一种定水头多土环土壤渗透检测装置及其测量方法与流程

本发明涉及农田水平衡测量领域。更具体地，涉及一种定水头多土环土壤渗透装置及其测量方法。

背景技术：

土壤水入渗是水渗入土壤的物理现象，以单位时间入渗的水深表示，即入渗强度或入渗率，或以历时入渗累积曲线表示。土壤水入渗与降水、灌溉水进入土壤及其在土壤中的储存有密切关系。入渗率低的情况下，渗入土壤的水分低，会产生滞水内涝；或来不及入渗的水沿地表流走，并带走土壤，引起水土流失等问题。入渗率过高时，不利于土壤持水，还会对一些水利设施产生不良影响。因此，农田灌溉、农田水利工程建设和水土流失观测都需要关注土壤水入渗问题。

目前，野外实地测量土壤水入渗的方法很多，如单环入渗仪、双环入渗仪、张力入渗仪等，都是在一定的水头驱动下，测定土壤在饱和情况下的导水能力。室内测定土壤入渗常采用环刀法，使用环刀采集原状土柱，给原状土柱一个恒定的水头，观测其渗透速率。该方法比较简易，但一般需要开展多个重复。同时照顾多个环刀，费时费力。采用人工供水的方法，需要不断的加水，经常顾此失彼，耽误实验记录，实验误差变大，且不能同时对不同土壤柱分别进行渗透率的检测。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种定水头多土环土壤渗透检测装置，该装置能同时对相同或不同土壤柱分别进行渗透率的检测，从而可以大大的提高工作效率，节省时间和人力成本，提高实验准确率。

本发明的另一个目的在于提供一种定水头多土环土壤渗透测量方法，该方法操作简单，能同时对相同或不同土壤柱分别进行渗透率的检测。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种定水头多土环土壤渗透检测装置，所述土壤渗透检测装置包括：

供水瓶；与所述供水瓶连通设置的供水横管；连接于所述供水横管上的若干出水分管；位于各出水分管下方用于容纳待测土壤的环刀；位于各环刀下方的烧杯；及若干与各烧杯对应的用于检测待测土壤渗透率的检测装置。

优选地，所述土壤渗透检测装置进一步包括位于所述供水瓶与供水横管之间的缓冲瓶，该缓冲瓶与供水瓶和供水横管之间分别通过软管连通。

优选地，所述土壤渗透检测装置进一步包括连接于所述环刀底部的漏斗。

优选地，所述土壤渗透检测装置进一步包括通过软管与所述供水瓶连通设置的供水泵。

优选地，所述检测装置包括重力感应计时器或红外感应计时器。

更优选地，所述重力感应计时器的感应器为圆网感应器，网孔直径略小于出水分管水滴直径，计时器固定于圆网侧面。所述重力感应计时器也可以位于烧杯底部，感应烧杯重量变化。

本发明还提供一种土壤渗透测量方法，包括以下步骤：

s1、将相同成分或者不同成分的待测土壤分别置于各环刀中；

s2、各出水分管的出水端分别置于各待测土壤上的环刀空间中；

s3、利用供水瓶为各出水分管供水，供水瓶主要起到控制渗透过程中的水头高度；

s4、利用检测装置感应各内渗水的水量变化；

s5、通过计算单位时间内杯内的水量，得到各待测土壤的入渗率。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种定水头多土环土壤渗透速率测量装置及其测量方法。实施时，能够同时给多个相同或不同的待测土柱持续稳定供水，大大的提高工作效率，节省时间和人力成本，提高实验准确率。缓冲瓶能给供水横管提供一个较大水头，同时在水的表面张力和虹吸作用下使得供水横管能迅速充满水，各出水分管几乎能够同时产生连续水流，从而保证了连续供水，然后在供水瓶的水头控制下，为各个待测土柱提供相同水头的稳定水流。本发明提供的测量方法，极大的提高了土壤渗透观测实验的工作效率；使用检测渗出水量变化的方法，可以定时的判定渗出水量，计算各土壤的渗透速率。减少了人为记录的工作量，实现了半自动化的测量。在一定程度上，很好的解放了劳动力，并提高了观测精度。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出一种定水头多土环土壤渗透检测装置示意图；

图2示出图1土壤检测装置测量方法的流程图；

附图标记：1-供水瓶，2-进水口，3-出气口，4-出水口，5-缓冲瓶，6-进水口，7-出水口，8-水瓶支架，9-供水横管，91-供水支管，11-环刀支架，12-立柱，13-漏斗，14-环刀，15-烧杯托盘，16-烧杯，17-供水泵，18-通气口，19-21软管，22-检测装置。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明提供一种定水头多土环土壤渗透检测装置，参见图1，所述土壤渗透检测装置包括供水瓶1；与所述供水瓶1连通设置的供水横管9；连接于所述供水横管9上的若干出水分管91；位于各出水分管91下方用于容纳待测土壤的环刀14；位于各环刀14下方的烧杯16；及若干与各烧杯16对应的用于检测待测土壤渗透率的检测装置22。本发明提供的一种定水头多土环土壤渗透检测装置能够能同时对相同或不同土壤柱分别进行渗透率的检测，大大的提高工作效率，节省时间和人力成本，提高实验准确率。

此外，为了使供水瓶能够持续稳定的供水，参见图1，本发明提供的一种定水头多土环土壤渗透检测装置还可以包括位于所述供水瓶1与供水横管9之间的缓冲瓶5，该缓冲瓶5与供水瓶1和供水横管9之间分别通过软管连通。本发明提供的定水头多土环土壤渗透检测装置，由于供水瓶与供水横管之间有缓冲瓶的存在，使得供水能够持续稳定，降低了实验的误差。

此外，为了使从环刀底部渗出的水滴能够聚集导入特定容器，参见图1，本发明提供一种定水头多土环土壤渗透检测装置还可以包括连接于所述环刀14底部的漏斗13。本发明提供的定水头多土环土壤渗透检测装置，由于漏斗具有聚集和导流的作用，使得从环刀底部渗出的水滴不会溅出装量容器。

此外，为了完成自动化供水，可以设置一供水泵，参见图1本发明提供一种定水头多土环土壤渗透检测装置还可以包括通过软管与所述供水瓶1连通设置的供水泵17。由于供水泵能够持续地将水泵入供水瓶，因此省去了人工添加水的操作，操作更方便。

此外，为了能够更准确的检测土壤渗透水滴落时间，如图1，本发明提供的一种定水头多土环土壤渗透检测装置的检测装置22可以包括重力感应计时器或红外感应计时器，计时感应器与各环刀对应设置，例如设置在环刀的侧壁上或者烧杯底部。具体的，为了详细说明该方案的效果，本发明列举出两个可优选的对应设置方法：所述重力感应计时器的感应器为圆网感应器，网孔直径略小于出水分管水滴直径，计时器固定于圆网侧面；所述重力感应计时器也可以位于烧杯底部，感应烧杯重量变化。需要注意的是，该优选方案仅仅为本发明解释说明，本发明的对应设置方式并不局限于上述设置方式。

此外，本发明还提供一种土壤渗透测量方法，参见图2，包括以下步骤：

s1、将相同或不同成分土壤分别置于对应环刀中；

s2、各出水分管的出水端分别置于各待测土壤上的环刀空间中；

s3、利用供水瓶为各出水分管供水，供水瓶主要起到控制渗透过程中的水头高度；

s4、利用检测装置感应内渗水的水量变化；

s5、通过单位时间内，烧杯内的水量，得到各待测土壤的入渗率。

通过该土壤渗透测量方法，本发明可以完成同时对相同或不同土壤柱分别进行渗透率的检测实验，大大的提高工作效率，节省时间和人力成本，提高实验准确率。

此外，为了能够更清楚的表示本发明提供的测量方法，下面提供具体的操作步骤：

(1)准备好实验用的有圆状土柱的环刀14。

(2)将供水瓶1和缓冲瓶5放在水瓶支架8上，将漏斗13放在环刀支架11上，打开通气口18，平衡供水瓶内压力。

(3)检查所有的阀门，都处于关闭状态，连接好各导水软管。

(4)打开供水瓶1上的出气口3阀门和进水口2阀门，启动供水泵17，加水到需要的容量，关闭供水泵17。

(5)关闭进水口2的阀门，打开供水瓶1的出水口4阀门和缓冲瓶5上的进水口6阀门给缓冲瓶5供水到需要的容量(不宜太多，比缓冲瓶5进水管高大概20mm即可)，然后关闭供水瓶1上的进气口3阀门。

(6)将缓冲瓶5提高，使其出水口7比供水横管9的进水口略高。然后供水横管上的供水支管91略朝上，缓缓打开缓冲瓶5上的出水口7阀门，给供水横管9供水，赶走管内的气泡，并充满水。

(7)将供水横管9放置到环刀支架11的立柱12上，将烧杯托盘15连同烧杯16放置在环刀支架11下边的漏斗13正下方。将缓冲瓶5提高，然后快速开启缓冲瓶5上的供水口7阀门，观察供水横管9上最远端的供水支管91是否可以正常出水。如不能给正常出水，则用手指堵住其他四个出水口，使其出水。然后关闭缓冲瓶上的供水口7阀门，将所有环刀14放到对应的漏斗13上。并将供水横管9上的供水支管91分别插入各个环刀14内。

(8)将烧杯托盘15上放置烧杯16，烧杯16的位置与漏斗13的下口对应。

(9)打开缓冲瓶5上的供水口7阀门给各个环刀14供水，如有必要可以直接向缓冲瓶5里加水，以保证能加满各个环刀14。

(10)从环刀14渗出的第一滴水落到下接的烧杯16内开始计时，到设定时间后，测量水量变化。

(11)在不需要做五个环刀重复实验时，可以使用250ml高型烧杯盛水放置在环刀架11的漏斗所在位置上，将供水横管9上不用的供水支管91插入其中即可。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。