo)水率裝置。技術(shù)方案一種變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，包括儲(chǔ)水罐、計(jì)量容器和 環(huán)刀密閉裝置，所述環(huán)刀密閉裝置由上部件和底座組成，上部件為中空?qǐng)A柱體，圓柱體下部 的外表面上設(shè)有螺紋，圓柱體上設(shè)有排氣閥和進(jìn)水孔，底座也為中空?qǐng)A柱體，圓柱體上部的 內(nèi)表面上設(shè)有螺紋，圓柱體內(nèi)設(shè)有環(huán)刀，環(huán)刀的底部設(shè)有多孔板，上部件和底座通過(guò)螺紋連 接，上述儲(chǔ)水罐的出口與計(jì)量容器的進(jìn)口連接，計(jì)量容器的出口與環(huán)刀密閉裝置的進(jìn)水孔 連接。所述計(jì)量容器由三根設(shè)有計(jì)量刻度的玻璃管組成，每根玻璃管上設(shè)有閥門(mén)。所述儲(chǔ)水罐為馬氏瓶。有益效果本實(shí)用新型的密閉性好，水通量剛好要與土柱橫切面相吻合，飽和導(dǎo)水 率量程范圍大，且測(cè)量時(shí)間較現(xiàn)有的野外田間測(cè)定法相比大為縮短。
四
圖1恒定水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率示意圖；圖2變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率示意圖；圖3為本實(shí)用新型的變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置示意圖。圖中儲(chǔ)水罐 1、計(jì)量容器2、閥門(mén)3、排氣閥4、進(jìn)水孔5、螺紋連接6、環(huán)刀7、多孔板8、上部件A、底座B。
五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，包括儲(chǔ)水罐1、計(jì)量容器2和環(huán)刀密 閉裝置，所述環(huán)刀密閉裝置由上部件A和底座B組成，上部件A為中空?qǐng)A柱體，圓柱體下部 的外表面上設(shè)有螺紋，圓柱體上設(shè)有排氣閥4和進(jìn)水孔5，底座也為中空?qǐng)A柱體，圓柱體上 部的內(nèi)表面上設(shè)有螺紋，圓柱體內(nèi)設(shè)有環(huán)刀7，環(huán)刀的底部設(shè)有多孔板8，上部件A和底座B 通過(guò)螺紋連接6，上述馬氏瓶1的出口與計(jì)量容器2的進(jìn)口連接，計(jì)量容器2的出口與環(huán)刀 密閉裝置的進(jìn)水孔5連接。所述計(jì)量容器2由三根設(shè)有計(jì)量刻度的玻璃管組成，每根玻璃 管上設(shè)有閥門(mén)3。實(shí)施例2一種變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，包括馬氏瓶1、計(jì)量容器2和環(huán)刀密 閉裝置，所述環(huán)刀密閉裝置由上部件A和底座B組成，上部件A為中空?qǐng)A柱體，圓柱體下部 的外表面上設(shè)有螺紋，圓柱體上設(shè)有排氣閥(排氣旋鈕)4和進(jìn)水孔5，底座也為中空?qǐng)A柱 體，圓柱體上部的內(nèi)表面上設(shè)有螺紋，圓柱體內(nèi)設(shè)有環(huán)刀7，環(huán)刀的底部設(shè)有多孔板8，上部 件A和底座B通過(guò)螺紋連接6，上述馬氏瓶1的出口與計(jì)量容器2的進(jìn)口連接，計(jì)量容器2 的出口與環(huán)刀密閉裝置的進(jìn)水孔5連接。所述計(jì)量容器2由三根設(shè)有計(jì)量刻度的玻璃管組 成，每根玻璃管上設(shè)有閥門(mén)3。預(yù)先把環(huán)刀密閉裝置中的土樣用水飽和；連接馬氏瓶與玻璃管(其內(nèi)徑已知)， 玻璃管內(nèi)水位上升；關(guān)閉馬氏瓶；打開(kāi)環(huán)刀密閉裝置的排氣旋鈕；連接玻璃管與環(huán)刀，打開(kāi)
4進(jìn)水閥；環(huán)刀密閉裝置的氣體首先通過(guò)排氣旋鈕出來(lái)，直到?jīng)]有氣泡出現(xiàn)(一般需5秒左 右)，然后旋緊排氣旋鈕，這個(gè)時(shí)候水都通過(guò)環(huán)刀橫切面；觀測(cè)記載玻璃管內(nèi)水位下降初 始時(shí)間tl，玻璃管內(nèi)水位高度H1，然后時(shí)間t2，水位高度H2 ；然后利用公式3計(jì)算得到土壤 飽和導(dǎo)水率。注意事項(xiàng)如果玻璃管水位不夠，可以再次連接馬氏瓶與玻璃管，讓玻璃管水位達(dá) 到合適高度。觀測(cè)過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)水位變化很慢，就轉(zhuǎn)換更小的玻璃管；如果太快，就轉(zhuǎn)換 更大的玻璃管，然后再觀測(cè)。每個(gè)環(huán)刀土樣重復(fù)三次，計(jì)算其平均值。為了驗(yàn)證這個(gè)裝置，我們采用染色法，土柱(環(huán)刀)橫切面都被染色，而外壁沒(méi)有 被染色，說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)裝置可靠。
權(quán)利要求一種變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，其特征在于包括儲(chǔ)水罐(1)、計(jì)量容器(2)和環(huán)刀密閉裝置，所述環(huán)刀密閉裝置由上部件(A)和底座(B)組成，上部件(A)為中空?qǐng)A柱體，圓柱體下部的外表面上設(shè)有螺紋，圓柱體上設(shè)有排氣閥(4)和進(jìn)水孔(5)，底座也為中空?qǐng)A柱體，圓柱體上部的內(nèi)表面上設(shè)有螺紋，圓柱體內(nèi)設(shè)有環(huán)刀(7)，環(huán)刀的底部設(shè)有多孔板(8)，上部件(A)和底座(B)通過(guò)螺紋連接(6)，上述儲(chǔ)水罐(1)的出口與計(jì)量容器(2)的進(jìn)口連接，計(jì)量容器(2)的出口與環(huán)刀密閉裝置的進(jìn)水孔(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，其特征在于所述計(jì) 量容器(2)由三根設(shè)有計(jì)量刻度的玻璃管組成，每根玻璃管上設(shè)有閥門(mén)(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，其特征在于所述儲(chǔ) 水罐(1)為馬氏瓶。
專(zhuān)利摘要一種變換水頭法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的裝置，包括儲(chǔ)水罐、計(jì)量容器和環(huán)刀密閉裝置，所述環(huán)刀密閉裝置由上部件和底座組成，上部件為中空?qǐng)A柱體，圓柱體下部的外表面上設(shè)有螺紋，圓柱體上設(shè)有排氣閥和進(jìn)水孔，底座也為中空?qǐng)A柱體，圓柱體上部的內(nèi)表面上設(shè)有螺紋，圓柱體內(nèi)設(shè)有環(huán)刀，環(huán)刀的底部設(shè)有多孔板，上部件和底座通過(guò)螺紋連接，上述儲(chǔ)水罐的出口與計(jì)量容器的進(jìn)口連接，計(jì)量容器的出口與環(huán)刀密閉裝置的進(jìn)水孔連接。本實(shí)用新型的密閉性好，水通量剛好要與土柱橫切面相吻合，飽和導(dǎo)水率量程范圍大，且測(cè)量時(shí)間較現(xiàn)有的野外田間測(cè)定法相比大為縮短。
文檔編號(hào)G01N15/08GK201673107SQ20102020289
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者彭新華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所