渗透系数测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及渗透系数测量技术领域，尤其是指一种渗透系数测量装置。


背景技术：

2.土体的渗透系数是研究土体性质的重要参数，被广泛应用与岩土工程学、环境工程学、土壤学等多个学科，涉及工程建设领域、环境领域、农业领域，具有非常大的应用范围。在工程领域，渗透系数被用于分析渠道漏水量、基坑开挖时的排水问题、滨海地区淤泥质土的排水问题、降水对边坡稳定性影响的问题等等。在环境领域，渗透系数被应用于分析危险废物填埋场的防渗问题、污染物在土体中的迁移问题、生物滞留设施的堵塞问题。在农业领域，渗透系数被应用于分析土壤水分的流失问题。诸于此，设计出一套准确、快速测量渗透系数的方法或装置变得尤为重要。
3.国家标准gb/t50123-2019《土工试验方法标准》中给出了渗透系数测定方法，该方法通过人工读取不同深度测压管的水头位置计算孔隙水压力，通过量筒读取渗透量计算渗流流速。但是，在分析实际问题的过程中发现，渗透系数会随着渗透量发生变化，这是由于土体颗粒(尤其是土体中的细颗粒)会随着水头的作用发生迁移，引起渗透系数随渗透量发生变化。采用现有的渗透系数测定方法分析渗透系数随渗透量发生变化存在以下困难和不足：(1)如果要分析渗透系数与渗透量之间的动态关系就需要同时记录所有测压管的数据(此处的测压管数据为测压管水头位置数据)，但是人工读数在读取各测压管水头的过程中存在时间差，严格意义上说不能同一时刻记录所有测压管的数据；(2)由于数据是人工读取，因此不可避免地会存在一定误差，降低测量精度；(3)在记录各测压管水头的同时，还需要记录渗透量，现有的技术通过量筒测定，进一步增加了同一时刻读数的工作量，降低动态系数测定结果的可靠性。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中因为不能同时记录所有测压管数据、渗透量数据造成不能准确测量出渗透系数与渗透量之间的动态关系问题，提供一种渗透系数测量装置，能够准确测量出渗透系数与渗透量之间的动态关系，从而测量出较高精度的土体渗透系数。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种渗透系数测量装置，包括测量主体，所述测量主体的测压口连接测压管，其特征在于：该渗透系数测量装置还包括，
6.图像采集部件，其用于采集所述测压管内水头位置的图像信息；
7.称量部件，其用于称量从所述测量主体出水口处排出的出水重量；
8.测量主机，所述测量主机同时与所述图像采集部件和称量部件连接，其根据所述测压管内水头位置的图像信息和所述测量主体的出水重量测定出所述测量主体内土体的渗透系数。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述测压管内设有水头位置标识部件。
10.在本实用新型的一个实施例中，所述水头位置标识部件设置为红色标记油墨，所述红色标记油墨滴入所述测压管内。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述测压管支撑于背板上，所述背板上位于所述测压管的周围设置有标记线。
12.在本实用新型的一个实施例中，所述测量主体包含的多个所述测压管均支撑于所述背板上，且所述多个测压管规则排布。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述图像采集部件包括摄像机，所述摄像机周期性的采集所述测压管内水头位置的图像信息。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述图像采集部件还包括补光器，所述补光器用于向所述测压管方向投射光源。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述称量部件包括电子称，所述电子称持续称量所述测量主体的出水重量。
16.在本实用新型的一个实施例中，所述电子称的数据输出接口连接所述测量主机，所述测量主机周期性的获取所述电子秤的称量数据。
17.在本实用新型的一个实施例中，该渗透系数测量装置还包括显示部件，所述显示部件连接测量主机，其用于在线显示所述测量主体内土体的渗透系数。
18.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
19.本实用新型所述的渗透系数测量装置，包括图像采集部件，用于采集测压管内水头位置的图像信息；称量部件，用于测量从测量主体出水口处排出的出水重量；测量主机同时连接所述图像采集部件和称量部件，所述测量主机根据测压管内水头位置的图像信息识别出测压管内水头位置，根据所述测量主体的出水重量计算出渗透量和渗流速度，最终根据水头位置、渗透量和渗流速度计算出测量主体内土体的渗透系数，以及测量出渗透系数与渗透量之间的动态关系。所述的渗透系数测量装置能够准确测量出渗透系数与渗透量之间的动态关系，从而测量出较高精度的土体渗透系数。
附图说明
20.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
21.图1为本实用新型优选实施例中渗透系数测量装置的结构框图；
22.图2为如图1所示渗透系数测量装置中测量主体的结构图。
23.说明书附图标记说明：
24.2-测量主体，4-测压管，6-水头位置标识部件；
25.10-图像采集部件；
26.20-称量部件；
27.30-测量主机；
28.40-背板，41-标记线；
29.50-显示部件。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
31.本实用新型公开一种渗透系数测量装置，参照图2所示，包括由筒体、进水机构、排水机构和测压管4构成的测量主体2，所述筒体具有进水口、排水口和侧压口，需要测量渗透系数的土体填实入筒体内，所述进水机构和排水机构分别连接所述筒体的进水口和出水口，向筒体内进水的同时从出水口排水，所述测压管4连接测压口，渗透至土体内的水在压力作用下进入所述测压管4内，根据所述测压管4内水头位置能够测算出水力坡降i，水力坡降i表征单位渗流路径上的能量损失；通过测量排水口处的出水量测算出土体的渗流速度υ，渗流速度υ表征谁在土体中发生渗流时，单位时间流过单位渗流截面的流量，测算出水力坡降i和渗流速度υ后，基于以下式1求解计算出土体渗透系数k：
[0032][0033]
参照图1所示，所述的渗透系数测量装置还包括图像采集部件10，用于采集所述测压管内水头位置的图像信息；称量部件20，用于称量从所述测量主体出水口处排出的出水重量；测量主机30，所述测量主机30同时与所述图像采集部件10和称量部件20连接，所述测量主机30根据所述测压管4内水头位置的图像信息和所述测量主体2的出水重量测定出所述测量主体2内土体的渗透系数。
[0034]
所述的渗透系数测量装置，包括图像采集部件10，用于采集测压管4内水头位置的图像信息；称量部件20，用于测量从测量主体2出水口处排出的出水重量；测量主机30，所述测量主机30同时连接所述图像采集部件10和称量部件20，所述测量主机30根据测压管4内水头位置的图像信息识别出测压管4内水头位置，根据所述测量主体2的出水重量计算出渗透量和渗流速度，最终根据水头位置、渗透量和渗流速度计算出测量主体2内土体的渗透系数，以及测量出渗透系数与渗透量之间的动态关系。所述的渗透系数测量装置能够准确测量出渗透系数与渗透量之间的动态关系，从而测量出较高精度的土体渗透系数。
[0035]
所述的渗透系数测量装置，所述图像采集部件10能够同时刻获取多组测压管的水头位置，所述称量部件20可以与所述图像采集部件10同步获取出水重量，完全解决读数过程中的同步性问题，从技术上保证了所有数据都在同一时刻读取，为分析渗透系数，以及渗透系数与渗透量之间的动态关系提供了途径。同时，可以满足测量过程中布置更多测压管的需求，相比较于传统的手工读数，不仅减小实验人员的工作量，而且由于实验数据是通过图像识别自动读取，准确性更高。另一方面所述图像采集部件10自动采集数据，数据读取频率更高，即提高了数据采集率，利于分析一些渗透系数变化较快的工况下的渗透系数测量。
[0036]
为了易于识别水头位置，所述测压管4内设有水头位置标识部件6，通过水头位置标识部件6能够快速、准确的识别出水头位置；具体的，所述水头位置标识部件6设置为红色标记油墨，所述红色标记油墨滴入所述测压管内，优选使用低粘度(放置油墨黏在测压管管壁上)、低密度(使油墨漂浮在水面上)的红油，易于识别测压管水头位置。
[0037]
参照图2所示，所述测压管4支撑于背板40上，所述背板40上位于所述测压管4的周围设置有标记线41，通过设置标记线41，方便后续的边缘检测、四边形校正及距离参照，从而准确地获取水头的相对位置。当使用多组测压管4时，所述多组测压管均支撑于所述背板
40，且所述多组测压管规则排布。
[0038]
参照图1所示，所述图像采集部件包括摄像机和补光器，所述摄像机周期性的采集所述测压管4内水头位置的图像信息，所述摄像机拍摄的图像信息传输至所述测量主机30，一种方式下，主动调节摄像机的摄像周期实现周期性采集图像信息；另一种方式下，所述摄像机连续摄像，所述测量主机30周期性的录入图像信息，实现周期性采集图像信息。为了避免外接环境光变化对图像采集、图像识别造成影响，所述图像采集部件10还包括补光器，所述补光器用于向所述测压管4方向投射光源补光。
[0039]
所述称量部件20包括电子秤，实际使用过程中，所述测量主体2排水口通过水管连接至储水器中，储水器置于所述电子秤上，在线持续称量储水器内出水量，以及出水量变化。所述电子秤的数据输出接口连接所述测量主机30，所述测量主机30周期性的获取所述电子秤的称量数据。可以控制获取称量数据和获取图像信息的周期同步一致，从而实现同步获取水头位置和渗透量，确保具有较高的测量精度。
[0040]
所述渗透系数测量装置还包括显示部件50，所述显示部件50连接测量主机30，用于在线显示所述测量主体2内土体的渗透系数，以及在线显示渗透系数与渗透量之间的动态变化关系。
[0041]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。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变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。