專利名稱：雙環土壤入滲徑流測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于測定土壤入滲率儀器，特別是適用于科研實驗中對土壤 入滲與徑流率進行定量分析的測量儀器。
背景技術：
入滲是指自然降水或人為給水后地表水分進入土壤的過程，是自然界水循環 中的重要環節。土壤入滲性能是土壤的固有屬性，在入滲過程中，土壤入滲率隨 著時間的推進不斷降低，最后趨于穩定，達到穩定入滲率。土壤的穩定入滲率與 土壤飽和導水率相等或相近。當供水強度大于土壤入滲性能時，水分進入土壤的 過程受土壤入滲性能控制，同時地表產生徑流；當供水強度小于土壤入滲性能時， 水分進入土壤的速度由供水強度決定。因此，為了測定土壤真實、準確的入滲性 能，在實驗中必須保證穩定的供水強度。
目前測定土壤入滲率的方法主要有圓盤入滲儀法、雙環法、人工降雨法等。 圓盤入滲儀法主要利用初始入滲速率和穩定入滲速率來區分受毛細管力及 重力所控制的土壤入滲流。但其缺點是對圓盤的氣密性要求較高，且在測量過程 中沒有類似雙環入滲儀外環的保護，容易發生側漏，影響實驗的測量精度。雙環 法，與圓盤入滲儀法相比，增加了外環的保護，有效地避免了側漏。但由于環內 盛水，水頭的不穩定性造成入滲率的變化較大，不能很好地模擬實際降雨效果； 此外，由于雙環頂部為開放式(便于讀數)，在入滲過程中環內水分同時蒸發， 造成測量的準確性較差。而對于已有的恒水頭雙環入滲儀，雖然提高了測量準確 性，卻不能測定地表徑流值。人工降雨法是通過人工降雨裝置來模擬天然降雨， 在降雨強度保持不變的情況下，觀測地表徑流過程，通過人工降雨量和觀測徑流 量來獲取土壤入滲性能。但該方法需要建立實驗區隔水圍墻，且所使用的實驗設 備較復雜，占用空間大，不便于攜帶和操作，實驗準備時間長，耗水量也很大。
實用新型內容
本實用新型的目的是針對現有技術的缺點進行改進而提供一種雙環土壤入 滲徑流測量儀，以使實驗設備結構簡單，操作簡便，實驗時間短，耗水量小，重 要的是可較為準確地同時測量入滲和徑流速率。本新型的目的是這樣實現的 一種雙環土壤入滲徑流測量儀，儲水箱上設有 刻度尺，位于儲水箱下方有恒水器，儲水箱底部的出水管上設有用作使恒水器內 水位保持在恒水線的流量控制閥，且流量控制閥的出水口位于恒水線以下，恒水 器底部的出水管上設有出水閥，出水閥下方設有灑水盤，灑水盤上均布開有滲水 孔；還具有位于灑水盤下方、沿同軸線設置、使用時下部插入地表的內環和外環， 使用時用作置于地表上、收集徑流量的導管的內端經外環和內環上的孔伸入內環 以內，導管外端伸入位于下方的燒杯之中。
與現有技術相比，本新型的有益效果是
設備結構簡單、操作簡便、耗時短、耗水量少，能較為準確地同時測定入滲 和徑流速率。
進行實驗測量時，需要將儀器在實驗區域外進行調試。首先，將水從活塞口 加入，此時儲水箱下方的閥門處于關閉狀態。加滿水后，蓋緊活塞口 (必要時可 在活塞周圍涂少許凡士林)，此時打開儲水箱下方的閥門，讓恒水器蓄水，同時 保持恒水器下方的閥門處于關閉狀態，直到恒水器的水面達到恒水線。由于上層 儲水箱的活塞密封，容器外部大氣壓強和內部氣液壓強之和相互平衡，液體停止 向下流動，除非有外部氣體從導管進入。當恒水器的液面高度達到恒水線之后， 此時可以打開恒水器下方的閥門，調節實驗中大致所需的模擬降雨量，記錄下閥 門的開啟程度。調試完后，關閉閥門，將儀器移到安置好的內、外環的頂端，同 時放置好引流管和燒杯，就可以開始實驗測量了。實驗開始后，先記錄下儲水箱 的啟始讀數，按先前記錄下的恒水器閥門開啟程度打開閥門。當土壤表面的導管 有水流入燒杯中時，此時可以開始測量徑流量，此時須記錄下燒杯中的水量，每 隔一段時間(約3分鐘)記錄一次燒杯的讀數， 一般持續測量l小時即可。此時
關閉恒水器下方的閥門，再次記錄下儲水箱的水位讀數，完成實驗測量。實驗中 準確的模擬降雨量通過兩次儲水箱的讀數來確定，而徑流量是通過對液體體積的 間接測量而得到，還需要根據實際的測量面積進行數值上的轉換，入滲率則是由 前兩者之間的差值得到。
本新型特別適用于科研實驗中對土壤入滲與徑流速率進行定量分析。
圖l是本新型的結構圖2是圖1所示灑水盤的俯視圖。
具體實施方式
圖1示出，儲水箱1上設有刻度尺2，位于儲水箱1下方有恒水器7，儲水 箱底部的出水管上設有用作使恒水器內水位保持在恒水線6的流量控制閥4，且 流量控制閥的出水口位于恒水線以下，恒水器7底部的出水管上設有出水閥8，
出水閥下方設有灑水盤9，灑水盤上均布開有滲水孔；還具有位于灑水盤下方、
沿同軸線設置、使用時下部插入地表12的內環10和外環11，使用時用作置于 地表上、收集徑流量的導管13的內端經外環和內環上的孔伸入內環以內，外環 和內環的孔上可設置橡膠套(圖中未示出)， 一方面便于抽插導管，另一方面起 密封作用。導管外端伸入位于下方的燒杯14之中。儲水箱1頂部設有加水口， 加水口上設置有活塞蓋3。恒水器7位于恒水線上方的側壁上設置有圓形窗口 5。 恒水器7下方側壁上設有圓形窗口 5a，以便調節恒水器下方出水閥8的開啟。 實施例1:
帶刻度尺的上部儲水箱，儲水箱為圓筒體，直徑30cm (下文中直徑均指內 徑)，高50cm，可以為測量提供足夠的水量，帶一個透明刻度尺，精度為腿級， 用于測量讀數。儲水箱頂部有一開口用于加水，用一個活塞3加以密封，底部帶 一根導管可將水引入恒水器，且導管上帶有流量控制閥門，用于實驗開始時的儲 水控制。恒水器為圓筒體，直徑30cm，高10 20cm，其中導管口在恒水器高度 約3/4處。測量時，恒水器水位一直恒定在此處(恒水線位置)，提供恒定的水 壓和較高的模擬降雨量上限，恒水器高于水面的部分有一個直徑3 5cm的圓形 窗口，有兩個作用其一是通過該窗口觀察恒水器蓄水情況，且調節儲水箱閥門 開啟程度；其二是讓恒水器與外部大氣連通，使恒水器的水能夠順利的進入灑水 盤。恒水器下部通過一根導管與灑水盤相連，同樣，導管上帶有一個流量控制閥， 用于控制模擬降雨量的大小。灑水盤9是一個扁平狀的封閉容器，距土壤表面的 高度約為5 10cm，其下部均勻的分布著細小的滲水孔，直徑為1 2mm，孔洞之 間的相互間隔為10mm。為了模擬實際情況下土壤在接受降雨之后的實際入滲過 程，模擬降雨區域分為了內環區域和外環區域內環區域為直徑20cm的圓形區 域，是實驗的實際測量區域；外環區域為直徑30cm減去直徑20cm的內環同心圓 的環形區域(外環ll直徑為30cm，內環10直徑為20cm)，在測量中內、外環均 要向土壤中插入5 10cm，用于防止側滲并消除外部土壤環境對土壤的影響。另 外，在內環緊貼土壤表面的地方引出一根導管，并在低于地表的位置(通常挖掘 一小洞)放一只燒杯，用于測量土壤的徑流量。
權利要求1、一種雙環土壤入滲徑流測量儀，其特征是儲水箱(1)上設有刻度尺(2)，位于儲水箱(1)下方有恒水器(7)，儲水箱底部的出水管上設有用作使恒水器內水位保持在恒水線(6)的流量控制閥(4)，且流量控制閥的出水口位于恒水線以下，恒水器(7)底部的出水管上設有出水閥(8)，出水閥下方設有灑水盤(9)，灑水盤上均布開有滲水孔；還具有位于灑水盤下方、沿同軸線設置、使用時下部插入地表(12)的內環(10)和外環(11)，使用時用作置于地表上、收集徑流量的導管(13)的內端經外環和內環上的孔伸入內環以內，導管外端伸入位于下方的燒杯(14)之中。
2、 根據權利要求1所述雙環土壤入滲徑流測量儀，其特征是所述儲水箱(1)頂部設有加水口，加水口上設置有活塞蓋(3);外環(11)和內環(10) 上的孔上設置有便于導管(13)抽插的橡膠套。
3、 根據權利要求2所述雙環土壤入滲徑流測量儀，其特征是是所述恒水器(7)位于恒水線上方的側壁上設置有圓形窗口 (5)。
4、 根據權利要求3所述雙環土壤入滲徑流測量儀，其特征是所述儲水箱 (1)和恒水器(7)均為圓筒體，內徑均為①30cm，儲水箱高(D50cm，恒水器高10 20cm;外環(11)內徑為①30cm，內環(10)內徑為O20cm。
5、 根據權利要求4所述雙環土壤入滲徑流測量儀，其特征是所述灑水盤 上滲水孔的孔徑為1 2咖，孔距10mm。
專利摘要一種雙環土壤入滲徑流測量儀，屬用于測定土壤入滲速率和徑流速率的儀器。儲水箱上設有刻度尺，位于儲水箱下方有恒水器，儲水箱底部的出水管上設有用作使恒水器內水位保持在恒水線的流量控制閥，且流量控制閥的出水口位于恒水線以下，恒水器底部的出水管上設有出水閥，出水閥下方設有灑水盤，灑水盤上均布開有滲水孔；還具有位于灑水盤下方、沿同軸線設置、使用時下部插入地表的內環和外環，使用時用作置于地表上、收集徑流量的導管的內端經外環和內環上的孔伸入內環以內，導管外端伸入位于下方的燒杯之中。它具有結構簡單、操作簡便、耗水量小，能較為準確地同時測定土壤入滲速率和徑流速率。
文檔編號G01N15/08GK201340383SQ20092007900
公開日2009年11月4日 申請日期2009年2月12日 優先權日2009年2月12日
發明者張乾軼 申請人:張乾軼