專利名稱：一種用于地層的垂向入滲速度測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于地下水科學與工程技術領域，涉及一種地下水試驗裝置，尤其是 涉及一種用于地層的垂向入滲速度測量儀。
背景技術：
滲水試驗是水文地質工作的一項基本野外試驗工作。試驗的目的在于獲取為計算 大氣降水、灌溉水、河流、渠水及暫時性表流等對地下水補給所需的垂向入滲速度。傳統的 垂向入滲速度測量采用雙環試驗法，外環與內環均采用厚度約為1mm的薄鋼板制作，試驗 時將外環插入地表下約10cm，內環置于外環的中央，亦插入地表下約10cm。試驗時采用人 工或馬里奧特瓶向外環不斷地供水，并保持某一水位高度，同時也向內環加水，保持內環水 位與外環水位同高，記錄At內向內環加入的水量q，假定內環的面積為A，則垂向入滲速度
V = -^—a MxA現有技術中雙環試驗法存在的缺陷和不足是操作性較差，尤其是向環中加水并 保持一定的水位、同時還要記錄向內環加入多少水量時，難于掌握，導致所得垂向入滲速度
精度差。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種用于 地層的垂向入滲速度測量儀，其結構簡單，設計新穎合理，實現方便，使用操作便捷，測量精 度高，測量成本低，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種用于地層的垂向入滲 速度測量儀，其特征在于包括內環筒、套裝在內環筒外的外環筒、給外環筒內供水的外環 筒供水裝置、給內環筒內供水的內環筒供水桶和用于采集試驗數據的測試板，所述內環筒 供水桶的容積與所述內環筒的容積相等，所述測試板包括倒U型玻璃三通管和固定在倒U 型玻璃三通管后方且用于對倒U型玻璃三通管內的水位進行測量的測試標尺；所述內環筒 為無底有蓋式半封閉結構，所述外環筒為無底無蓋式開口結構，所述內環筒的頂部側壁上 設置有內環筒進水口且通過內環筒供水管與設置在內環筒供水桶底部的供水桶出水口相 連，靠近所述供水桶出水口處的內環筒供水管上設置有內環筒供水閥門，所述內環筒的頂 端設置有內環筒出水口且通過內環筒出水管與倒U型玻璃三通管底端的A管管口相連，所 述外環筒的一側筒壁上設置有用于供內環筒供水管通過的內環筒供水管接口和多個用于 供水排出的溢流口，所述溢流口上設置有溢流管和溢流閥門，所述內環筒供水管接口位于 所述溢流口的下方，所述外環筒的另一側筒壁上設置有外環筒出水口和供內環筒出水管通 過的內環筒出水管接口，所述外環筒出水口位于所述內環筒出水管接口的下方且通過外環 筒出水管與倒U型玻璃三通管底端的B管管口相連，所述倒U型玻璃三通管拱形頂端的管 口處設置有三通管閥門。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述外環筒供水裝置為設置在外環筒上方的水龍頭或水桶。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述內環筒的下部乏 圓柱形，所述內環筒的上部為圓錐形，所述內環筒內部的直徑為0. lm 0. 25m。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述外環筒為圓柱形 所述外環筒內部的直徑為0. 5m 0. 7m。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述外環筒內部的1 徑為 0. 618m。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述內環筒、外環筒承 內環筒供水桶均由厚度為1mm 2mm的鋼材制成。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述倒u型玻璃三3 管的直徑為8mm 10mm。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述測試標尺為毫對 級精度的標尺。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述溢流口、溢流管承 溢流閥門的數量均為2 6個。上述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述溢流口、溢流管承 溢流閥門的數量均為4個。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、本實用新型的結構簡單，設計新穎合理，實現方便。2、本實用新型的使用操作便捷，能夠方便地測得垂向入滲速度，還可以方便地對 得垂向入滲速度與水層厚度的關系。3、本實用新型在操作時，外環筒內水位可以方便地通過溢流口、溢流管和溢流P 門進行控制且控制精度高，測試標尺為毫米級精度的標尺，整個垂向入滲速度測量儀的鋇
量精度高。4、本實用新型的實現成本低，能夠多次重復使用，降低了垂向入滲速度測量成本。5、本實用新型的實用性強，使用效果好，便于推廣使用。 綜上所述，本實用新型結構簡單，設計新穎合理，實現方便，使用操作便捷，測量I 度高，測量成本低，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型倒U型玻璃三通管的A管和B管中的水位動態曲線圖。附圖標記說明1-內環筒； 2-外環筒；3-外環筒供水裝置；4-內環筒供水桶；5-倒U型玻璃三通管；6-測試標尺；7-內環筒供水管；8-內環筒供水閥門；9-供內環筒出水管；10-溢流管； 11-溢流閥門；12-外環筒出水管；13-三通管閥門； 14-土壤。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括內環筒I、套裝在內環筒I外的外環筒2、給外環筒2 內供水的外環筒供水裝置3、給內環筒I內供水的內環筒供水桶4和用于采集試驗數據的 測試板，所述內環筒供水桶4的容積與所述內環筒I的容積相等，所述測試板包括倒U型玻 璃三通管5和固定在倒U型玻璃三通管5后方且用于對倒U型玻璃三通管5內的水位進行 測量的測試標尺6 ;所述內環筒I為無底有蓋式半封閉結構，所述外環筒2為無底無蓋式開 口結構，所述內環筒I的頂部側壁上設置有內環筒進水口且通過內環筒供水管7與設置在 內環筒供水桶4底部的供水桶出水口相連，靠近所述供水桶出水口處的內環筒供水管7上 設置有內環筒供水閥門8,所述內環筒I的頂端設置有內環筒出水口且通過內環筒出水管9 與倒U型玻璃三通管5底端的A管管口相連，所述外環筒2的一側筒壁上設置有用于供內 環筒供水管7通過的內環筒供水管接口和多個用于供水排出的溢流口，所述溢流口上設置 有溢流管10和溢流閥門11，所述內環筒供水管接口位于所述溢流口的下方，所述外環筒2 的另一側筒壁上設置有外環筒出水口和供內環筒出水管9通過的內環筒出水管接口，所述 外環筒出水口位于所述內環筒出水管接口的下方且通過外環筒出水管12與倒U型玻璃三 通管5底端的B管管口相連，所述倒U型玻璃三通管5拱形頂端的管口處設置有三通管閥 門13。如圖I所示，本實施例中，所述外環筒供水裝置3為設置在外環筒2上方的水龍頭 或水桶。所述內環筒I的下部為圓柱形，所述內環筒I的上部為圓錐形，所述內環筒I內 部的直徑為O. Im O. 25m。所述外環筒2為圓柱形，所述外環筒2內部的直徑為O. 5m O. 7m。具體地，所述外環筒2內部的直徑為O. 618m。如圖I所示，本實施例中，所述內環筒I、外環筒2和內環筒供水桶4均由厚度為 Imm 2mm的鋼材制成。所述倒U型玻璃三通管5的直徑為8mm 10mm。所述測試標尺6 為毫米級精度的標尺。如圖I所示，本實施例中，所述溢流口、溢流管10和溢流閥門11的數量均為2 6個。具體地，所述溢流口、溢流管10和溢流閥門11的數量均為4個。本實用新型的工作過程是試驗的準備工作I、將內環筒I插入土壤14中約O. 2m O. 3m(視土壤14情況也可減小到O. Im)；2、將外環筒2也插入土壤14中約O. 2m O. 3m,視土壤14情況與外環筒2內的水 位高低，在外環筒2外圍接觸土壤14處置入粘土或海帶；3、在適當高度處放置外環筒供水裝置3、內環筒供水桶4和測試板，具體可采用三 角架來實現；4、用內環筒供水管7將內環筒供水桶4的供水桶出水口與內環筒I的內環筒進水 口相連，用內環筒出水管9將內環筒I的內環筒出水口與倒U型玻璃三通管5底端的A管 管口相連，用外環筒出水管12將外環筒2的外環筒出水口與倒U型玻璃三通管5底端的B 管管口相連；試驗工作I、打開位于外環筒2 —側筒壁上其中一個溢流口處溢流管10上的溢流閥門11，例如位于C-C位置處的溢流閥門11，其余幾個溢流閥門11全部關閉，向外環筒2內加水，直至 C-C，多余的水從打開的溢流閥門11中排出；2、打開三通管閥門13和內環筒供水閥門8，向內環筒供水桶4中加水，比如加至 E-E，內環筒供水桶4中的水通過內環筒供水管7流入內環筒1中，內環筒1中的水再通過內 環筒出水管9和倒U型玻璃三通管5底端的A管管口流入倒U型玻璃三通管5的A管中， 此時注意觀察，U型玻璃三通管5的A管中將有氣泡上升并通過倒U型玻璃三通管5拱形 頂端的管口逸出，此時慢慢加水維持內環筒供水桶4中的水位在E-E附近；3、試驗步驟(1)關閉三通管閥門13;(2)停止向內環筒供水桶4中加水；(3)繼續向外環筒2內加水，維持外環筒2內的水位在C-C位置；(4)停止向內環筒供水桶4中加水后，U型玻璃三通管5的A管中的水位將隨著內 環筒供水桶4中的水位從E-E面向下運移且通過D-D面(與C-C面同高)繼續向下運移而 變化，變化的信息在測試標尺6上可以讀出，由于三通管閥門13已關閉，U型玻璃三通管5 的A管中的水位下降，U型玻璃三通管5的B管中的水位必定上升；(5)通過測試標尺6讀取數據，記錄U型玻璃三通管5的A管中的水位下降、B管 中的水位上升的動態過程，繪制A管和B管中的水位高度h隨時間t變化的水位動態曲線 圖；(6)內環筒供水桶4中水位基本下降至桶底，C-C高度的試驗工作結束。4、數據處理(1)與外環筒2某高度水位相應的垂向入滲速度的計算如圖2所示，將A管和B 管中的水位高度h隨時間t變化的曲線表示成方程hA = aA+bAln (t0+t) t ^ 0hB = aB+bBln (t0+t) t ^ 0其中，bA = bB,待定常數僅為aA、aB、tpbj或匕)。這些待定常數都可以利用觀測 數據按最小二乘法求得。求得兩曲線方程后就可求得兩曲線的交點，兩曲線在交點處(tp，hj)的斜率以V表 示，則垂向入滲速度\為2V。(2)同理，可求得垂向入滲速度與水層厚度H(外環筒2中的水位)的關系。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍 屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于包括內環筒(1)、套裝在內環筒 (1)外的外環筒(2)、給外環筒⑵內供水的外環筒供水裝置(3)、給內環筒⑴內供水的內 環筒供水桶(4)和用于采集試驗數據的測試板，所述內環筒供水桶(4)的容積與所述內環 筒(1)的容積相等，所述測試板包括倒U型玻璃三通管(5)和固定在倒U型玻璃三通管(5) 后方且用于對倒U型玻璃三通管(5)內的水位進行測量的測試標尺(6);所述內環筒(1) 為無底有蓋式半封閉結構，所述外環筒(2)為無底無蓋式開口結構，所述內環筒(1)的頂部 側壁上設置有內環筒進水口且通過內環筒供水管(7)與設置在內環筒供水桶(4)底部的供 水桶出水口相連，靠近所述供水桶出水口處的內環筒供水管(7)上設置有內環筒供水閥門 (8)，所述內環筒(1)的頂端設置有內環筒出水口且通過內環筒出水管(9)與倒U型玻璃三 通管(5)底端的A管管口相連，所述外環筒⑵的一側筒壁上設置有用于供內環筒供水管 (7)通過的內環筒供水管接口和多個用于供水排出的溢流口，所述溢流口上設置有溢流管 (10)和溢流閥門(11)，所述內環筒供水管接口位于所述溢流口的下方，所述外環筒(2)的 另一側筒壁上設置有外環筒出水口和供內環筒出水管(9)通過的內環筒出水管接口，所述 外環筒出水口位于所述內環筒出水管接口的下方且通過外環筒出水管(12)與倒U型玻璃 三通管(5)底端的B管管口相連，所述倒U型玻璃三通管(5)拱形頂端的管口處設置有三 通管閥門(13)。
2.按照權利要求1所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述外 環筒供水裝置(3)為設置在外環筒(2)上方的水龍頭或水桶。
3.按照權利要求1或2所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所 述內環筒(1)的下部為圓柱形，所述內環筒(1)的上部為圓錐形，所述內環筒(1)內部的直 徑為 0. lm 0. 25m。
4.按照權利要求1或2所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所 述外環筒(2)為圓柱形，所述外環筒(2)內部的直徑為0. 5m 0. 7m。
5.按照權利要求4所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述外 環筒(2)內部的直徑為0.618m。
6.按照權利要求1或2所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所 述內環筒(1)、外環筒⑵和內環筒供水桶⑷均由厚度為1mm 2mm的鋼材制成。
7.按照權利要求1或2所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所 述倒U型玻璃三通管(5)的直徑為8mm 10mm。
8.按照權利要求1或2所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所 述測試標尺(6)為毫米級精度的標尺。
9.按照權利要求1或2所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所 述溢流口、溢流管(10)和溢流閥門(11)的數量均為2 6個。
10.按照權利要求9所述的一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，其特征在于所述溢 流口、溢流管(10)和溢流閥門(11)的數量均為4個。
專利摘要本實用新型公開了一種用于地層的垂向入滲速度測量儀，包括內環筒、外環筒、外環筒供水裝置、內環筒供水桶和測試板，測試板包括倒U型玻璃三通管和測試標尺；內環筒的頂部側壁上設置有內環筒進水口且通過內環筒供水管與內環筒供水桶的供水桶出水口相連，內環筒的頂端設置有內環筒出水口且通過內環筒出水管與倒U型玻璃三通管底端的A管管口相連，外環筒的一側筒壁上設置有內環筒供水管接口和多個溢流口，外環筒的另一側筒壁上設置有外環筒出水口和內環筒出水管接口，外環筒出水口通過外環筒出水管與倒U型玻璃三通管底端的B管管口相連。本實用新型結構簡單，設計新穎合理，使用操作便捷，測量精度高，測量成本低，實用性強，便于推廣使用。
文檔編號G01N15/08GK202442943SQ201220063550
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月26日 優先權日2012年2月26日
發明者孫雄, 李俊亭, 武選民, 王恩志, 王文科 申請人:長安大學