CN2591616Y - 坡式土体入渗率的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种坡式土体入渗率的测试装置，属农业水土工程技术领域。它既能测定坡面条件下的水分入渗率、入渗剖面土壤含水率的分布情况，也适用于水平表面下的土体。其技术方案包括机架1及其上部的降雨强度装置2，在机架1的底部设有角度α可调支架5，在该支架5上一侧置有不渗透板4，另一侧可放置测试土体6，在支架5的一端，机架1的外侧设有径流收集器7。本装置具有结构简单，设计合理，操作容易，适应范围广等优点。

Description

坡式土体入渗率的测试装置

技术领域

本发明所属技术领域为农业水土工程。

背景技术

降雨和灌水入渗是补给农田水分的主要来源。入渗速度、总量和入渗后剖面上土壤含水率的分布，对拟定农田水分状况的调节措施有重要意义。目前土壤水分入渗的测定方法通常采用的是双环仪，即采用直径分别为46-50cm的外环和30cm的内环，环内盛水，以此来模拟降雨和灌水情况下的土壤水分入渗。测量时只对内环中的土体进行测定，外环的作用是防止边界效应。此方法操作简单，仪器价格便宜，是目前广为研究人员接受的方法。但是，双环仪只适用于水平表面的土体土壤水分入渗的测定，不能对实际农田中存在较多的坡面的情况进行测定，适应范围受到限制；而且由于环内盛水，水头的不稳定性造成入渗率的变化较大，不能很好的模拟实际降雨和灌水的效果，另外，环产生的边界效果的影响很难避免。因此，双环测定土壤水分的入渗率存在较大的缺陷。目前还没有较好的装置适应于测定坡面条件下的水分入渗率及其它情况。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种坡式土体入渗率的测试装置，它能测定坡面条件下的水分入渗率、入渗剖面土壤含水率的分布情况。通过此装置，能更好的了解模拟并掌握坡面入渗下的水分运移机理，该装置更适应于水平表面下的土体。

为了达到本实用新型的目的所采取的技术方案包括机架1，在机架1的上部设有降雨强度装置2，在机架1的底部设有角度α可调支架5，在该支架5上一侧置有不渗透板4，另一侧可放置测试土体6，不渗透板4除与测试土体6接触处外其余均设有档板，在支架5的一端，机架1的外侧设有径流收集器7。

上述坡式土体入渗率的测试装置中，在支架5的两端设有与机架1相连接的活动连接3。

上述坡式土体入渗率的测试装置中，活动连接3为活动铰接或插孔式连接。

上述坡式土体入渗率的测试装置中，降雨强度装置2为降雨喷头或筛网及恒定水源。

上述坡式土体入渗率的测试装置中，降雨强度装置2为可拆卸式。

上述坡式土体入渗率的测试装置中，径流收集器7上设有溢流孔8。

上述坡式土体入渗率的测试装置可配有不同孔径的筛网和不同强度的喷头。

上述坡式土体入渗率的测试装置中，机架1的材质为金属或有机玻璃或硬塑或木质的。

本坡式土体入渗率的测试装置解决了双环仪不能测定坡式表面下的土壤水分入渗率的问题，更适应于水平表面下的土体的测试。本装置结构简单，价格便宜，操作容易，适应范围较广，通过调节不同强度的水头，能更好的模拟实际降雨或灌水的不同强度的条件，恒定的水头更能保证降雨或灌水的均匀性。

附图说明

图1为本实用新型坡式土体入渗率的测试装置的结构示意图。

实施例

如图1所示，1为机架，根据测试场地不同、测试坡长大小不等，测试架可选用不同材料：当测试土体较小时，可选择有机玻璃，测试在室内进行，以不受外界条件影响而又能观察测试情况；当土体较大时，可选用金属材料做机架，测试在室外进行。

2为提供降雨强度装置，可选择降雨喷头或筛网及恒定水源，根据筛网孔径的不同大小或不同喷头流量及不同个数喷头的组合来控制降雨强度，实现降雨强度的任意调节。若选筛网，则筛网上部可置一水箱，水箱与外界有一连通器相连，保证水箱中的水为恒定。若选喷头，则喷头与外界有一管道与阀门相连，阀门开启时进行供水，反之则关水。若要利用自然降雨，则将筛网与喷头装置拆除即可。

3为活动铰接，通过铰接调节底部支架5的角度，从而模拟不同坡度。当然，3也可以是插孔式连接，此时，机架1的垂直支腿上设有插孔，通过将支架5的一端固定在不同高度的插孔上，而得到支架5的不同角度。实际上，3也可以是其它连接，其目的是要调节支架5的角度。

4为不渗透板，材料可为塑料或金属，如铁皮，主要起到为测试土体6提供水源的作用。不渗透板4除与测试土体6接触处外其余均设有板，防止雨水从不渗透板周围流走。

5为盛放测试土体6及不渗透板4的支架，通过此支架的升降可调节坡度。

6为测试土体，根据测试的需要选择不同质地的土壤，在室内实验时，土体6实际上是一盛放土体的土体箱，箱体悬在支架上；在野外试验时，土体6为自然土体，土体6厚度为自然原状土壤厚度、周围与相同土壤接触，整个装置放在自然土体上。

7为径流收集器，它可以为槽状，材料为塑料或金属，如铁皮，主要用来收集坡地形成径流的水分。

8为溢流孔，将径流收集器内的水分通过溢流孔8流入盛水的容器中，以便进行水量的测定。

测试时，为便于比较不同坡度下的入渗情况，则在不同坡度下，调节不渗透板与土体的长度，使之满足水平距离x1和x2为定值不变。

测试时，首先通过活动连接3的调节确定测试土体的坡度，选择降雨强度装置2的材料，确定测试降雨或灌水强度，开启降雨强度装置2的控制开关实现降雨或灌水的模拟。测试进行初期，水分很快入渗至土体中，随着时间的延长，土体表面形成一定的积水，形成径流，汇集到径流收集器7，然后水分通过溢流孔8流入到盛水容器内，从而可进行径流量的标定。

下面谈谈本装置的设计原理。

根据土壤入渗机理，坡式土体入渗时也经历两个阶段：第一阶段为自由入渗阶段，即供水强度小于土壤入渗率时，此时实际发生的入渗率为实际供水强度；随着时间的推移，当供水强度大于土壤的入渗率时，超出入渗率的供水则形成了地表径流，此时，表现为实际的入渗率。此即第二阶段，也称为积水或有压入渗。

测试中，假定土体及容器宽度为1.0m，即单位宽度，降雨强度为p(mm/h)，不渗透板水平长度为x₁(m)，土体的水平长度为x₂(m)，产生径流量为R(m³)，时间参数为t(h)，入渗水量为I(m³)，入渗率为i(t)(m³/h)，临界时间(即从自由入渗到形成径流的时间)为t₀(h)，研究对象为水平距离为x+Δx处的土体，其数学模型表达式为：

当时间t≤t₀时，入渗量为

         I＝0.001p(x₁+x)×1×t                       (1)

对(1)式对时间t进行求导得，入渗率 $i\left(t\right)=p(x_1+x)+\mathrm{pt}\frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{dt}}---\left(2\right)$

同理，当时间t＞t₀时，入渗量为

         I＝0.001p(x₁+x₂)×1×t-R                    (3)

对(3)式对时间t进行求导得，入渗率

         i(t)＝p(x₁+x₂)                              (4)

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1、一种坡式土体入渗率的测试装置，它包括机架(1)，在机架(1)的上部设有降雨强度装置(2)，在机架(1)的底部设有角度α可调支架(5)，在该支架(5)上一侧置有不渗透板(4)，另一侧可放置测试土体(6)，不渗透板(4)除与测试土体(6)接触处外其余均设有档板，在支架(5)的一端，机架(1)的外侧设有径流收集器(7)。

2、根据权利要求1所述的坡式土体入渗率的测试装置，其特征在于，在支架(5)的两端设有与机架(1)相连接的活动连接(3)。

3、根据权利要求2所述的坡式土体入渗率的测试装置，其特征在于，活动连接(3)为活动铰接或插孔式连接。

4、根据权利要求1所述的坡式土体入渗率的测试装置，其特征在于，降雨强度装置(2)为降雨喷头或筛网及恒定水源。

5、根据权利要求1或4所述的坡式土体入渗率的测试装置，其特征在于，降雨强度装置(2)为可拆卸式。

6、根据权利要求1所述的坡式土体入渗率的测试装置，其特征在于，径流收集器(7)上设有溢流孔(8)。

7、根据权利要求1所述的坡式土体入渗率的测试装置，其特征在于，本装置可配有不同孔径的筛网和不同强度的喷头。

8、根据权利要求1所述的坡式土体入渗率的测试装置，其特征在于，机架(1)的材质为金属或有机玻璃或硬塑或木质的。

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