一种原位测定土壤水分入渗和饱和导水率的入渗仪

1.本发明涉及土壤物理学技术领域，尤其涉及一种原位测定土壤水分入渗和饱和导水率的入渗仪。


背景技术：

2.水分进入土壤的速率称为土壤入渗率，土壤入渗是降雨和地表水渗入土壤的过程，是连接降雨、地表水、土壤水和地下水的水文循环的重要组成部分。土壤入渗是影响流域水量平衡的基本生态过程，它在一系列生态水文过程中起着重要作用，包括土壤水对植物生长的有效性、溶质运移、养分迁移、径流生成和土壤侵蚀。饱和导水率是土壤传输水的能力的量度，饱和导水率是传输水的重要土壤性质，对土壤其他性质和水文过程产生很多影响。
3.测定土壤入渗率和饱和导水率的方法有很多，室内测定法需要在野外取原状土，对土壤扰动较大；原位法包括双环入渗法，单环入渗法，盘式入渗法等，双环法和单环法操作简单，但铁环内壁对土壤造成一定的扰动，水分随着铁环内壁下渗，对试验结果的准确性有一定的影响,盘式入渗法是常见的一种方法之一，对土壤的扰动非常小，并且入渗读数准确,但以往的盘式入渗仪通常有俩部分组成，即储水管和马氏瓶，俩部分需要通过橡胶管的连接，携带麻烦，而且不能进行自动测量,盘式入渗进行试验时，需要下垫面水平，在有坡度的土壤上面运用时，对分开的俩部分结构有相当大的考验,在进行土壤入渗率和饱和导水率测量时费时费力。
4.因此设计一种一体化便捷型的入渗仪来实现对土壤入渗率和饱和导水率的准确测量是很有必要的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种原位测定土壤水分入渗和饱和导水率的入渗仪，解决了上述提到的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原位测定土壤水分入渗和饱和导水率的入渗仪，包括负压管、排气管、排水管、负压刻度尺、自动读数水位传感器、供水圆管、固定环、圆盘底座、形圈、出水孔，所述排气管顶端贯穿负压管和大气连通，所述排水管连接负压管和供水圆管，所述圆盘底座通过形圈和供水圆管设置为可拆卸式紧密连接，所述出水孔由若干小孔组成并贯穿开设在圆盘底座底部，所述负压管固定安装在供水圆管上端，所述自动读数水位传感器安装在供水圆管内部。
7.优选的，所述负压管、排气管、排水管、供水圆管均为有机玻璃制成。
8.优选的，所述负压管和供水圆管的内径为5cm，负压管高为12cm，供水圆管的高为28.4cm，所述排气管和排水管的内径为0.6cm，所述出水孔均内径均为0.2cm。
9.优选的，还包括有测量方法，所述测量方法步骤如下：
10.s1:通过排气管向负压管注水，水位高度代表负压高度；
11.s2:完成s1后，大拇指按住排气管将入渗仪反转，从底部向供水圆管注满水，然后在圆盘底座底部覆盖一层纱布；
12.s3:整平实验点地表，去除实验点地表植被，铺一层薄层细沙，然后将入渗仪缓慢放置在细沙表面，打开自动读数水位传感器，直至入渗稳定；
13.s4:计算原状土饱和导水率ks的公式为
[0014][0015]
其中，ks为土壤饱和导水率，qx(hf)为不同负压水头下的稳定入渗率，r为圆盘入渗半径，a是表征孔隙分布的gardner常数(1cm-1
)；
[0016]
s5:通过非线性拟合s4中的公式，计算土壤饱和导水率ks。
[0017]
优选的，所述负压刻度尺开设在负压管表面。
[0018]
优选的，所述排水管通过固定环固定安装在供水圆管内部。
[0019]
与相关技术相比较，本发明提供的一种原位测定土壤水分入渗和饱和导水率的入渗仪具有如下有益效果：
[0020]
本发明提供一种原位测定土壤水分入渗和饱和导水率的入渗仪，通过以负压为-9cm、-6cm、-3cm和0cm为例，准备入渗仪，纱布，白砂，洗耳球和充足的水确定试验点后，首先将试验点整平铺好一层白沙，保证圆盘底座和土壤紧密连接，将准备的纱布浸湿，设置好自动读数水位传感器自动读数的时间间隔，然后用洗耳球吸水后通过排气管加水进入负压管，从排气管底部开始数，高度为9cm，则负压为-9cm，负压确定后，拆卸圆盘底座，给供水圆管加水，加满后将圆盘底座和供水圆管紧密连接，将浸湿的纱布平整的覆盖在圆盘底座底部，缓慢把入渗仪放在白砂上，开始入渗，-9cm下记录的水位高度连续5次相同时间间隔内不发生变化，则视为达到稳定入渗状态，将负压依次换成-6cm、-3cm和0cm，重复以上操作，即获得4个负压水头的稳定入渗率，该入渗仪结构简单，使用方便，在进行测量时对土壤扰动非常小，携带方便，并且能够进行自动读数，省时省力，有效的提高了测量效率，解决了目前现有的入渗仪以及测量方法对土壤扰动大，测量过程费时费力的问题。
附图说明
[0021]
图1为本发明的整体结构示意图；
[0022]
图2为本发明的出水孔结构俯视图；
[0023]
图3为本发明的实施例一中入渗率示意图。
[0024]
图中：1、负压管，2、排气管，3、排水管，4、负压刻度尺，5、自动读数水位传感器，6、供水圆管，7、固定环，8、圆盘底座，9、形圈，10、出水孔。
具体实施方式
[0025]
实施例：
[0026]
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案，包括负压管1、排气管2、排水管3、负压刻度尺4、自动读数水位传感器5、供水圆管6、固定环7、圆盘底座8、形圈9、出水孔10，排气管2顶端贯穿负压管1和大气连通，排水管3连接负压管1和供水圆管6，圆盘底座8通过形圈9和
供水圆管6设置为可拆卸式紧密连接，出水孔10由若干小孔组成并贯穿开设在圆盘底座8底部，负压管1固定安装在供水圆管6上端，自动读数水位传感器5安装在供水圆管6内部，负压管1、排气管2、排水管3、供水圆管6均为有机玻璃制成，负压管1和供水圆管6的内径为5cm，负压管1高为12cm，供水圆管6的高为28.4cm，排气管2和排水管3的内径为0.6cm，出水孔10均内径均为0.2cm，还包括有测量方法，测量方法步骤如下：
[0027]
s1:通过排气管2向负压管1注水，水位高度代表负压高度；
[0028]
s2:完成s1后，大拇指按住排气管2将入渗仪反转，从底部向供水圆管6注满水，然后在圆盘底座8底部覆盖一层纱布；
[0029]
s3:整平实验点地表，去除实验点地表植被，铺一层薄层细沙，然后将入渗仪缓慢放置在细沙表面，打开自动读数水位传感器5，直至入渗稳定；
[0030]
s4:计算原状土饱和导水率ks的公式为
[0031][0032]
其中，ks为土壤饱和导水率，qx(hf)为不同负压水头下的稳定入渗率，r为圆盘入渗半径，a是表征孔隙分布的gardner常数(1cm-1
)；
[0033]
s5:通过非线性拟合s4中的公式，计算土壤饱和导水率ks；
[0034]
负压刻度尺4开设在负压管1表面，排水管3通过固定环7固定安装在供水圆管6内部。
[0035]
本实施例中：以负压为-9cm、-6cm、-3cm和0cm为例，准备入渗仪，纱布，白砂，洗耳球和充足的水确定试验点后，首先将试验点整平铺好一层白沙，保证圆盘底座8和土壤紧密连接，将准备的纱布浸湿，设置好自动读数水位传感器5自动读数的时间间隔，然后用洗耳球吸水后通过排气管2加水进入负压管1，从排气管2底部开始数，高度为9cm，则负压为-9cm，负压确定后，拆卸圆盘底座8，给供水圆管6加水，加满后将圆盘底座8和供水圆管6紧密连接，将浸湿的纱布平整的覆盖在圆盘底座8底部，缓慢把入渗仪放在白砂上，开始入渗，-9cm下记录的水位高度连续5次相同时间间隔内不发生变化，则视为达到稳定入渗状态，将负压依次换成-6cm、-3cm和0cm，重复以上操作，即获得4个负压水头的稳定入渗率，该入渗仪结构简单，使用方便，在进行测量时对土壤扰动非常小，携带方便，并且能够进行自动读数，省时省力。
[0036]
工作原理：以负压为-9cm、-6cm、-3cm和0cm为例，准备入渗仪，纱布，白砂，洗耳球和充足的水确定试验点后，首先将试验点整平铺好一层白沙，保证圆盘底座8和土壤紧密连接，将准备的纱布浸湿，设置好自动读数水位传感器5自动读数的时间间隔，然后用洗耳球吸水后通过排气管2加水进入负压管1，从排气管2底部开始数，高度为9cm，则负压为-9cm，负压确定后，拆卸圆盘底座8，给供水圆管6加水，加满后将圆盘底座8和供水圆管6紧密连接，将浸湿的纱布平整的覆盖在圆盘底座8底部，缓慢把入渗仪放在白砂上，开始入渗，-9cm下记录的水位高度连续5次相同时间间隔内不发生变化，则视为达到稳定入渗状态，将负压依次换成-6cm、-3cm和0cm，重复以上操作，即获得4个负压水头的稳定入渗率，该入渗仪结构简单，使用方便，在进行测量时对土壤扰动非常小，携带方便，并且能够进行自动读数，省时省力。