一种毛细上升高度和给水度同时测定方法及测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种毛细上升高度和给水度同时测定方法及测定装置，测定装置设有实验段、可测流速供水装置、可测流速溢流装置和供水排水土柱。本发明专利技术可同时测定毛细上升高度及给水度，且测定给水度时不需透水石标定、操作简单，在测定毛细上升高度时可准确测定毛细上升的水量以及结束时间。本发明专利技术具有广泛的应用前景，作为教学仪器有助于学生更好理解给水度与毛细上升高度的测定原理；而在生产中可以应用在地下水资源平衡计算、潜水动态预测、浅层地下水可开采量计算、农田排水沟、暗管沟深、间距计算、农田灌溉与排水计算、灌溉入渗补给系数、降雨入渗补给系数等水文地质参数计算，以及农田排水工程设计、地基土承载力与冻害评价研究中。

Method and device for simultaneously measuring capillary rise height and water yield

The invention provides a method and a device for simultaneously measuring the height of capillary rise and the degree of water supply, wherein, the measuring device is provided with an experimental section, a water supply device capable of measuring the velocity of flow, a flow velocity measuring overflow device and a water supply and drainage soil column. The invention can simultaneously determine capillary height and water, and water determination without permeable calibration, simple operation, in the determination of capillary rise height can be determined accurately by capillary rise water and the end of time. The invention has a wide application prospect, as a teaching instrument can help students better understand the water and capillary rise height determination principle; and in production can be applied in water resource balance calculation, dynamic prediction, diving in shallow groundwater exploitation quantity calculation, farmland drainage ditch, underground pipe ditch depth and distance calculation, farmland irrigation and drainage calculation, irrigation infiltration coefficient, the coefficient of rainfall infiltration hydrogeological parameter calculation, and soil drainage engineering design, evaluation of bearing force and damage in.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种毛细上升高度和给水度同时测定方法及测定装置，属于岩土参数性质测定领域。
技术介绍
在地下水资源平衡计算、潜水动态预测、浅层地下水可开采量计算、农田排水沟、暗管沟深、间距计算、农田灌溉与排水计算、灌溉入渗补给系数、降雨入渗补给系数等水文地质参数计算，以及农田排水工程设计、地基土承载力与冻害评价中，给水度与毛细上升高度是十分重要的两个参数。随着水资源的日益紧张和地下水资源的大规模开发利用，人们开始致力于研究给水度与毛细上升高度的测定方法及其装置。岩土给水度是指开采地下水使地下水位下降，原先饱水带岩土空隙中水，将在重力作用下释出，具体定义为：地下水下降单位体积时，释出水的体积和疏干体积的比值，用μ表示。当前实际生产应用中，给水度通常采用给水度仪进行测定，但是当前的给水度仪测定过程繁琐，在进行给水度实验前，必须标定透水石的负压值。而透水石负压值的标定过程繁琐，学生不易理解透水石负压值标定的原因，且所测定的给水度与透水石负压值的大小有关。经典的地下水动力学，提出了毛细上升高度的理论定义：在毛细力的作用下，潜水沿着土的微细毛管孔隙上升的最大高度。目前毛细上升高度主要通过竖管法试验测定，但是在测定过程中无法测定毛细上升结束时间，且无法定量测定毛细上升的水量，同时测定过程繁琐。综上所述，当前的毛细上升实验装置以及给水度仪，只能单独测定毛细上升高度以及给水度，并且在测定过程繁琐，因此缺少一种可以同时测量给水度及毛细上升高度测定仪。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种毛细上升高度和给水度同时测定方法及测定装置，能够快速测定给水度，不需透水石标定、操作简单，能够同时测定毛细上升高度与给水度。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种毛细上升高度和给水度同时测定方法，包括以下步骤：(1)搭建测定环境：将2支上底面开口、下底面封闭的土柱的下底面通过连接管连通，所述2支土柱分别为土柱A和土柱B；在土柱A内部的下方设有带孔有机玻璃板，带孔有机玻璃板的上表面铺设有纱网，带孔有机玻璃板以上的腔体为用于放置试样的样品室，带孔有机玻璃板与土柱A的下底面之间的腔体为稳水室；土柱B的侧壁上设有不同高度的2个孔，其中较低的孔为溢流孔，溢流孔与安装有流速计A的溢流管连通，较高的孔为供水孔，供水孔与安装有开关B和流速计B的供水管连接；土柱B的下底面设有排水孔，排水孔与安装有开关A的排水管连通；(2)将试样分层装填入土柱A，每层质量相等，层间打毛；(3)关闭开关A，打开开关C，然后打开开关B，稳定供水，记录流量计B的流量Q2；(4)流量计A开始工作时，水柱定水头供给土柱A水分，开始计时t＝t0，此时土柱A内出现毛细上升现象；(5)当流量计A记录的流量Q1＝Q2时，计时t＝t1，关闭开关B，停止供水；此时完成毛细上升高度测定；(6)记录此时土柱B初始水位H0，关闭开关C；打开开关A，土柱B底部排水；当土柱B水位下降至任意高度H2时，关闭开关A；(7)打开开关C，土柱A在压差ΔH＝H2-H0作用下，土柱A的水向土柱B内运动，直至两侧水位相等，记录此时土柱与水柱水位H1；(8)计算给水度μ＝(H2-H1)/(H2-H0)。本专利技术还提供了一种用于所述测定方法的毛细上升高度和给水度测定装置，包括2支上底面开口、下底面封闭的土柱，2支土柱分别为土柱A和土柱B，土柱A内部的下方设有带孔有机玻璃板，带孔有机玻璃板的上表面铺设有纱网，带孔有机玻璃板以上的腔体为用于放置试样的样品室，带孔有机玻璃板与土柱A的下底面之间的腔体为稳水室，土柱A的下底面设有连接孔A；土柱B的侧壁上设有不同高度的2个孔，其中较低的孔为溢流孔，溢流孔与安装有流速计A的溢流管连通，较高的孔为供水孔，供水孔与安装有开关B和流速计B的供水管连接；土柱B的下底面设有连接孔B和排水孔，土柱B的连接孔B通过安装有开关C的连接管与土柱A下底面的连接孔A连通，土柱B的排水孔与安装有开关A的排水管连通；所述土柱B设有刻度；土柱A和土柱B的底部均设有支架。所述土柱A为内径2～40cm、壁厚0.2～1cm的有机玻璃管，带孔有机玻璃板与土柱A的下底面的距离为2～5cm。所述土柱B为内径2～40cm、壁厚0.2～1cm的有机玻璃管。所述溢流管距离土柱A顶部的垂直高度h大于待装入土柱A内的试样的最大毛细上升高度。所述溢流管为内径0.5～2cm、壁厚0.2～0.5cm的有机玻璃管，其距离土柱B底部20～50cm。所述供水管为内径0.5～2cm、壁厚0.2～0.5cm的有机玻璃管，其距离土柱B底部35～60cm。本专利技术基于其技术方案所具有的有益效果在于：(1)本专利技术的毛细上升高度和给水度测定装置设有实验段、可测流速供水装置、可测流速溢流装置和供水排水土柱，其中实验段由土柱A、纱网、带孔有机玻璃板、稳水室、连接孔和试样组成，可测流速供水装置由开关B、流速计B和供水管组成，可测流速溢流装置由流速计A和溢流管组成，供水排水土柱由土柱B、连接孔B、排水孔、连接管、排水管、开关C和开关A组成，这几部分共同作用，能够通过读取土柱B的水位高度，代入相关公式即可快速测定给水度，不需透水石标定等过程，操作简单；(2)本专利技术的土柱A底部设置有稳水室，在土柱A饱水时，稳水室可减弱水流对试样的冲刷，使测定结果更准确；(3)利用本专利技术的毛细上升高度和给水度测定装置能够准确测定毛细上升高度以及毛细上升结束时间，并可定量测量毛细上升的水量，定量定性理解毛细上升作用；(4)利用本专利技术的毛细上升高度和给水度测定装置能够同时测定毛细上升高度与给水度，提高效率。附图说明图1是本专利技术的毛细上升高度和给水度测定装置的结构示意图。图中：1-土柱A，2-纱网，3-带孔有机玻璃板，4-稳水室，5-试样，6-开关C，7-土柱B，8-开关A，9-连接孔A，10-连接孔B，11-排水孔，12-开关B，13-流速计B，14-供水管，15-溢流管，16-流速计A，18-连接管，19-排水管，20-支架，21-刻度。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供了一种毛细上升高度和给水度同时测定方法，包括以下步骤：提供了一种毛细上升高度和给水度同时测定方法，包括以下步骤：(1)搭建测定环境：将2支上底面开口、下底面封闭的土柱的下底面通过连接管连通，所述2支土柱分别为土柱A和土柱B；在土柱A内部的下方设有带孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毛细上升高度和给水度同时测定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)搭建测定环境：将2支上底面开口、下底面封闭的土柱的下底面通过连接管连通，所述2支土柱分别为土柱A和土柱B；在土柱A内部的下方设有带孔有机玻璃板，带孔有机玻璃板的上表面铺设有纱网，带孔有机玻璃板以上的腔体为用于放置试样的样品室，带孔有机玻璃板与土柱A的下底面之间的腔体为稳水室；土柱B的侧壁上设有不同高度的2个孔，其中较低的孔为溢流孔，溢流孔与安装有流速计A的溢流管连通，较高的孔为供水孔，供水孔与安装有开关B和流速计B的供水管连接；土柱B的下底面设有排水孔，排水孔与安装有开关A的排水管连通；(2)将试样分层装填入土柱A，每层质量相等，层间打毛；(3)关闭开关A，打开开关C，然后打开开关B，稳定供水，记录流量计B的流量Q2；(4)流量计A开始工作时，水柱定水头供给土柱A水分，开始计时t＝t0，此时土柱A内出现毛细上升现象；(5)当流量计A记录的流量Q1＝Q2时，计时t＝t1，关闭开关B，停止供水；此时完成毛细上升高度测定；(6)记录此时土柱B初始水位H0，关闭开关C；打开开关A，土柱B底部排水；当土柱B水位下降至任意高度H2时，关闭开关A；(7)打开开关C，土柱A在压差ΔH＝H2‑H0作用下，土柱A的水向土柱B内运动，直至两侧水位相等，记录此时土柱与水柱水位H1；(8)计算给水度μ＝(H2‑H1)/(H2‑H0)。...

【技术特征摘要】
1.一种毛细上升高度和给水度同时测定方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)搭建测定环境：将2支上底面开口、下底面封闭的土柱的下底面通过连接管
连通，所述2支土柱分别为土柱A和土柱B；在土柱A内部的下方设有带孔有机玻璃
板，带孔有机玻璃板的上表面铺设有纱网，带孔有机玻璃板以上的腔体为用于放置试样
的样品室，带孔有机玻璃板与土柱A的下底面之间的腔体为稳水室；土柱B的侧壁上
设有不同高度的2个孔，其中较低的孔为溢流孔，溢流孔与安装有流速计A的溢流管连
通，较高的孔为供水孔，供水孔与安装有开关B和流速计B的供水管连接；土柱B的
下底面设有排水孔，排水孔与安装有开关A的排水管连通；
(2)将试样分层装填入土柱A，每层质量相等，层间打毛；
(3)关闭开关A，打开开关C，然后打开开关B，稳定供水，记录流量计B的流
量Q2；
(4)流量计A开始工作时，水柱定水头供给土柱A水分，开始计时t＝t0，此时土
柱A内出现毛细上升现象；
(5)当流量计A记录的流量Q1＝Q2时，计时t＝t1，关闭开关B，停止供水；此时
完成毛细上升高度测定；
(6)记录此时土柱B初始水位H0，关闭开关C；打开开关A，土柱B底部排水；
当土柱B水位下降至任意高度H2时，关闭开关A；
(7)打开开关C，土柱A在压差ΔH＝H2-H0作用下，土柱A的水向土柱B内运动，
直至两侧水位相等，记录此时土柱与水柱水位H1；
(8)计算给水度μ＝(H2-H1)/(H2-H0)。
2.一种用于权利要求1所述测定方法的毛细上升高度和给水度测定装置，其特征
在于：包括2支上底面开口、下底面封闭的土柱，2支土柱分别为土柱A和土柱B，土
柱A内部的下方设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：马传明，和泽康，祁惠惠，李晴，胡喜梅，高林，魏超，李涛，曹策，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42