本發(fā)明涉及一種測(cè)量系統(tǒng)，具體涉及一種多層位土壤水入滲量的測(cè)量系統(tǒng)、方法及施工方法。屬于水利及地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人口數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，水資源短缺的問題越來越嚴(yán)重，這已經(jīng)成為一個(gè)全球性的問題。研究降水入滲，進(jìn)而提高雨水的入滲效率，這是充分利用雨、洪水資源，增加地下水供給量的重要途徑，進(jìn)而可以緩解水資源危機(jī)，保護(hù)人類生存環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，首要關(guān)鍵步驟就是測(cè)量土壤中的降水入滲量，但是，現(xiàn)在比較成熟的技術(shù)僅僅集中在地下水位的監(jiān)測(cè)上，關(guān)于非飽和帶的降水入滲量研究非常有限。

從地表面至地下水位之間，土壤孔隙中含有一定數(shù)量的空氣，土壤水分經(jīng)常呈非飽和狀態(tài)，故稱非飽和帶。非飽和帶的厚度隨著地下水位埋深不同變化很大，從地下水淺埋地區(qū)的幾米至地下水深埋地區(qū)的幾十米甚至上百米。同時(shí)，同一地點(diǎn)非飽和帶的厚度也會(huì)隨著地下水位的升降而變化。顯然，非飽和帶的整體厚度以及不同深度土層的含水量是一個(gè)不斷變化的過程。

目前公開的野外測(cè)定土壤中降水入滲量的方法均不成熟，要么會(huì)破壞天然狀態(tài)，要么只能適用于某些特定的地理環(huán)境或巖性條件，不具有普適性。比如，只能用于測(cè)量某一段時(shí)間的入滲總量，很難記錄入滲過程參數(shù)(歷時(shí)、強(qiáng)度及總量等)；而且，往往不能用于測(cè)量地面以下較深處的土壤入滲量。

因此，如何在不破壞土壤原狀的前提下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控非飽和帶不同深度土層的入滲水量變化具有非常重要的意義，這樣的測(cè)量結(jié)果才能反映野外天然狀態(tài)下土壤中降水入滲量連續(xù)變化的真實(shí)情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了上述一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)相應(yīng)的測(cè)量方法，以及該測(cè)量系統(tǒng)的施工方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)，包括縱向安裝在土壤中的多孔蜂窩管以及埋設(shè)于土壤不同層位的集水裝置；集水裝置的頂部和底部均為天然狀態(tài)的土壤，多孔蜂窩管的外側(cè)管道分別設(shè)有接口，各個(gè)集水裝置的出水管分別連接至各個(gè)接口，出水管的走向?yàn)橛筛叩降?；其中，所述多孔蜂窩管的底端密封，頂端開口并高出地面，所述集水裝置的頂部與土壤緊密接觸。

優(yōu)選的，所述多孔蜂窩管的各個(gè)管道內(nèi)浸有虹吸管，虹吸管連接至蠕動(dòng)泵。

優(yōu)選的，所述集水裝置包括匯集漏斗，匯集漏斗的頂部開口處依次覆蓋支撐層和透水性過濾層，透水過濾層的上部與土壤緊密接觸，匯集漏斗的底端開口通過出水管連接至各個(gè)接口。

優(yōu)選的，所述匯集漏斗的斗體置于支架上，支架固定于底部土壤中。

優(yōu)選的，所述支撐層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支架，所述透水性過濾層為紗布或土工布。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述支撐層為不銹鋼材質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支架。

一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量方法，包括步驟：

(1)各個(gè)集水裝置頂部土壤中的水分依次經(jīng)過透水性過濾層和支撐層，進(jìn)入?yún)R集漏斗，然后通過出水管連接至多孔蜂窩管的各個(gè)管道，并對(duì)集水裝置與多孔蜂窩管各管道的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行標(biāo)記；

(2)利用蠕動(dòng)泵連接的虹吸管吸出各管道內(nèi)的水，通過量杯計(jì)量入滲水量，如需化驗(yàn)可送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。

上述的一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)的施工方法，包括步驟：

(A)分別豎直挖設(shè)第一施工井和第二施工井，在第二施工井的側(cè)面，按照所需檢測(cè)的深度側(cè)挖，并安裝第一個(gè)集水裝置，回填第二施工井，并注意將其出水管引出至第一施工井；

(B)按照步驟(A)的方法安裝其他集水裝置，標(biāo)記各個(gè)集水裝置的出水管；

(C)在第一施工井內(nèi)放置多孔蜂窩管，然后將步驟(A)和(B)中引出的各個(gè)出水管分別連接至多孔蜂窩管的各個(gè)接口，對(duì)應(yīng)關(guān)系一一標(biāo)記。

優(yōu)選的，步驟(A)和(B)中的各個(gè)集水裝置安裝時(shí)，保證透水過濾層與其上部的土壤緊密接觸。

另一施工方法，包括步驟：

(a)豎直挖設(shè)第三施工井，將第一個(gè)集水裝置放入其中并固定安裝，使用挖出的土壤回填第三施工井，并注意引出其出水管，回填土壤經(jīng)人工夯實(shí)或者一段時(shí)間自然密實(shí)后，可視為原狀土，從而進(jìn)行降水入滲量測(cè)量；

(b)按照步驟(a)的方法安裝其他集水裝置，并將各個(gè)集水裝置的出水管分別連接至多孔蜂窩管的各個(gè)接口，對(duì)應(yīng)關(guān)系一一標(biāo)記。

優(yōu)選的，步驟(a)和(b)中的各個(gè)集水裝置安裝時(shí)，保證透水過濾層與其上部的土壤緊密接觸。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)需求在多層次分別設(shè)置集水裝置，然后將各個(gè)集水裝置收集的水分別通過出水管引流至多孔蜂窩管的各個(gè)管道內(nèi)，即可方便地通過蠕動(dòng)泵連接的虹吸管吸出各管道內(nèi)的水，用于水量測(cè)量或者水質(zhì)檢測(cè)，而多孔蜂窩管以及集水裝置可以長(zhǎng)期埋設(shè)于土壤中，無(wú)需取出。多孔蜂窩管內(nèi)一般可分為2～7孔，因此只需安裝一處多孔蜂窩管即可測(cè)量多達(dá)2～7個(gè)不同層位土壤的入滲水量。

在施工時(shí)，利用側(cè)挖放置集水裝置，或者挖設(shè)施工井安裝集水裝置后，利用挖出的土壤回填，經(jīng)人工夯實(shí)或一段時(shí)間自然密實(shí)后，基本維持土壤原狀，測(cè)量結(jié)果反映了天然狀態(tài)下土壤中降水入滲量的變化。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)、多層位、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。本發(fā)明不局限于特定條件，可適用于任意地理環(huán)境或巖性條件，具有良好的普適性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一種多孔蜂窩管的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為多孔蜂窩管，2為土壤，3為接口，4為匯集漏斗，5為出水管，6為支架，7為支撐層，8為透水性過濾層，9為接頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。

實(shí)施例1：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)，包括縱向安裝在土壤2中的多孔蜂窩管1以及埋設(shè)于土壤2不同層位的集水裝置；集水裝置的頂部和底部均為天然狀態(tài)的土壤2，多孔蜂窩管1的外側(cè)管道分別設(shè)有接口3，各個(gè)集水裝置的出水管5分別連接至各個(gè)接口3(出水管5通過接頭9與接口3連接)，出水管5的走向?yàn)橛筛叩降?；其中，多孔蜂窩管1的底端密封，頂端開口并高出地面，集水裝置的頂部與土壤2緊密接觸。

其中，多孔蜂窩管1的各個(gè)管道內(nèi)浸有虹吸管，虹吸管連接至蠕動(dòng)泵。

集水裝置包括匯集漏斗4，匯集漏斗4的頂部開口處依次覆蓋支撐層7和透水性過濾層8，透水過濾層8的上部與土壤2緊密接觸，匯集漏斗4的底端開口通過出水管5連接至各個(gè)接口3。

匯集漏斗4的斗體置于支架6上，支架6固定于底部土壤2中。

支撐層7為不銹鋼材質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支架，透水性過濾層8為紗布。

一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量方法，包括步驟：

(1)各個(gè)集水裝置頂部土壤2中的水分依次經(jīng)過透水性過濾層8和支撐層7，進(jìn)入?yún)R集漏斗4，然后通過出水管5連接至多孔蜂窩管1的各個(gè)管道，并對(duì)集水裝置與多孔蜂窩管1各管道的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行標(biāo)記；

(2)利用蠕動(dòng)泵連接的虹吸管吸出各管道內(nèi)的水，通過量杯計(jì)量入滲水量，如需化驗(yàn)可送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。

上述的一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)的施工方法，包括步驟：

(A)分別豎直挖設(shè)第一施工井和第二施工井，在第二施工井的側(cè)面，按照所需檢測(cè)的深度側(cè)挖，并安裝第一個(gè)集水裝置，回填第二施工井，并注意將其出水管5引出至第一施工井；

(B)按照步驟(A)的方法安裝其他集水裝置，標(biāo)記各個(gè)集水裝置的出水管5；

(C)在第一施工井內(nèi)放置多孔蜂窩管1，然后將步驟(A)和(B)中引出的各個(gè)出水管5分別連接至多孔蜂窩管1的各個(gè)接口3，對(duì)應(yīng)關(guān)系一一標(biāo)記。

優(yōu)選的，步驟(A)和(B)中的各個(gè)集水裝置安裝時(shí)，保證透水過濾層8與其上部的土壤2緊密接觸。

實(shí)施例2：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)，包括縱向安裝在土壤2中的多孔蜂窩管1以及埋設(shè)于土壤2不同層位的集水裝置；集水裝置的頂部和底部均為天然狀態(tài)的土壤2，多孔蜂窩管1的外側(cè)管道分別設(shè)有接口3，各個(gè)集水裝置的出水管5分別連接至各個(gè)接口3(出水管5通過接頭9與接口3連接)，出水管5的走向?yàn)橛筛叩降?；其中，多孔蜂窩管1的底端密封，頂端開口并高出地面，集水裝置的頂部與土壤2緊密接觸。

其中，多孔蜂窩管1的各個(gè)管道內(nèi)浸有虹吸管，虹吸管連接至蠕動(dòng)泵。

集水裝置包括匯集漏斗4，匯集漏斗4的頂部開口處依次覆蓋支撐層7和透水性過濾層8，透水過濾層8的上部與土壤2緊密接觸，匯集漏斗4的底端開口通過出水管5連接至各個(gè)接口3。

匯集漏斗4的斗體置于支架6上，支架6固定于底部土壤2中。

支撐層7為不銹鋼材質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支架，透水性過濾層8為土工布。

一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量方法，包括步驟：

(1)各個(gè)集水裝置頂部土壤2中的水分依次經(jīng)過透水性過濾層8和支撐層7，進(jìn)入?yún)R集漏斗4，然后通過出水管5連接至多孔蜂窩管1的各個(gè)管道，并對(duì)集水裝置與多孔蜂窩管1各管道的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行標(biāo)記；

(2)利用蠕動(dòng)泵連接的虹吸管吸出各管道內(nèi)的水，通過量杯計(jì)量入滲水量，如需化驗(yàn)可送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。

上述的一種多層位土壤入滲水量的測(cè)量系統(tǒng)的施工方法，包括步驟：

(a)豎直挖設(shè)第三施工井，將第一個(gè)集水裝置放入其中并固定安裝，使用挖出的土壤2回填第三施工井，并注意引出其出水管5，回填土壤2經(jīng)人工夯實(shí)或者一段時(shí)間自然密實(shí)后，可視為原狀土，從而進(jìn)行降水入滲量測(cè)量；

(b)按照步驟(a)的方法安裝其他集水裝置，并將各個(gè)集水裝置的出水管5分別連接至多孔蜂窩管1的各個(gè)接口3，對(duì)應(yīng)關(guān)系一一標(biāo)記。

優(yōu)選的，步驟(a)和(b)中的各個(gè)集水裝置安裝時(shí)，保證透水過濾層8與其上部的土壤2緊密接觸。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。