具有地下水位恒压控制装置的土壤蒸渗仪的制作方法

本实用新型涉及农业土壤研究技术领域，特别涉及一种具有地下水位恒压控制装置的土壤蒸渗仪。

背景技术：

在农业科研领域中，土壤水文循环研究是不可或缺的一环。其中，在土壤水文研究所涉及的影响因素方面，土壤蒸发量是指土壤中的水分通过毛管上升和气化，从土壤表面进入大气的水量，降水入渗补给量是指由于降水入渗，使上部土壤饱和并补给自由水面以下地下水的水量，潜水蒸发量是指在热力和作物根系等作用下水分从潜水面上升到上层土壤或进入大气的水量。

而土壤蒸渗仪是目前研究水文循环中的下渗、地表径流和地下径流、蒸散发等过程而设置的常规实验装置。但是现有的土壤蒸渗仪中，对于土体地下水位的恒定控制上仍存在有不足，从而会影响水文参数的准确性。另外，现有的土壤蒸渗仪内的土体温度亦无法进行控制，进而难以进行需调控土体温度的实验。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种具有地下水位恒压控制装置的土壤蒸渗仪，以期至少克服现有技术中的一点不足。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种具有地下水位恒压控制装置的土壤蒸渗仪，其包括：

架体，于所述架体上自上至下设有顶部平台、中部平台和底部平台；

储水桶，位于所述顶部平台上，于所述储水桶顶部设有带阀门的进水管与通气管，于所述储水桶的底部设有带电磁阀的出水管，并于所述储水桶内设有液位传感器；

恒压控制装置，位于所述中部平台上，所述恒压控制装置包括中转水桶，位于所述中转水桶内的浮球开关，以及顶端位于所述中转水桶内、且底端贯穿中转水桶底部向下延伸的溢水管；所述出水管连通于所述中转水桶的顶部、并与所述浮球开关相连，并于所述中转水桶的顶部与底部分别设有通气管及带电磁阀的连通水管；

溢流水桶，于所述中转水桶的下方设置在所述底部平台上，且所述溢水管的延伸端伸于所述溢流水桶内，并于所述溢流水桶的顶部设有通气管，于所述溢流水桶内设有液位传感器；

蒸渗筒体，位于所述底部平台上，所述蒸渗筒体顶部敞口，并于所述蒸渗筒体内的底部铺设有过滤层，于所述过滤层的上方铺设有土体层，所述连通水管连通至所述过滤层中，且于所述连通水管的位于所述过滤层中的一端连接有过滤器；

控制器，位于所述中部平台上，且所述控制器通过数据线与各所述电磁阀，及各所述液位传感器相联接。

进一步的，设于所述连通水管上的电磁阀为分别靠近所述中转水桶与所述蒸渗筒体布置的两个。

进一步的，所述过滤层包括位于上部的细沙层，以及位于下部的级配砾石层。

进一步的，所述过滤器包括与所述连通水管的端部连接、并构造有镂空的过滤器壳体，以及包裹于所述过滤器壳体的镂空位置的过滤网，且所述过滤网的目数低于100目；且所述过滤器位于所述级配砾石层中。

进一步的，于所述架体的底部设有滚轮。

进一步的，于所述蒸渗筒体内设有探头插入所述土体层中的EC检测仪，且所述EC检测仪与所述控制器联接。

进一步的，所述控制器为单片机、PLC控制器或触控一体机中的一种。

进一步的，还包括：

温度传感器，埋设于所述蒸渗筒体内的所述土体层中，并与所述控制器联接；

换热管，埋设于所述蒸渗筒体内的所述土体层中，所述换热管的两端延伸至所述蒸渗筒体外，并分别连接有供液管与回液管；

制热制冷装置，位于所述底部平台上，并与所述控制器连接，且所述供液管和回液管均连通于所述制热制冷装置上。

进一步的，所述温度传感器为沿所述土体层的深度间隔布置的多个，所述换热管为对应于各所述温度传感器布置的多组。

进一步的，于所述蒸渗筒体的外周壁上包裹有保温层。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型的具有地下水位恒压控制装置的土壤蒸渗仪，其通过设置具有浮球开关与溢水管的恒压控制装置，利于浮球开关自动补水及对液位的控制特点，可匹配于土体层中的潜水蒸发，而保持蒸渗筒体内的土体层中地下水位的恒定；同时，通过溢水管亦可在因降水而土体层中水分有多余时，使多余水分排入溢流水桶，进而保持蒸渗筒体内的土体层中地下水位的恒定。

此外，本实用新型的土壤蒸渗仪通过温度传感器及换热管、制冷制热装置的设置，也能够根据对土体层温度的采集，经由制冷或制热后的换热管与土体层的热交换，可实现对土体层温度的调节，因而能够对土体温度进行控制，以能够进行需调控土体温度的实验。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的具有地下水位恒压控制装置的土壤蒸渗仪的结构简图；

附图标记说明：

1-架体，2-滚轮，3-蒸渗筒体，4-保温层，5-储水桶，6-中转水桶，7-溢流水桶，8-溢水管，9-制热制冷装置，10-控制器，11-出水管，12-连通水管，13-浮球开关，14-液位传感器，15-进水管，16-通气管，17-通气管，18-液位传感器；19-过滤层，20-过滤器，21-温度传感器，22-供液管，23-回液管，24-换热管，25-EC检测仪；

100-土体层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例涉及一种具有地下水位恒压控制装置的土壤蒸渗仪，参见图1中所示的，该土壤蒸渗仪整体上包括设有顶部平台、中部平台以及底部平台的架体1，位于架体1的顶部平台上的储水桶5，位于架体1的中部平台上的包括有中转水桶6的恒压控制装置，于中转水桶6的下方设置在架体1的底部平台上的溢流水桶7，以及位于架体1的底部平台上的蒸渗筒体3和亦位于架体1的中部平台上的控制器10。

其中，架体1可由钢结构焊接而成，并可于架体1的底部设置滚轮2，以能够实现架体1位置的变动。储水桶5、中转水桶6和溢流水桶7均可采用普通塑料桶体，蒸渗筒体3则可采用钢筒体。而在具体构造上，在储水桶5的顶部设置有带阀门的进水管15与通气管16，在储水桶5的底部则设置有带电磁阀的出水管11，并在储水桶5内还设置有液位传感器14。

上述进水管15上的阀门采用普通球阀即可，通气管16采用普通DN25的PVC管材便可，且可在通气管16的顶部设置类似于锥形防雨罩的结构，以起到防雨、防尘及减缓水分蒸发的作用。液位传感器14则直接采用现有技术中的相关传感器器件。

本实施例中，由储水桶5底部引出的出水管11连通至恒压控制装置中的中转水桶6的顶部，同时，在中转水桶内的顶部设有与出水管11连接的浮球开关13，而在中转水桶6的顶部与底部也分别设置有通气管17以及带电磁阀的连通水管12。此外，中转水桶6内还设置有顶端位于中转水桶6内，且其底端贯穿中转水桶6的底部而向下延伸的溢水管8。通气管17及下文中的设于溢流水桶7上通气管均采用与上述的通气管16相同的结构即可，而浮球开关13可采用市购商品，溢水管8以及本文中所述及的各管体均可采用普通的PCV管材。

本实施例中，上述溢水管8的延伸端即伸于溢流水桶7内，而在溢流水桶7的顶部也设有通气管，并于溢流水桶7内仍设置有液位传感器18。该液位传感器18也采用现有器件。此外，本实施例的蒸渗筒体3的顶部敞口设置，在该蒸渗筒体3内的底部铺设有过滤层19，过滤层19的上方则铺设有土体层100，上述连通水管12便连通至过滤层19中，并且在该连通水管12的位于过滤层19中的一端也连接有过滤器20。

详细来说，上述过滤层19具体包括位于上部的细沙层，以及位于下部的级配砾石层，而与连通水管12相连的过滤器位于级配砾石层内，且其包括与连通水管12的端部连接并构造有镂空的过滤器壳体，以及包裹于该过滤器壳体的镂空位置的过滤网。其中，所述的过滤网可采用不锈钢网或塑料网，且其目数可设置为80目或100目等低于100目的数值，以能够作为次级过滤过滤掉较为细小的杂质，而过滤层19中分别设置的细沙层和级配砾石层则可提供前级过滤。

本实施例中，于连通水管12上也设置有电磁阀，且该连通水管12上的电磁阀亦可为分别靠近中转水桶6和蒸渗筒体3布置的两个。而本实施例前述的控制器10通过数据线与各电磁阀以及各液位传感器相联接，且在具体实施上该控制器10可为单片机、PLC控制器或触控一体机中的一种，以其具有数据编辑、处理及显示功能便可。

另外，本实施例在蒸渗筒体3内也设置有探头插入土体层100中的EC检测仪25，该EC检测仪25也与控制器10联接在一起，且其同样采用现有检测器件便可。

而需要说明的是，仍如图1中示出的，本实施例的土壤蒸渗仪中还进一步包括有埋设于土体层100中且与控制器10联接的温度传感器21，以及埋设在蒸渗筒体3内土体层100中的换热管24，和同样位于架体1的底部平台上，并且也与控制器10连接的制冷制热装置9。

其中，换热管24的两端为延伸于蒸渗筒体3外部，并分别连接供液管22和回液管23，且供液管22与回液管23均连通至制热制冷装置9上。而更进一步的，本实施例中，上述温度传感器21优选为沿土体层100的深度间隔布置的多个，例如两个，且所述换热管24优选的也为对应于各温度传感器21布置的多组，例如两组。

通过将温度传感器21和对应的换热管24设置为多个及多组，可实现对土体层100更为有效的温度调控。而本实施例中，上述温度传感器21直接采用现有器件即可，换热管24可采用换热效果较好的铜管材，供液管22与回液管23采用普通塑料管或尼龙管均可，而制冷制热装置9则可借用现有的采用制冷剂的空调机组结构，或者，其也可为与外部热泵站连接的具有热水循环水路与冷水循环水路的换热站结构，供液管22和回液管23内循环的液体通过与热水或冷水的有选择的热交换(可通过切换不同阀门实现)，以用于进行土体层100的温度控制。

此外，为保证温控效果，本实施例还可于蒸渗筒体3的外周壁上包裹保温层4，且该保温层4采用现有的保温棉产品便可。

本实施例的土壤蒸渗仪在使用中，根据实验要求，通过温度传感器21的检测，可由控制器10采用闭环控制实现对土体层100温度的调控，以满足所需要的土层温度。

而通过浮球开关13的自动补水和溢水管8的溢流可保持土体层100内地下水位的恒定。另外，本实施例的土壤蒸渗仪在晴天观测土壤蒸发、潜水蒸发，雨天则观测降水入渗补给。睛天通过浮球开关13补水，将蒸渗筒体3内水位补齐至地下水位，补水量便为潜水蒸发量，降雨时多余的水将溢流至溢流水桶7中，即得到降水入渗补给量。通过定期的数据采集，通过控制器10内设定的相关方程式可获得相关水文参数、作物需水量及其变化规律等数据。

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