一种室内模拟降雨入渗的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种室内模拟降雨入渗的试验装置，用于研究降水在非饱和土中的入渗规律，属于土壤水环境试验测试领域。
【背景技术】
[0002]降水在非饱和土中入渗的规律研究对城市绿化、防洪排涝、农业生产等各方面有着重要的意义。长期以来对降水在非饱和土中入渗的研究主要以室内模拟试验为主，或多或少都存在一些问题，如未对实验过程进行实时监测、试验装置不是封闭的、试验装置具有特殊边界等，这些因素均影响了试验的精确性，导致试验结果与实际情况差别较大。
【实用新型内容】
[0003]为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种室内模拟降雨在非饱和土中入渗的试验装置。
[0004]为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案:
[0005]一种室内模拟降雨入渗的试验装置，包括:用于容纳非饱和土的两端敞口的土柱筒、安装于所述土柱筒顶端的降雨装置、与所述降雨装置通过第一导管相连的注水装置、安装于所述土柱筒底端的水样收集装置、用于测量土壤含水率的数据采集装置以及向数据采集装置供电的电源；所述数据采集装置包括多组沿土柱筒纵向分布的时域反射仪，所述时域反射仪的三个探头伸入土壤内部以采集含水率数据，探头经信号线将测试数据传输至采集器。
[0006]优选地，前述注水装置为带刻度的马氏瓶，从而可以根据需求模拟降雨量。
[0007]优选地，前述降雨装置嵌装于土柱筒的顶端，并且在降雨装置的底部开设有多个降雨孔，降雨装置的顶部具有一外檐以更好地封闭土柱筒顶端，所述降雨孔处安装有针头，降雨从针头处落下。
[0008]更优选地，前述水样收集装置包括:安装于土柱筒底端的多孔板、覆盖于多孔板上的人工布、位于多孔板下方的导水器以及与导水器通过第二导管连通的蓄水容器，人工布的设置能够防止多孔板的孔口被土样堵塞，同时也不会影响雨水顺利流入导水器中。
[0009]具体地，前述土柱筒由有机玻璃制成。
[0010]进一步地，前述土柱筒的横截面形状为腰形，包括矩形部及对称分设于矩形部两侧的半圆部，所述半圆部的内直径为15cm，矩形部的长度为5cm，土柱筒高度为100cm。
[0011]更优选地，前述多个时域反射仪安装于矩形部的外壁，距离土柱筒顶部的高度分别为:19.5cm、27cm、37cm、52cm、67cm、82cm，以研究不同级配的夹砂层对降水在非饱和土中入渗规律的影响。
[0012]本实用新型的有益之处在于:本实用新型的室内模拟降雨在非饱和土中入渗的试验装置，结构简单、操作简便，该装置能够完全封闭、无特殊边界，进一步地，还能够保证时域反射仪(TDR)的三根探头处于同一土壤深度，从而保证了测量结果的准确，减小模拟试验的误差。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的一种室内模拟降雨入渗的试验装置的一个优选实施例的结构示意图；
[0014]图2是图1所示实施例的横截面结构示意图。
[0015]图中附图标记的含义:1、土柱筒，101、矩形部，102、半圆部，2、降雨装置，3、针头，4、第一导管，5、注水装置，501、刻度，6、电源，7、时域反射仪，701、探头，8、信号线，9、采集器，10、多孔板，11、人工布，12、导水器，13、第二导管，14、蓄水容器。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
[0017]参见图1，本实用新型的室内模拟降雨入渗的试验装置，包括:用于容纳非饱和土的两端敞口的土柱筒1、安装于土柱筒I顶端的降雨装置2、与降雨装置2通过第一导管4相连的注水装置5、安装于土柱筒I底端的水样收集装置、用于测量土壤含水率的数据采集装置以及向数据采集装置供电的电源6。
[0018]在本实施例中，如图2所示，土柱筒I的横截面形状为腰形，包括矩形部101及对称分设于矩形部101两侧的半圆部102，半圆部102的内直径为15cm，矩形部101的长度为5cm，土柱筒I的整体高度为100cm。数据采集装置包括多组沿土柱筒I纵向分布的时域反射仪7，为了保证时域反射仪7 (TDR)的三根探头701处于同一土壤深度，如图2所示，多个时域反射仪7安装于矩形部101的外壁上，时域反射仪7的三个探头701伸入土壤内部以采集含水率数据，探头701经信号线8将测试数据传输至采集器9。在本实施例中，6个时域反射仪7距离土柱筒I顶部的高度分别为:19.5cm、27cm、37cm、52cm、67cm、82cm，以研究不同级配的夹砂层对降水在非饱和土中入渗规律的影响。
[0019]具体地，注水装置5为带刻度501的马氏瓶，从而可以根据需求模拟降雨量。降雨装置2嵌装于土柱筒I的顶端，并且在降雨装置2的底部开设有多个降雨孔，降雨装置2的顶部具有一外檐以更好地封闭土柱筒I顶端，降雨孔处安装有针头3，降雨从针头3处落下，具有更真实的模拟效果。
[0020]水样收集装置包括:安装于土柱筒I底端的多孔板10 (厚度为25cm)、覆盖于多孔板10上的人工布11、位于多孔板10下方的导水器12以及与导水器12通过第二导管13连通的蓄水容器14，人工布11的设置能够防止多孔板10的孔口被土样堵塞，同时也不会影响雨水顺利流入导水器12中，渗透至底部的水被收集至蓄水容器14中。
[0021]为了更好地理解本实用新型，对该试验装置的操作过程简述如下:
[0022](I)在试验开始之前，将试验对象(一定级配的土体)准备好，在多孔板10上方覆一张人工布11，然后按照试验中设定的密实度填充于土柱筒I相应的层位中，填筑过程中按照图1所示，安装好含水率测量装置一一时域反射仪7，并用信号线8将其连接到采集器9 ；
[0023](2)按图1所示，将降雨装置2安装到土柱筒I的顶端，用第一导管4连接已经摆放到位的注水装置5，土柱筒I下端用第二导管13将水样收集装置导水器12与蓄水容器14相连；
[0024](3)试验开始时，向注水装置5中加入去离子水，使降雨装置2中降水强度满足要求且水位能在一分钟内稳定不变，通过注水装置5使降雨装置2保持此水位不变，然后将采集器9插头插入到220v电源6 ;
[0025](4)根据实验要求确定降水强度及时间，当然，实验前需确定注水装置5水位与降雨强度之间的关系。保持降雨装置2的针头3个数不变，选择不同水位，计算出对应的降雨强度，绘制“水位一降雨强度”图像，二者成正相关关系，可以拟合成一条直线，据此确定注水装置5水位；
[0026](5)由于非饱和土中水分运移速度较慢，要研究降雨中和降雨后两个阶段的试验现象及规律，实验一般要持续几个月。
[0027]综上，本实用新型的室内模拟降雨在非饱和土中入渗的试验装置，结构简单、操作简便，该装置能够完全封闭、无特殊边界，进一步地，还能够保证时域反射仪7 (TDR)的三根探头701处于同一土壤深度，从而保证了测量结果的准确，减小模拟试验的误差。
[0028]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，包括:用于容纳非饱和土的两端敞口的土柱筒、安装于所述土柱筒顶端的降雨装置、与所述降雨装置通过第一导管相连的注水装置、安装于所述土柱筒底端的水样收集装置、用于测量土壤含水率的数据采集装置以及向数据采集装置供电的电源；所述数据采集装置包括多组沿土柱筒纵向分布的时域反射仪，所述时域反射仪的三个探头伸入土壤内部以采集含水率数据，探头经信号线将测试数据传输至采集器。2.根据权利要求1所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述注水装置为带刻度的马氏瓶。3.根据权利要求1所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述降雨装置嵌装于土柱筒的顶端，并且在降雨装置的底部开设有多个降雨孔。4.根据权利要求3所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述降雨装置的顶部具有一外檐以封闭土柱筒顶端。5.根据权利要求3所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述降雨孔处安装有针头。6.根据权利要求1所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述水样收集装置包括:安装于土柱筒底端的多孔板、覆盖于多孔板上的人工布、位于多孔板下方的导水器以及与导水器通过第二导管连通的蓄水容器。7.根据权利要求1所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述土柱筒由有机玻璃制成。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述土柱筒的横截面形状为腰形，包括矩形部及对称分设于矩形部两侧的半圆部。9.根据权利要求8所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述半圆部的内直径为15cm，矩形部的长度为5cm，土柱筒高度为100cm。10.根据权利要求8所述的一种室内模拟降雨入渗的试验装置，其特征在于，所述多个时域反射仪安装于矩形部的外壁，距离土柱筒顶部的高度分别为:19.5cm、27cm、37cm、52cm、67cm、82cm，以研究不同级配的夹砂层对降水在非饱和土中入渗规律的影响。
【专利摘要】本实用新型公开了一种室内模拟降雨入渗的试验装置，包括：土柱筒、安装于所述土柱筒顶端的降雨装置、与降雨装置通过第一导管相连的注水装置、安装于土柱筒底端的水样收集装置、用于测量土壤含水率的数据采集装置以及向数据采集装置供电的电源；数据采集装置包括多组沿土柱筒纵向分布的时域反射仪，时域反射仪的三个探头伸入土壤内部以采集含水率数据，探头经信号线将测试数据传输至采集器。有益之处在于：本实用新型的室内模拟降雨在非饱和土中入渗的试验装置，结构简单、操作简便，该装置能够完全封闭、无特殊边界，进一步地，还能够保证时域反射仪（TDR）的三根探头处于同一土壤深度，从而保证了测量结果的准确，减小模拟试验的误差。
【IPC分类】G01N13/04, G01N15/08
【公开号】CN204945001
【申请号】CN201520732401
【发明人】张健, 陈建生, 詹泸成, 黄德文, 张家甫, 张敬锋, 张培
【申请人】河海大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月21日