入渗水头对不同容重土壤入渗能力测定装置的制作方法

本发明创造属于农田水利科研仪器，主要涉及一种入渗水头对不同容重土壤入渗能力的测定装置。
背景技术：
：目前，模拟入渗水头对土壤水分运动的影响通常选择马氏瓶作为供水设备，马氏瓶又称恒压瓶，该设备主要是依靠其内部的静水压来完成恒定流速的控制。但成套的马氏瓶设备价格昂贵，同时需用人眼直接观察瓶子侧面的刻度变化来计算水量，当入渗速率缓慢时出现的误差大，并且人眼观测中也存在着误差。当前，已经有很多科研院所使用土箱法或水平土柱法来研究土壤入渗过程，但水平土柱法只能观测水分在土壤中运动速度，不能测定土壤含水量。所用土箱法测量土壤含水率只能等到实验结束后，将土箱放倒，拆下其中一面的玻璃板，用环刀来取湿润体的土壤，然后用烘干法测定土壤含水率，缺点在于：当土箱放倒后，土箱中土壤的结构会发生改变，导致测定的土壤水分含量数值不准，同时不能时刻对土壤含水率进行监测。技术实现要素：本发明创造的目的就是针对上述现有模拟装置存在的问题，研究一种新结构的入渗水头对不同容重土壤入渗能力测定装置，达到价格低廉、操作简便、测定数据精准的目的。本发明创造的目的是这样实现的：在升降调节架上水平安装电子台秤，供水盘配装在电子台秤上，在所述供水盘内安装供水桶，通过出水口将供水桶内的水输送到供水盘内，在所述升降调节架侧部设置透明土箱，在所述透明土箱内装满供试土壤，所述透明土箱内各部位处的供试土壤容重一致，在所述透明土箱内一侧上角处的供试土壤上设置垄沟，带有供水阀门的输水管将供水盘与垄沟连通，在透明土箱与垄沟土壤接触的内侧壁面上涂设防渗水粉，在所述透明土箱与垄沟 呈垂直的一侧壁外壁面上可拆卸的配装一层透明塑料布，多个水分测定探头呈水平状态且相互平行的均布插配在供试土壤内，至此构成入渗水头对不同容重土壤入渗能力测定装置。本发明创造在不同水头条件下可对不同容重土壤的入渗能力进行测定，具有结构简单、造价低廉、测定操作简易方便、劳动强度低、测定数据准确、适用范围广、通用性强、可实现实时监控的特点。附图说明图1是入渗水头对不同容重土壤入渗能力测定装置总体结构示意图；图2是不同水头与不同容重土壤的入渗湿润锋曲线分布图；图3是不同容重土壤与不同水头对入渗速率影响示意图；图4是不同容重和不同水头对灌溉需水量比较示意图；图5是水平侧渗距离35cm时土壤含水率对比图。图中件号说明：1、升降调节架、2、电子台秤、3、供水盘、4、出水口、5、供水桶、6、供水阀门、7、输水管、8、垄沟、9、透明土箱、10、水分测定探头、11、透明塑料布、12、供试土壤。具体实施方式下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。一种入渗水头对不同容重土壤入渗能力测定装置，在升降调节架1上水平安装电子台秤2，供水盘3配装在电子台秤2上，在所述供水盘3内安装供水桶5，通过出水口4将供水桶5内的水输送到供水盘3内，在所述升降调节架1侧部设置透明土箱9，在所述透明土箱9内装满供试土壤12，所述透明土箱9内各部位处的供试土壤12容重一致，在所述透明土箱9内一侧上角处的供试土壤12上设置垄沟8，带有供水阀门6的输水管7将供水盘3与垄沟8连通，在透明土箱9与垄沟8土壤接触的内侧壁面上涂设防渗水粉，在所述透明土箱9与垄沟8呈垂直的一侧壁外壁面上可拆卸的配装一层透明塑料布11，多个水分测定探 头10呈水平状态且相互平行的均布插配在供试土壤12内。测定使用时，首先在透明塑料布11上与垄沟8端面土壤相重叠的部位处画出与垄沟8端面形状、尺寸相一致的垄沟横截面轮廓线，通过升降调节架1调节供水盘3内水面高度，使其与垄沟8内所需确定的水头高度平齐一致，用烧杯等水容器向垄沟8内迅速注水至所需水头高度后，立即打开供水阀门6使供水盘3内的水体通过输水管7顺利连续注入到垄沟8内，并保持水头高度恒定，当水入渗到垂向距离65cm处时即可结束本次测定。在测定过程中，每隔5min记录一次电子台秤2的读数，同时在透明塑料布11上描绘出湿周曲线，用电脑将EM50数据导出，获得不同时刻供试土壤12内的含水率。测定结束后，将透明塑料布11从透明土箱9侧壁上取下，对透明塑料布11上的湿润锋曲线进行测量分析，用Origin9.0软件对湿润体运移特性进行刻画。实例测定结果对比分析：试验所采集土壤为地表上层5cm休闲地的耕层风干黑土，防止高有机质的影响，并将所取土样过2.0mm筛子，试验的容重分别选为1.1g/cm3、1.3g/cm3，试验中水头高度分别选择4cm、8cm、12cm，按照正交试验设计排列分布(如表1)；在相同的温度、湿度的室内条件下进行，选择的初始含水率为东北地区凋萎含水率14.0％；对土壤机械组成进行测定发现砂粒含量16.79％、粉粒含量70.85％、粘粒含量12.36％，按美国制土壤粒径分类判断该土壤为粉质黏壤土。湿润锋到达垂向距离65cm时停止供水，试验结束。表1正交试验设计1.1g/cm31.3g/cm34cm4cm,1.1g/cm34cm,1.3g/cm38cm8cm,1.1g/cm38cm,1.3g/cm312cm12cm,1.1g/cm312cm,1.3g/cm3通过表2和图2我们可以看出随着土壤容重的增加，入渗到垂向 距离65cm处所用时间延长，随着水头的升高，入渗所需时间缩短；随着容重的增加相同时间湿周长度、湿润锋运移速度减慢，随着水头高度升高湿润锋运移速度、湿周长度显著增加。表2不同容重和水头对入渗时间的影响1.1g/cm31.3g/cm34cm65min120min8cm50min90min12cm45min80min图3是不同容重及水头对入渗速度的影响，从图中可以看出入渗速率随水头高度的升高而增加，随容重的增大而减小；低水头比高水头更容易到达稳定入渗速率，水头高度对入渗速率的影响大于容重对入渗速率的影响。不同容重和水头对灌溉需水量见图4，由于东北垄距在60—70cm之间，只需要让水分侧渗到垄体中部即可，过多会造成水分的浪费，所以我们选灌溉需水量终点在水平侧渗距离35cm处，由图4可知随着容重的增加，土壤灌溉需水量减少，随着水头高度的升高灌溉需水量减少。所以说增加土壤容重和升高水头均可减少灌溉水分的深层渗漏。在图5中所有方块均代表水分测定探头所在位置，实心方块代表含水率发生变化，空心方块代表含水率没发生变化，每个方块下面数值是当时土壤含水率。由图可见：越靠近灌水沟底部，土壤含水率越大，反之则越小；随着入渗水头的升高，靠近垄沟底部含水率数值增大；相同水平侧渗距离条件下，低水头比高水头垂向入渗距离更远；相同实心位置数据采集点，相同水头高度，容重大的土壤含水率变化小于容重小的土壤含水率变化。当前第1页1 2 3