专利名称：双环土壤入渗径流测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于测定土壤入渗率仪器，特别是适用于科研实验中对土壤 入渗与径流率进行定量分析的测量仪器。
背景技术：
入渗是指自然降水或人为给水后地表水分进入土壤的过程，是自然界水循环 中的重要环节。土壤入渗性能是土壤的固有属性，在入渗过程中，土壤入渗率随 着时间的推进不断降低，最后趋于稳定，达到稳定入渗率。土壤的稳定入渗率与 土壤饱和导水率相等或相近。当供水强度大于土壤入渗性能时，水分进入土壤的 过程受土壤入渗性能控制，同时地表产生径流；当供水强度小于土壤入渗性能时， 水分进入土壤的速度由供水强度决定。因此，为了测定土壤真实、准确的入渗性 能，在实验中必须保证稳定的供水强度。
目前测定土壤入渗率的方法主要有圆盘入渗仪法、双环法、人工降雨法等。 圆盘入渗仪法主要利用初始入渗速率和稳定入渗速率来区分受毛细管力及 重力所控制的土壤入渗流。但其缺点是对圆盘的气密性要求较高，且在测量过程 中没有类似双环入渗仪外环的保护，容易发生侧漏，影响实验的测量精度。双环 法，与圆盘入渗仪法相比，增加了外环的保护，有效地避免了侧漏。但由于环内 盛水，水头的不稳定性造成入渗率的变化较大，不能很好地模拟实际降雨效果； 此外，由于双环顶部为开放式(便于读数)，在入渗过程中环内水分同时蒸发， 造成测量的准确性较差。而对于已有的恒水头双环入渗仪，虽然提高了测量准确 性，却不能测定地表径流值。人工降雨法是通过人工降雨装置来模拟天然降雨， 在降雨强度保持不变的情况下，观测地表径流过程，通过人工降雨量和观测径流 量来获取土壤入渗性能。但该方法需要建立实验区隔水围墙，且所使用的实验设 备较复杂，占用空间大，不便于携带和操作，实验准备时间长，耗水量也很大。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的缺点进行改进而提供一种双环土壤入 渗径流测量仪，以使实验设备结构简单，操作简便，实验时间短，耗水量小，重 要的是可较为准确地同时测量入渗和径流速率。本新型的目的是这样实现的 一种双环土壤入渗径流测量仪，储水箱上设有 刻度尺，位于储水箱下方有恒水器，储水箱底部的出水管上设有用作使恒水器内 水位保持在恒水线的流量控制阀，且流量控制阀的出水口位于恒水线以下，恒水 器底部的出水管上设有出水阀，出水阀下方设有洒水盘，洒水盘上均布开有渗水 孔；还具有位于洒水盘下方、沿同轴线设置、使用时下部插入地表的内环和外环， 使用时用作置于地表上、收集径流量的导管的内端经外环和内环上的孔伸入内环 以内，导管外端伸入位于下方的烧杯之中。
与现有技术相比，本新型的有益效果是
设备结构简单、操作简便、耗时短、耗水量少，能较为准确地同时测定入渗 和径流速率。
进行实验测量时，需要将仪器在实验区域外进行调试。首先，将水从活塞口 加入，此时储水箱下方的阀门处于关闭状态。加满水后，盖紧活塞口 (必要时可 在活塞周围涂少许凡士林)，此时打开储水箱下方的阀门，让恒水器蓄水，同时 保持恒水器下方的阀门处于关闭状态，直到恒水器的水面达到恒水线。由于上层 储水箱的活塞密封，容器外部大气压强和内部气液压强之和相互平衡，液体停止 向下流动，除非有外部气体从导管进入。当恒水器的液面高度达到恒水线之后， 此时可以打开恒水器下方的阀门，调节实验中大致所需的模拟降雨量，记录下阀 门的开启程度。调试完后，关闭阀门，将仪器移到安置好的内、外环的顶端，同 时放置好引流管和烧杯，就可以开始实验测量了。实验开始后，先记录下储水箱 的启始读数，按先前记录下的恒水器阀门开启程度打开阀门。当土壤表面的导管 有水流入烧杯中时，此时可以开始测量径流量，此时须记录下烧杯中的水量，每 隔一段时间(约3分钟)记录一次烧杯的读数， 一般持续测量l小时即可。此时
关闭恒水器下方的阀门，再次记录下储水箱的水位读数，完成实验测量。实验中 准确的模拟降雨量通过两次储水箱的读数来确定，而径流量是通过对液体体积的 间接测量而得到，还需要根据实际的测量面积进行数值上的转换，入渗率则是由 前两者之间的差值得到。
本新型特别适用于科研实验中对土壤入渗与径流速率进行定量分析。
图l是本新型的结构图2是图1所示洒水盘的俯视图。
具体实施方式
图1示出，储水箱1上设有刻度尺2，位于储水箱1下方有恒水器7，储水 箱底部的出水管上设有用作使恒水器内水位保持在恒水线6的流量控制阀4，且 流量控制阀的出水口位于恒水线以下，恒水器7底部的出水管上设有出水阀8，
出水阀下方设有洒水盘9，洒水盘上均布开有渗水孔；还具有位于洒水盘下方、
沿同轴线设置、使用时下部插入地表12的内环10和外环11，使用时用作置于 地表上、收集径流量的导管13的内端经外环和内环上的孔伸入内环以内，外环 和内环的孔上可设置橡胶套(图中未示出)， 一方面便于抽插导管，另一方面起 密封作用。导管外端伸入位于下方的烧杯14之中。储水箱1顶部设有加水口， 加水口上设置有活塞盖3。恒水器7位于恒水线上方的侧壁上设置有圆形窗口 5。 恒水器7下方侧壁上设有圆形窗口 5a，以便调节恒水器下方出水阀8的开启。 实施例1:
带刻度尺的上部储水箱，储水箱为圆筒体，直径30cm (下文中直径均指内 径)，高50cm，可以为测量提供足够的水量，带一个透明刻度尺，精度为腿级， 用于测量读数。储水箱顶部有一开口用于加水，用一个活塞3加以密封，底部带 一根导管可将水引入恒水器，且导管上带有流量控制阀门，用于实验开始时的储 水控制。恒水器为圆筒体，直径30cm，高10 20cm，其中导管口在恒水器高度 约3/4处。测量时，恒水器水位一直恒定在此处(恒水线位置)，提供恒定的水 压和较高的模拟降雨量上限，恒水器高于水面的部分有一个直径3 5cm的圆形 窗口，有两个作用其一是通过该窗口观察恒水器蓄水情况，且调节储水箱阀门 开启程度；其二是让恒水器与外部大气连通，使恒水器的水能够顺利的进入洒水 盘。恒水器下部通过一根导管与洒水盘相连，同样，导管上带有一个流量控制阀， 用于控制模拟降雨量的大小。洒水盘9是一个扁平状的封闭容器，距土壤表面的 高度约为5 10cm，其下部均匀的分布着细小的渗水孔，直径为1 2mm，孔洞之 间的相互间隔为10mm。为了模拟实际情况下土壤在接受降雨之后的实际入渗过 程，模拟降雨区域分为了内环区域和外环区域内环区域为直径20cm的圆形区 域，是实验的实际测量区域；外环区域为直径30cm减去直径20cm的内环同心圆 的环形区域(外环ll直径为30cm，内环10直径为20cm)，在测量中内、外环均 要向土壤中插入5 10cm，用于防止侧渗并消除外部土壤环境对土壤的影响。另 外，在内环紧贴土壤表面的地方引出一根导管，并在低于地表的位置(通常挖掘 一小洞)放一只烧杯，用于测量土壤的径流量。
权利要求1、一种双环土壤入渗径流测量仪，其特征是储水箱(1)上设有刻度尺(2)，位于储水箱(1)下方有恒水器(7)，储水箱底部的出水管上设有用作使恒水器内水位保持在恒水线(6)的流量控制阀(4)，且流量控制阀的出水口位于恒水线以下，恒水器(7)底部的出水管上设有出水阀(8)，出水阀下方设有洒水盘(9)，洒水盘上均布开有渗水孔；还具有位于洒水盘下方、沿同轴线设置、使用时下部插入地表(12)的内环(10)和外环(11)，使用时用作置于地表上、收集径流量的导管(13)的内端经外环和内环上的孔伸入内环以内，导管外端伸入位于下方的烧杯(14)之中。
2、 根据权利要求1所述双环土壤入渗径流测量仪，其特征是所述储水箱(1)顶部设有加水口，加水口上设置有活塞盖(3);外环(11)和内环(10) 上的孔上设置有便于导管(13)抽插的橡胶套。
3、 根据权利要求2所述双环土壤入渗径流测量仪，其特征是是所述恒水器(7)位于恒水线上方的侧壁上设置有圆形窗口 (5)。
4、 根据权利要求3所述双环土壤入渗径流测量仪，其特征是所述储水箱 (1)和恒水器(7)均为圆筒体，内径均为①30cm，储水箱高(D50cm，恒水器高10 20cm;外环(11)内径为①30cm，内环(10)内径为O20cm。
5、 根据权利要求4所述双环土壤入渗径流测量仪，其特征是所述洒水盘 上渗水孔的孔径为1 2咖，孔距10mm。
专利摘要一种双环土壤入渗径流测量仪，属用于测定土壤入渗速率和径流速率的仪器。储水箱上设有刻度尺，位于储水箱下方有恒水器，储水箱底部的出水管上设有用作使恒水器内水位保持在恒水线的流量控制阀，且流量控制阀的出水口位于恒水线以下，恒水器底部的出水管上设有出水阀，出水阀下方设有洒水盘，洒水盘上均布开有渗水孔；还具有位于洒水盘下方、沿同轴线设置、使用时下部插入地表的内环和外环，使用时用作置于地表上、收集径流量的导管的内端经外环和内环上的孔伸入内环以内，导管外端伸入位于下方的烧杯之中。它具有结构简单、操作简便、耗水量小，能较为准确地同时测定土壤入渗速率和径流速率。
文档编号G01N15/08GK201340383SQ20092007900
公开日2009年11月4日 申请日期2009年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者张乾轶 申请人:张乾轶