环式入渗仪内土壤水分入渗过程可视化试验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种环式入渗仪内土壤水分入渗过程可视化试验装置和方法，本发明专利技术装置包括：两个半土槽，半土槽连接板，有机玻璃板，固定有机玻璃板和半土槽连接板的螺栓，固定两个半土槽的螺栓，可剖分入渗环，入渗环连接板。本发明专利技术还公开了使用本发明专利技术装置的方法。通过本发明专利技术能够观察到优先流对整个土壤入渗过程的影响，为进一步研究环内土壤水分入渗过程提供基础，对分析环式入渗仪测量结果的准确性及提出消除优先流影响的改进装置提供有力依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤入渗特性测量领域，更具体涉及环式入渗仪内土壤水分入渗过程可视化试验装置和方法。
技术介绍
土壤入渗性能是指在给定的条件下土壤所具有的最大可能入渗率，是土壤的固有属性；与土壤侵蚀，水土流失，作物灌溉管理，溶质运移等方面密切相关。很多学者认为土壤入渗性能的测量是土壤性质的指示器，因此出现众多土壤入渗率测量方法，如双环法、圆盘入渗仪法、人工降雨法、降雨-入流-积水法、降雨-入流-产流法、线源入流测量方法等。其中双环入渗仪由于操作过程简单、计算方法直观和设备便宜等特点，是目前应用非常广泛也是很经典的土壤入渗性能测量方法。双环入渗仪，采用两个同心圆环，用铁锤将内环和外环同心地砸入地表10-15cm；向内外环同时供水并保证两环内水位相同。其中内环为试验面积，外环供水满足侧向渗流，从而保证内环中的水分入渗为垂直向下一维入渗，通过记录内环一定时间内入渗的水量，除以内环面积，计算得到入渗率。大量研究结果表明环式入渗仪测量结果是人工降雨法的2-10倍。而目前对环式入渗仪的研究主要集中在环内变水头和常水头对入渗结果的影响，双环和单环测量结果的对比，环内水头、双环直径、缓冲指数等对测量结果的影响，以上研究并未关注安装环式入渗仪过程中产生的环壁和土壤间的缝隙引起的优先流对测量结果的影响。而这一问题在环式入渗仪安装过程中普遍存在，并且严重影响其测量结果的准确性；优先流的存在可能造成环式入渗仪测定的初始入渗率是真实值的3.3倍。该结论是利用可剖分入渗环及打击装置，在初始入渗结束后通过剖切环内土体、观测土壤剖面、并将测定结果与模拟真实值对比获得的。但上述试验方法无法分析优先流对土壤入渗过程的影响。在初始入渗结束后，优先流是否存在及其对后续的入渗过程产生怎样的影响，目前尚不得而知。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题就是能够观察到优先流对整个土壤入渗过程的影响，为进一步研究环内土壤水分入渗过程提供基础，对分析环式入渗仪测量结果的准确性及提出消除优先流影响的改进装置提供有力依据，而提供一套能够显示在优先流影响下环式入渗仪内土壤水分入渗过程的可视化试验装置和方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种环式入渗仪内土壤水分入渗过程的可视化试验装置，该装置包括：两个半土槽，半土槽连接板，下部有机玻璃板，上部有机玻璃板，固定有机玻璃板和半土槽连接板的螺栓，固定两个所述半土槽的螺栓，可剖分入渗环，入渗环连接板；每个所述半土槽两边均焊有半土槽连接板；两个所述半土槽中，一者的下部连接板用螺栓与所述下部有机玻璃板固定，将另一形状和尺寸完全相同的半土槽与连接下部有机玻璃板的半土槽用螺栓组装成一个完整土槽，形成试验中可拆分的入渗土槽，与剖分入渗环构成入渗过程可视化的试验装置；所述可剖分入渗环的两边焊有入渗环连接板，所述上部有机玻璃板封固于所述下部有机玻璃板上方的半土槽连接板和入渗环连接板上。优选地，所述半土槽内部长、宽、高分别为30cm、50cm、75cm；所述连接板长宽分别为75cm，5cm，连接板上每隔7cm打有螺孔；下部有机玻璃板长宽分别为60cm、55cm，上部有机玻璃板60cm、20cm。本专利技术还提供了一种环式入渗仪内土壤水分入渗过程的可视化试验装置的使用方法，该方法包括步骤：将两个半土槽组装成一个可拆分的入渗土槽；将入渗环剖分面放置在半土槽连接板所处位置，砸入入渗环；用钢板将入渗环内的土壤沿径向切分成两部分，移去半个入渗环及其中土壤；铲出将要移出的半土槽中入渗环外土壤，移出半个土槽；在硅胶条上打上玻璃胶粘贴在入渗环连接板上，防止入渗环连接板和上部有机玻璃板连接处渗水；用上部有机玻璃板封闭和固定剩下半个入渗环内的土壤，即形成半个入渗环内及下部土壤剖切面；用电子秤称取一定量的水一次性加入入渗环内，当入渗环内水位下降到一定值时再加一定量的水使水位上升，始终保持入渗环内最低水位与最高水位为一固定值，直至稳渗；由秒表记录水位每下降一定距离所用的入渗时间，根据供水量随时间的变化过程，由记录得到的不同时刻环内水位的变化过程，通过计算得到土壤的入渗性能。优选地，所述用电子秤称取的一定量的水为2kg；当所述入渗环内水位下降到1.5cm水头时所加一定量的水为1.2kg，使水位上升到4cm，始终保持环内最低水位1.5cm，最高水位4cm；所述由秒表记录水位每下降的一定距离为0.5cm。(三)有益效果本专利技术直接观察在优先流影响下入渗环内土壤水分入渗过程的试验装置，配合相应的使用方法，能够直观地显示入渗环内土壤水分真实的入渗过程及优先流对环内土壤水分入渗过程的影响。该装置首次将优先流影响下环式入渗仪内土壤水分入渗状况可视化，为进一步研究环内土壤水分入渗过程试验提供基础，对分析环式入渗仪测量结果的准确性及提出消除优先流影响的改进装置提供了有力的依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术装置的半土槽示意图；图2是本专利技术装置的完整土槽示意图；图3是本专利技术使用方法入渗环内土壤湿润特征第一入渗阶段示意图；图4是本专利技术使用方法入渗环内土壤湿润特征第二入渗阶段示意图；图5是本专利技术使用方法入渗环内土壤湿润特征第三入渗阶段示意图；图6是土壤入渗性能随时间的变化曲线，其中：(a)前30分钟入渗过程，(b)30-120分钟入渗过程；图中标记：1、半土槽，2、半土槽连接板，3固定有机玻璃板和半土槽连接板的螺栓，4、下部有机玻璃板，5、固定两个半土槽的螺栓，6、上部有机玻璃板，7、可剖分入渗环，8、入渗环连接板。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。如图1和图2所示，为获得入渗环打击入土后能够观察环内土壤水分入渗过程，本专利技术设计了一种可拆分的室内试验土槽装置。该装置由可以拆分的土槽和可剖分入渗环及可以透视的有机玻璃板组成。当在土槽内将入渗环打击入土后，用钢板将环内的土壤沿径向切分成两半后，移去其中一个半环及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环式入渗仪内土壤水分入渗过程可视化试验装置，其特征在于，该装置包括：两个半土槽，半土槽连接板，下部有机玻璃板，上部有机玻璃板，固定有机玻璃板和半土槽连接板的螺栓，固定两个所述半土槽的螺栓，可剖分入渗环，入渗环连接板；每个所述半土槽两边均焊有半土槽连接板；两个所述半土槽中，一者的下部连接板用螺栓与所述下部有机玻璃板固定，将另一形状和尺寸完全相同的半土槽与连接下部有机玻璃板的半土槽用螺栓组装成一个完整土槽，形成试验中可拆分的入渗土槽，与剖分入渗环构成入渗过程可视化的试验装置；所述可剖分入渗环的两边焊有入渗环连接板，所述上部有机玻璃板封固于所述下部有机玻璃板上方的半土槽连接板和入渗环连接板上。

【技术特征摘要】
1.一种环式入渗仪内土壤水分入渗过程可视化试验装置，其特征
在于，该装置包括：两个半土槽，半土槽连接板，下部有机玻璃板，
上部有机玻璃板，固定有机玻璃板和半土槽连接板的螺栓，固定两个
所述半土槽的螺栓，可剖分入渗环，入渗环连接板；每个所述半土槽
两边均焊有半土槽连接板；两个所述半土槽中，一者的下部连接板用
螺栓与所述下部有机玻璃板固定，将另一形状和尺寸完全相同的半土
槽与连接下部有机玻璃板的半土槽用螺栓组装成一个完整土槽，形成
试验中可拆分的入渗土槽，与剖分入渗环构成入渗过程可视化的试验
装置；所述可剖分入渗环的两边焊有入渗环连接板，所述上部有机玻
璃板封固于所述下部有机玻璃板上方的半土槽连接板和入渗环连接板
上。
2.根据权利要求1的环式入渗仪内土壤水分入渗过程可视化试验
装置，其特征在于，所述半土槽内部长、宽、高分别为30cm、50cm、
75cm；所述连接板长宽分别为75cm，5cm，连接板上每隔7cm打有螺
孔；下部有机玻璃板长宽分别为60cm、55cm；上部有机玻璃板长宽
分别为60cm、20cm。
3.使用权利要求1或2所述的环式入渗仪内土壤水分入渗过程可视
化试验装置的方法，其特征在于，将两个半...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷廷武，张婧，胡雅琪，殷哲，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11