一种测量壤中流带及壤中流量的装置的制作方法

本发明涉及一种测量壤中流带及壤中流量的装置，属于水文学实验研究技术领域。

背景技术：

在土壤表层或分层土层内的界面上侧向流动的水流，又称表层流.是径流的组成部分。主要发生在不同层次土壤或有机质的不连续界面上。界面以下土层是透水性较差的相对不透水层。下渗水流在不连续界面上受阻积蓄，形成暂时饱和带，发生壤中流。影响因素有土的物理特性、层次和厚度等。

目前的壤中流量都是采用一个测桶，可用于测量该测桶内部土壤的壤中流量，但是无法测量出壤中流带(形成壤中流的区域)的高度。因此，急需一种测量壤中流带的装置，从而用于水文学实验研究领域。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种测量壤中流带及壤中流量的装置，具体技术方案如下：

一种测量壤中流带及壤中流量的装置，包括测量筒组件、径流管，所述测量筒组件包括筒体，所述径流管的尾端与筒体的上端连通，所述筒体包括多个测桶单元，上下两个相邻的测桶单元相互连通，所述筒体的下方设置有过滤桶，所述过滤桶的上端与筒体的下端连通，所述过滤桶的内部填充有过滤层；所述过滤桶的外部设置有入渗管，所述入渗管的尾端与过滤桶的内腔连通；上下两个相邻的测桶单元之间设置有测试机构，所述测试机构包括套设在测桶单元外部的环形称重传感器、套设在测桶单元外部的支撑筒、套设在测桶单元外部的环形收水槽，所述支撑筒的下端安装在称重传感器的感应端，所述支撑筒的上端与收水槽的底部固定连接；所述测试机构还包括多组安装在测桶单元外部的测试管组，所述测试管组包括多个对称分布在测桶单元外部的测试管，所述测试管包括安装在测桶单元外部的管体，所述管体的尾端与测桶单元的内腔连通，所述管体的首端安装有管状水分测试层，所述水分测试层均设置在收水槽的内部。

作为上述技术方案的改进，所述测试机构还包括用来固定所有测试管的卡套，所述卡套设置有与水分测试层相适配的安装孔，所述水分测试层设置在安装孔的内部，所述水分测试层与安装孔之间为过盈配合。

作为上述技术方案的改进，所述水分测试层的尾端安装有环状防水外檐，所述防水外檐为中空的圆台结构。

作为上述技术方案的改进，所述收水槽包括圆筒状外壳、圆筒状内壳、位于外壳和内壳之间的壳体，所述内壳上端的高度小于外壳上端的高度，所述内壳的内壁与测桶单元的外侧壁之间设置有间隙。

作为上述技术方案的改进，所述入渗管处安装有用来测量入渗管内部流量的第一流量计，所述径流管处安装有用来测量径流管内部流量的第二流量计。

本发明所述测量壤中流带及壤中流量的装置能够用于测量不同土层间在降雨过程中形成的壤中流水量，以及测绘出土层间形成壤中流的壤中流带的范围；操作简单方便，实施效果好。

附图说明

图1为本发明所述测量壤中流带及壤中流量的装置示意图；

图2为本发明所述测试管组的结构示意图；

图3为本发明所述测试机构的结构示意图(俯视状态)；

图4为本发明所述测试管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，所述测量壤中流带及壤中流量的装置，包括测量筒组件、用来给测量筒组件进水的径流管14，所述测量筒组件包括筒体，所述径流管14的尾端与筒体的上端连通，所述筒体包括多个测桶单元1，上下两个相邻的测桶单元1相互连通，所述筒体的下方设置有过滤桶15，所述过滤桶15的上端与筒体的下端连通，所述过滤桶15的内部填充有过滤层12；所述过滤桶15的外部设置有入渗管13，所述入渗管13的尾端与过滤桶15的内腔连通；上下两个相邻的测桶单元1之间设置有环状测试机构，所述测试机构包括套设在测桶单元1外部的环形称重传感器3、套设在测桶单元1外部的支撑筒4、套设在测桶单元1外部的环形收水槽32，所述支撑筒4的下端安装在称重传感器3的感应端，所述支撑筒4的上端与收水槽32的底部固定连接；所述测试机构还包括多组安装在测桶单元1外部的测试管组，所述测试管组包括多个对称分布在测桶单元1外部的测试管，所述测试管包括安装在测桶单元1外部的用来收集壤中流的管体11，所述管体11的尾端与测桶单元1的内腔连通，所述管体11的首端安装有管状水分测试层22，所述水分测试层22均设置在收水槽32的内部。

其中，称重传感器3可选用深圳威思特传感测控有限公司的vc型环形称重传感器，该称重传感器配合vc-p型显示器，能够显示称重传感器3的感应端测量的重量。称重传感器3的底部可采用连杆与外界的立柱固定，也可将称重传感器3的内圈与测桶单元1之间固定连接；所述称重传感器3用来测量流入到收水槽32内部的流水量。

所述水分测试层22由水分检测试纸卷绕成圆筒状再粘接制成，优先使用透明胶布进行粘接；水分检测试纸可选用无锡利尔捷生物科技有限公司浸水型水分检测试纸，遇水浸润会变色。

所述过滤桶15内部的过滤层12是由细砂填充制成。测桶单元1即一个内部装填有土壤的测桶。

所述测试机构还包括用来固定所有测试管的卡套21，所述卡套21设置有与水分测试层22相适配的安装孔，所述水分测试层22设置在安装孔的内部，所述水分测试层22与安装孔之间为过盈配合。卡套21可采用防水的橡胶材料制成，具有弹性，能够将测试管包括并覆盖，从而起到密封作用。

在本实施例中，测桶单元1设置有3个，上下两个相邻的测桶单元1相互连通，如图1所示。测桶单元1的内部填充有相应的土壤层10；不同的测桶单元1内部土壤层10的结构可根据实验要求设计成相同或不同结构。本实施例中的测试机构设置有2个。为便于说明，3个测桶单元1自上而下依次标记为第一个测桶单元1、第二个测桶单元1、第三个测桶单元1。第一个测桶单元1与第二个测桶单元1之间的那个测试机构，在两个测桶单元1的交界处上下20cm处设置有均匀分布的测试管，所述测试管用来收集壤中流。

进一步地，所述水分测试层22的尾端安装有环状防水外檐23，所述防水外檐23为中空的圆台结构。所述防水外檐23外侧的锥面结构，具有引流作用，落到防水外檐23处的水能够在锥面的引导下向远离水分测试层22地方下流，从而避免上层的水分测试层22下流的水流干扰下层水分测试层22的测试结果。

进一步地，所述收水槽32包括圆筒状外壳、圆筒状内壳、位于外壳和内壳之间的壳体，所述内壳上端的高度小于外壳上端的高度，所述内壳的内壁与测桶单元1的外侧壁之间设置有间隙。在与收水槽32相对应的测试机构中，所有的测试管均位于内壳的内部；该结构的收水槽32便于收集测试管处流出的水流。

进一步地，所述入渗管13处安装有用来测量入渗管13内部流量的第一流量计131，所述径流管14处安装有用来测量径流管14内部流量的第二流量计141。第一流量计131和第二流量计141可选用南京赛亚特福精密仪器有限公司的lu型流量计。

所述测量壤中流带及壤中流量的装置的工作原理：

首先，在一次降雨的过程中，雨水通过径流管14排到筒体内部，第二流量计141记录径流流量。

当雨水通过不同测桶单元1内部的土壤层接壤面时，形成的壤中流通过管体11排出，壤中流经与水分测试层22接触，水分测试层22变色；无壤中流的区域，其对应的水分测试层22不变色。通过在指定区域设置若干组测试管组以及单个测试管组中设置有若干个测试管，从水分测试层22的变色高度可以确定土壤层与土壤层的接壤处形成壤中流的距离。

从水分测试层22处排出的壤中流经过防水外檐23的引流，最终流入收水槽32的内部，通过称重传感器3测量计算壤中流水量。降雨雨水进一步下渗经入渗管13排出，第一流量计131记录入渗流量。

在上述实施例中，所述测量壤中流带及壤中流量的装置能够测量壤中流带的高度、壤中流量、入渗流量等参数，还可用于不同土质交界处上述参数的测量，测量方法简单方便；试验一次之后，可拆卸、更换水分测试层22，操作方便。所述测量壤中流带及壤中流量的装置能够用于测量不同土层间在降雨过程中形成的壤中流水量，以及测绘出土层间形成壤中流的壤中流带的范围；壤中流带的高度的测量精度取决于上下两个测试管组之间的间距；将位于同一水平面的测试管对称分布从而组成测试管组，这有利于交叉验证，从而降低测量误差；同时，可根据测试管组中存在多少变色的水分测试层22即可确定壤中流带的宽度，最终根据壤中流带的高度、宽度从而确定壤中流带的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。