CN104749083A - 可自动补水的常水头饱和渗透仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动补水的常水头饱和渗透仪，属于实验设备技术领域，包括水管b，水管b的一端连接水源供给装置，水管b的另一端与饱和渗透容器的底部相连，在水管b上还安装有能够感应并调节水源供给装置内部水压的压力感应装置。本发明的可自动补水的常水头饱和渗透仪，通过马氏瓶原理、水力学原理以及压力感应装置，达到自动补给水源的功能，有效解决了现有常水头渗透仪通过人工观察水位、人工补给水源易产生较大误差，导致实验结果精确度低的问题。

Description

可自动补水的常水头饱和渗透仪

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，具体涉及一种可自动补水的常水头饱和渗透仪。

背景技术

土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一，它是计算土壤剖面中水的通量和设计灌溉、排水***工程的一个重要土壤参数，也是水文模型中的重要参数，它的准确与否严重影响到模型的精度。对于室内实验方法一般有两种，常水头渗透实验和变水头渗透实验。变水头式渗透实验适用于渗透性较小的土，例如粘性土；常水头式渗透实验适用于渗透性较大的土，例如：粉土，粉壤土，砂壤土，砂土等，其适用范围更加广泛。

常水头渗透实验就是在整个实验过程中水头保持为常数的一种方法，一般水头不大于2m。目前，对于常水头式渗透仪，在水槽内注水至适量水位，利用连通器原理，通过观察仪器上与水槽相连并带有刻度的管子来读取水槽的水位变化，当水位达不到实验要求时，采用人为操作的方式补给水源。在这个过程中，需要通过肉眼去观察刻度来判断水位，这样会造成一定的误差；并且在人为补给水源的过程中需要边补给水源边观察刻度，也会造成一定的误差；此外，在补给水源的过程中人为的添加操作会使水位产生较大的波动，使得水头变化剧烈。而且人的反应时间以及操作过程会延迟更多时间，对实验造成更大的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自动补水的常水头饱和渗透仪，解决现有常水头渗透仪通过人工观察水位、人工补给水源易产生较大误差，导致实验结果精确度低的问题。

本发明所采用的技术方案是：可自动补水的常水头饱和渗透仪，包括水管b，水管b的一端连接水源供给装置，水管b的另一端与饱和渗透容器的底部相连，在水管b上还安装有能够感应并调节水源供给装置内部水压的压力感应装置。

本发明可自动补水的常水头饱和渗透仪的特点还在于：

水源供给装置由马氏瓶和马氏瓶下方连接的水箱组成，马氏瓶的上端设置有注水口，注水口通过橡胶塞进行封口，马氏瓶的外侧安装有气压调节阀，马氏瓶的底部设有出水口a，出水口a与水箱之间连接有通向水箱的水管a，在水管a上位于马氏瓶的底部与水箱的顶部之间设置有电磁阀。

马氏瓶的底部四角分别安装一根支杆，水箱的上端四角各安装一个卡槽，卡槽用于与马氏瓶底部四角的支杆对接。

水箱内部设置有缓冲槽，缓冲槽其中两个相对的表面与水箱固接，另外两个相对表面的外侧顶端均设置有三角堰，三角堰的底部连接有引流板，水管a通入缓冲槽的内部，水箱的底部设置有出水口b，出水口b与水管b的一端相连。

三角堰与引流板之间的夹角为150°+/-2°。

压力感应装置包括在水管b上安装的元件盒，元件盒内部安装有数显式压力传感器以及给元件盒提供电源的蓄电池，元件盒外部安装有开关按钮以及为蓄电池充电的电源接口；数显式压力传感器通过电线与电磁阀相连；水管b上还设置有开关a，开关a位于元件盒与饱和渗透容器之间。

数显式压力传感器是型号为MD-S800或QYK104或BD-802K的数显式压力传感器。

饱和渗透容器外部安装有出水管，出水管上安装有开关b，饱和渗透容器的底部还连接有排气管，排气管与水管b相连通，排气管上设置有开关c。

本发明的有益效果是：本发明的可自动补水的常水头饱和渗透仪，通过马氏瓶原理、水力学原理以及压力感应装置，达到自动补给水源的功能，有效解决了现有常水头渗透仪通过人工观察水位、人工补给水源易产生较大误差，导致实验结果精确度低的问题。

附图说明

图1为本发明可自动补水的常水头饱和渗透仪的结构示意图。

图中，1.水源供给装置，2.马氏瓶，3.气压调节阀，4.支杆，5.水管a，6.卡槽，7.引流板，8.出水口b，9.橡胶塞，10.注水口，11.出水口a，12.电磁阀，13.三角堰，14.缓冲槽，15.水箱，16.水管b，17.电线，18.元件盒，19.数显式压力传感器，20.开关按钮，21.蓄电池，22.电源接口，23.开关a，24.饱和渗透容器，25.开关b，26.出水管，27.开关c，28.排气管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的可自动补水的常水头饱和渗透仪，如图1所示，包括水源供给装置1，水源供给装置1由马氏瓶2和水箱15组成，马氏瓶2的底部四角分别安装一根支杆4，马氏瓶2通过支杆4与水箱15相连；马氏瓶2的上端设有注水口10，注水口10通过橡胶塞9进行封口；马氏瓶2的外侧安装有气压调节阀3。马氏瓶2的底部设置有出水口a11，出水口a11与水箱15之间连接有通向水箱15的水管a5，水管a5上位于马氏瓶2的底部与水箱15的顶部之间设置有电磁阀12。水箱15的内部设置有缓冲槽14，缓冲槽14其中两个相对的表面与水箱15固接，另外两个相对表面的外侧顶端均设置有三角堰13，三角堰13的底部连接有引流板7，且三角堰13与引流板7之间的夹角为150°+/-2°。上述水管a5通入缓冲槽14的内部。水箱15上端四角各安装一个卡槽6，卡槽6用于与马氏瓶2底部四角的支杆4对接；水箱15底部设置有出水口b8，出水口b8与水管b16的一端相连，水管b16的另一端与饱和渗透容器24的底部相连，在水管b16上设置有元件盒18，水管b16上还设置有开关a23，开关a23位于元件盒18与饱和渗透容器24之间。元件盒18外部安装有开关按钮20以及电源接口22，元件盒18的内部安装有数显式压力传感器19与蓄电池21，蓄电池21给元件盒18提供电源，并且蓄电池21可通过电源接口22进行充电，数显式压力传感器19通过电线17与电磁阀12相连，数显式压力传感器19的型号为MD-S800或QYK104或BD-802K。饱和渗透容器24外部安装有出水管26，出水管26上安装有开关b25，饱和渗透容器24的底部还连接有排气管28，排气管28与水管b16相连通，排气管28上设置有开关c27。

使用时，首先关闭开关a23、开关b25与开关c27，并按下开关按钮20，使元件盒18内的数显式压力传感器19启动，然后调节数显式压力传感器19设置所需要的压力值，所设定的压力值显示在数显式压力传感器19的显示屏上；第二步，将支杆4从卡槽6中移开，使马氏瓶2与水箱15脱离；然后向水箱15内部的缓冲槽14内注水，缓冲槽14装满水后，水溢出到水箱15的底部，然后经过出水口b8流入到水管b16中再流向数显式压力传感器19，观察数显式压力传感器19的显示屏，显示屏上会显示实际的压力值，当实际压力值与此前设置的压力值相差＜9.8Pa时，停止注水；接下来将支杆4与卡槽6连接，使马氏瓶2与水箱15相连接，将橡皮塞9从注水口10中拔出，从注水口10向马氏瓶2内注水，注水过程中压力会达到设定值，当马氏瓶2内装满水后，用橡皮塞9堵住注水口10。第三步，将试样装入到饱和渗透容器24中，然后打开开关a23，再打开开关c27，通过排气管28充分排出饱和渗透容器24底部的空气，直至水中无夹带气泡溢出为止；然后关闭开关c27，打开开关b25，并保持开关a23为打开状态，在不大于2m水头作用下，静置一段时间，待出水管26有水溢出后，开始测定。

在测定过程中随着水箱15内部的水不断流出，水箱15内部的水位会出现下降，水流经过数显式压力传感器19时给其施加的压力值会变小，当压力值与设定值相比相差大于9.8Pa时，数显式压力传感器19的继电器通过电线17给电磁阀12传送信号，电磁阀12打开，水从马氏瓶2底部的出水口a11中以恒定速度流出，可以通过调节马氏瓶2外侧的气压调节阀3来控制流速，水通过水管a5流入到缓冲槽14内，当缓冲槽14内的水装满后，会经过三角堰13流入到引流板7上，然后再经过引流板7流入到水箱15内，进而实现为水箱15补水以使其水压达到设定值。

使用马氏瓶2可使水流保证恒定流速，缓冲槽14可对水量起到缓冲作用，以便保证水流平稳地从三角堰13中溢出，避免水流产生较大的波动，影响实验结果的精确性。通过引流板7使水流沿着水箱的侧壁缓慢流入到水箱中，同样是为了保证水头的平稳性。本发明的可自动补水的常水头饱和渗透仪可以实现自动补给水源的功能，同时可以保证水头的平稳性，使实验结果更加精确可靠。

Claims (8)

1.可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，包括水管b(16)，水管b(16)的一端连接水源供给装置(1)，水管b(16)的另一端与饱和渗透容器(24)的底部相连，在水管b(16)上还安装有能够感应并调节水源供给装置(1)内部水压的压力感应装置。

2.根据权利要求1所述的可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，所述水源供给装置(1)由马氏瓶(2)和马氏瓶(2)下方连接的水箱(15)组成，马氏瓶(2)的上端设置有注水口(10)，注水口(10)通过橡胶塞(9)进行封口，马氏瓶(2)的外侧安装有气压调节阀(3)，马氏瓶(2)的底部设有出水口a(11)，出水口a(11)与水箱(15)之间连接有通向水箱(15)的水管a(5)，在水管a(5)上位于马氏瓶(2)的底部与水箱(15)的顶部之间设置有电磁阀(12)。

3.根据权利要求2所述的可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，所述马氏瓶(2)的底部四角分别安装一根支杆(4)，所述水箱(15)的上端四角各安装一个卡槽(6)，卡槽(6)用于与马氏瓶(2)底部四角的支杆(4)对接。

4.根据权利要求2所述的可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，所述的水箱(15)内部设置有缓冲槽(14)，缓冲槽(14)其中两个相对的表面与水箱(15)固接，另外两个相对表面的外侧顶端均设置有三角堰(13)，三角堰(13)的底部连接有引流板(7)，所述水管a(5)通入缓冲槽(14)的内部，所述水箱(15)的底部设置有出水口b(8)，出水口b(8)与所述水管b(16)的一端相连。

5.根据权利要求4所述的可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，所述三角堰(13)与引流板(7)之间的夹角为150°+/-2°。

6.根据权利要求2所述的可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，所述的压力感应装置包括在水管b(16)上安装的元件盒(18)，元件盒(18)内部安装有数显式压力传感器(19)以及给元件盒(18)提供电源的蓄电池(21)，元件盒(18)外部安装有开关按钮(20)以及为蓄电池(21)充电的电源接口(22)；数显式压力传感器(19)通过电线(17)与所述电磁阀(12)相连；水管b(16)上还设置有开关a(23)，开关a(23)位于元件盒(18)与饱和渗透容器(24)之间。

7.根据权利要求6所述的可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，所述的数显式压力传感器(19)是型号为MD-S800或QYK104或BD-802K的数显式压力传感器。

8.根据权利要求2所述的可自动补水的常水头饱和渗透仪，其特征在于，所述饱和渗透容器(24)外部安装有出水管(26)，出水管(26)上安装有开关b(25)，饱和渗透容器(24)的底部还连接有排气管(28)，排气管(28)与所述水管b(16)相连通，排气管(28)上设置有开关c(27)。