專利名稱：巖土飽和入滲自動測定系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種巖土飽和入滲自動測定系統，主要應用于研究山地或平原在降雨或灌溉時地面水的入滲量和入滲過程，屬于農業節水蓄水的小型水文資料測定設備技術領域。
背景技術：
目前，應用于現場測定地面水飽和入滲到土壤中的裝置主要是“雙環入滲儀”，即采用兩個同心圓柱環，通過直接測定內環內的水位變化來計算入滲總量及入滲過程；或者將雙環入滲儀與馬氏瓶相連，通過觀測馬氏瓶的水位變化來計算不同時刻的入滲速率及入滲總量。第二種方法相對第一種方法，雖然實現了恒壓自動供水，但是，該方法仍未擺脫通過測定水位來計算入滲過程的傳統思路，無法對巖土的飽和入滲過程進行自動、連續、準確的測定。
發明內容
本發明的目的在于針對上述問題，根據動態水量原理，利用翻斗式自記量水技術，提出了一種通過供水循環、自動測定入滲流量的方法和系統，實現測定小流域水文地質的飽和入滲情況。
本發明的技術方案是這樣實現的這種巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于測定系統包括通過管路連接構成循環的供水裝置、雙環入滲裝置，流量測定儀組成，所述的雙環入滲裝置的出水口與翻斗式流量測定儀的進水口銜接，經流量測定儀流出的水通過水泵補充到供水裝置，通過計算單位時間進入和溢出入滲雙環中的水量之差得到地面水飽和入滲到巖土中的速率。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的流量測定儀由通過軸承和翻轉軸架持于支座上的兩個連體集水翻斗和固定于框架上的記數器構成，集水翻斗側面設置拉繩與記數器拉桿連接。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的流量測定儀的拉繩與拉桿之間設置滑輪。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的流量測定儀的兩個翻斗的夾角小于180°。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的流量測定儀框架底板上對應翻斗翻轉位置設置可調減震螺栓。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的流量測定儀的計數器拉桿設置復位彈簧。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的流量測定儀的計數器為拉動式自動進位遞加機械計數器。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的流量測定儀置于蓄水池之內，蓄水池通過供水管路和水泵與供水裝置連通。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的供水裝置由儲水箱和供水箱組成，供水箱設置浮球閥保持壓力恒定。
所述的巖土飽和入滲自動測定系統的供水箱與雙環入滲裝置之間設置控制閥。
本發明與目前所應用的測定方法和系統相比技術進步效果表現在改變了測定同心環內環的水位變化或馬氏瓶內水位變化的傳統思路，根據動態水量平衡原理，利用翻斗式流量計通過自動測定同心環的出口流量來測定入滲速率，使水文數據的自動監測成為可能，并且大大提高了測定精確度。本發明的測定系統結構簡單、運行管理方便。
圖1是本發明巖土飽和入滲自動測定系統示意2是本發明翻斗式流量測定儀的結構示意3是本發明浮球閥的放大中1、供水箱 2、浮球閥 2-1浮球 2-2、杠桿 2-3、閥堵3、儲水箱 4、水泵 5、雙環 6、漏斗 7、控制閥 8、蓄水池9、翻斗式流量測定儀 9-1、計數器框架 9-2、被測水流的出水口9-3、拉繩 9-4、計數器 9-5、復位彈簧 9-6、拉桿9-7、滑輪 9-8、集水翻斗 9-9、可調減震螺栓9-10、支座 9-11、翻轉軸具體實施方式
圖1所示，本發明的巖土飽和入滲自動測定系統主要由儲水箱3、恒壓供水箱1、兩個同心環5和翻斗式流量計9通過管路循環連接構成，采用兩個同心雙環控制入滲面，可有效避免了水分的側滲對垂直入滲的影響。系統的中雙環與供水箱的連接管路可敞開設置，便于與對供水箱的出口水流速進行標定，減少誤差。
在進行測定之前，首先根據巖土的物理性質，組略估計巖土的最大入滲速率，通過調節閥門7確定恒壓供水箱的出口流量Q1，以保證其在進行測定時雙環的出水口始終有水流出為原則；測定開始時啟動翻斗式流量計的計數器9-4并開始供水。水流通過漏斗6進入同心環5后，由于進入同心環的水流流量大于巖土的入滲流量，因此，將有一部分水流通過同心環的出水口流出，這部分水流將被翻斗式流量計進行時時監測。根據水量平衡原理，在同心環內環水位不變的情況下，單位時間內進入同心環內環的水量，應等于入滲到巖土中的水量與經過出水口流出同心環內環的水量之和，即有下面的公式Q1＝Q2+Q3(1)Q3＝Q1-Q2(2)V=αQ3S=αQ1-Q2S----(3)]]>式中V-入滲到巖土中的入滲速率，mm/hQ1-進入同心環的流量，ml/hQ2-流出同心環的流量，ml/hQ3-入滲到巖土中的流量，ml/hS-同心環內環的截面積，cm2α-折算系數，10圖2所示，本發明的流量測定儀主要由集水翻斗9-8驅動計數器9-4自動計數，集水翻斗的主要結構是由兩個互為反向設置的集水翻斗支撐于支座9-10的翻轉軸9-11上構成，雙環出水口即為翻斗流量測定儀9的進水口9-2，流出的水進入其中的一個集水翻斗9-8內，當水達到一定量時，集水翻斗9-8便會自動翻轉，安裝在集水翻斗側壁上的拉繩9-3就會拉動計數器拉桿9-6一次，同時，被測水流注入另一個集水翻斗內，從而保證水流監測的連續性。本發明的拉繩設置于翻斗的外側壁，每個翻斗設置1根拉繩3。
本發明采用的計數器為機械拉動自動進位遞加計數器，計數范圍0-99999，拉桿角度可以任意調整，拉桿在外力作用下每拉動一次，計數部分跳動一下，逢十進位，拉桿在外力撤銷后，在復位彈簧5的作用下回到原來的位置，掀動回零掀手數字全部復零，該計數器能受較強震動而不影響計數正確。
通過調整兩個翻斗設置的夾角，調節集水翻斗的容水量的平衡點，達到控制集水翻斗的翻轉頻率的目的。一般情況下兩個翻斗的夾角小于180°，可以設置在120-160°之間。實際應用中，還可以根據被監測流量的實際變化情況，重新調整以上參數，從而提高系統的測量精度。
本發明的流量測定儀9設置于蓄水池8之內，蓄水池的水可通過水泵循環使用，完成連續自動測定地面水飽和入滲資料的測定。
權利要求
1.巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于測定系統包括通過管路連接構成循環的供水裝置(1、3)、雙環入滲裝置(5)，流量測定儀(9)組成，所述的雙環入滲裝置的出水口與翻斗式流量測定儀(9)的進水口銜接，經流量測定儀流出的水通過水泵(4)補充到供水裝置(3)，通過計算單位時間進入和溢出入滲雙環中的水量之差得到地面水飽和入滲到巖土中的速率。
2.根據權利要求1所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述的流量測定儀(9)由通過軸承和翻轉軸(9-11)架持于支座(9-10)上的兩個連體集水翻斗(9-8)和固定于框架上的記數器(9-4)構成，集水翻斗側面設置拉繩(9-3)與記數器拉桿(9-6)連接。
3.根據權利要求2所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所屬流量測定儀(9)的拉繩與拉桿之間設置滑輪(9-7)。
4.根據權利要求2所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述流量測定儀的兩個翻斗(9-8)的夾角小于180°。
5.根據權利要求2所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述流量測定儀框架底板上對應翻斗翻轉位置設置可調減震螺栓(9-9)。
6.根據權利要求2所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述流量測定儀的計數器拉桿設置復位彈簧(9-5)。
7.根據權利要求6所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述流量測定儀的計數器為拉動式自動進位遞加機械計數器。
8.根據權利要求1所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述的流量測定儀置于蓄水池(8)之內，蓄水池(8)通過供水管路和水泵(4)與供水裝置連通。
9.根據權利要求1所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述的供水裝置由儲水箱(3)和供水箱(1)組成，供水箱(1)設置浮球閥(2)保持壓力恒定。
10.根據權利要求1所述的巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于所述的供水箱(1)與雙環入滲裝置之間設置控制閥(7)。
全文摘要
本發明提供一種巖土飽和入滲自動測定系統，其特征在于測定系統包括通過管路連接構成循環的供水裝置、雙環入滲裝置，流量測定儀組成，所述的雙環入滲裝置的出水口與翻斗式流量測定儀的進水口銜接，經流量測定儀流出的水通過水泵補充到供水裝置，通過計算單位時間進入和溢出入滲雙環中的水量之差得到地面水飽和入滲到巖土中的速率。本發明與目前所應用的測定方法相比技術進步效果表現在改變了測定同心環內環的水位變化或馬氏瓶內水位變化的傳統思路，根據動態水量平衡原理，利用翻斗式流量計通過自動測定同心環的出口流量來測定入滲速率，使水文數據的自動監測成為可能，并且大大提高了測定精確度。本發明的測定系統結構簡單、運行管理方便。
文檔編號G01N13/04GK1598533SQ20041001247
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月9日 優先權日2004年8月9日
發明者曹建生, 張萬軍 申請人:中國科學院遺傳與發育生物學研究所