测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置及方法，该装置包括环刀、两个张力计、测定仪、陶土板和第一器皿，环刀侧壁上设置有位于侧壁的不同高度处的两个开孔，环刀套设在待测定的土壤外；两个张力计被配置为分别适于通过两个开孔插入到土壤中并测定土壤的张力；陶土板放置在第一器皿中，用于支撑环刀；第一器皿被配置为当测定土壤吸湿过程的水分特征曲线时，第一器皿内的水与陶土板上端面始终保持在同一高度；测定仪被配置测定和记录多个预设时刻对应的环刀和土壤的重量，或者环刀、第一器皿、陶土板和土壤的重量，并记录预设时刻对应的两个张力计的示数。本发明专利技术可用于测定土壤的吸湿和脱湿两个过程对应的土壤水分特征曲线。

Device and method for determining moisture characteristic curve of soil dehumidification and moisture absorption process

The invention provides a device and method for measuring the water characteristic curve of soil dehumidification and hygroscopic process. The device includes a ring knife, two tension meters, a measuring instrument, a pottery plate and a first vessel. The side wall of the ring is set with two openings at different heights on the side wall, and the ring knife sleeve is located outside the soil to be measured; two The tensometer is configured to be inserted into the soil by two openings, respectively, to determine the tension of the soil; the clay plate is placed in the first vessel to support the ring knife; the first vessel is configured to maintain the same height on the upper end of the clay plate when measuring the water characteristic curve of the soil moisture absorption process. The tester is configured to measure and record the weight of the ring knife and soil, or the weight of the ring knife, the first vessel, the clay plate and the soil, and record the number of the two tension meters corresponding to the preset time. The invention can be used to determine the soil water characteristic curve corresponding to the two processes of soil moisture absorption and dewetting.

【技术实现步骤摘要】
测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置及方法
本专利技术涉及农田水利科研仪器
，特别涉及一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置及方法。
技术介绍
土壤水吸力随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。土壤水分特征曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数，在生产实践中具有重要的指导意义。对于同一土壤，即使在同样的条件下，由土壤脱湿(由湿变干)过程和土壤吸湿(由干变湿)过程测得的水分特征曲线也是不同的，这种现象称为“滞后现象”。在研究干湿交替的土壤入渗过程时，尤其对于砂性较大的土壤，运用土壤脱湿和吸湿两个过程对应的水分特征曲线，才能得到较好的模拟效果。因此需要采用仪器土壤脱湿和吸湿两个过程对应的水分特征曲线。目前通常采用ku-pf非饱和导水率测量系统来测定土壤的水分特征曲线。ku-pf非饱和导水率测量系统包括用于放置土壤的环刀、座盘、两个张力计及与两个张力计电连接的测定仪，将环刀的侧壁上两个开孔，一个开孔位于另一开孔上方。在测量时，将待测试的湿土壤置于环刀中，然后将两个张力计分别通过环刀的一个开口插入到湿土壤内，测定仪测定及记录预设时刻对应的环刀及土壤的重量，并记录两个张力计的示数。待两个张力计的示数不再变化时，结束测量。根据测定仪记录的数据进行处理，得到土壤脱湿过程的水分特征曲线。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的ku-pf非饱和导水率测量系统只能测土壤脱湿过程的水分特征曲线，不能测得土壤吸湿过程的水分特征曲线。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置及方法，可测定土壤脱湿和吸湿两个过程对应的水分特征曲线。具体而言，包括以下的技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，包括环刀、两个张力计、测定仪、陶土板和第一器皿，其中，所述环刀的侧壁上设置有两个开孔，所述两个开孔位于所述侧壁的不同高度处，所述环刀被配置为套设在待测定的土壤外；所述两个张力计被配置为分别适于通过所述两个开孔插入到土壤中并测定土壤的张力所述陶土板放置在所述第一器皿中，用于支撑所述环刀；所述第一器皿被配置为当测定土壤吸湿过程的水分特征曲线时，所述第一器皿内的水与所述陶土板的上端面始终保持在同一高度；所述测定仪被配置测定和记录多个预设时刻对应的所述环刀和所述环刀内的土壤的重量，或者所述环刀、所述第一器皿、所述陶土板和所述环刀内的土壤的重量，并记录所述多个预设时刻对应的两个所述张力计的示数。可选择地，所述装置还包括密封的第二器皿，所述第一器皿与所述第二器皿连通，所述第二器皿内的水适于流入到所述第一器皿内；所述第二器皿内设置有导管，所述导管一端延伸至所述第二器皿外部；所述第一器皿上端开口，所述导管与所述第一器皿构成连通器，所述导管内的水与所述陶土板的上端面始终保持在同一高度，所述第二器皿的水位线至所述导管的底部之间的水用来供应所述环刀内的土壤吸湿所需。可选择地，所述第二器皿的侧壁上开设有出液口，所述第一器皿的侧壁上开设有进液口，所述出液口与所述进液口通过管线连通。可选择地，所述管线上设置有开关。可选择地，所述环刀被配置为当置于所述陶土板上时，两个所述开孔位于所述第一器皿上方。可选择地，所述测定仪上设置有座盘，用于放置所述环刀。可选择地，所述装置还包括筛网底盘，用于放置所述环刀及所述待检测的土壤，并置于水中，以使所述待检测的土壤吸水。第二方面，本专利技术还提供了一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的方法，所述第一方面任一项所述的测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置来实现，所述方法包括：采用环刀套设在浸水饱和的土壤外并置于测定仪上；将两个张力计分别通过对应的开孔插入到所述环刀内的土壤内；采用所述测定仪测定和记录多个预设时刻对应的所述环刀和所述环刀内的土壤的重量，并记录所述多个预设时刻对应的两个所述张力计的示数，直到两个所述张力计的示数不再变化，得到脱湿的土壤；将所述环刀及所述脱湿的土壤置于第一器皿中的陶土板上，所述第一器皿内的水与所述陶土板的上端面始终保持在同一高度；采用所述测定仪测定和记录多个预设时刻对应的所述环刀和所述环刀内的土壤的重量，并记录所述多个预设时刻对应的两个所述张力计的示数，直到两个所述张力计的示数不再变化。可选择地，在所述将两个张力计分别通过对应的开孔插入到所述环刀内的土壤内之前，所述方法还包括：对两个所述张力计进行校准。可选择地，在所述采用环刀套设在用水泡好的土壤外并置于所述测定仪上之前，所述方法还包括：将所述环刀套设在所述待检测的土壤外并放置到筛网底盘上，之后将所述筛网底盘放到水中，保持水的高度低于所述环刀的下方的开孔，直到所述待检测的土壤上端面有水溢出。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果：本专利技术实施例提供的测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置及方法，通过在环刀上设置两个开孔，从而两个张力计可分别通过相应的开孔插入到待检测的土壤内测定土壤的张力；将环刀及吸水的土壤置于测定仪上，从而测定仪测定和记录土壤失水过程中的多个预设时刻土壤对应的环刀和环刀内的土壤的重量，并记录多个预设时刻对应的两个张力计的示数，实现对土壤脱湿过程的土壤水分特征曲线的测定；通过设定第一器皿以及在第一器皿内设置用于放置环刀的陶土板，并且第一器皿被配置为当测定土壤吸湿过程的水分特征曲线时，第一器皿内的水与陶土板的上端面始终保持在同一高度，从而环刀放置在陶土板上后，环刀内的土壤可持续吸水，测定仪测定和记录土壤吸水过程中的多个预设时刻土壤对应的环刀、第一器皿、陶土板和环刀内的土壤的重量，并记录多个预设时刻对应的两个张力计的示数，实现对土壤吸湿过程的土壤水分特征曲线的测定。根据土壤脱湿过程中测定仪记录的数量，可得到土壤脱湿过程的土壤水分特征曲线；根据土壤吸湿过程中测定仪记录的数量，可得到土壤吸湿过程的土壤水分特征曲线。因此，本专利技术实施例提供的测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置及方法，可用于测定土壤吸湿过程和脱湿过程的土壤水分特征曲线。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本专利技术实施例提供的环刀的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的第一器皿与第二器皿的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的测定仪的结构示意图。图中的附图标记分别为：1、环刀；2、张力计；3、测定仪；301、显示屏；302、按钮；303、座盘；4、陶土板；5、第一器皿；501、支架；6、第二器皿；7、导管；8、管线；9、开关。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供了一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，包括环刀1、两个张力计2、测定仪3、陶土板4和第一器皿5，其中，环刀1的侧壁上设置有两个开孔(图中未用附图标记示出，位于张力计2处)，两个开孔位于环刀1的侧壁的不同高度处，环刀1被配置为套设在待测定的土壤外；两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，其特征在于，包括环刀、两个张力计、测定仪、陶土板和第一器皿，其中，所述环刀的侧壁上设置有两个开孔，所述两个开孔位于所述侧壁的不同高度处，所述环刀被配置为套设在待测定的土壤外；所述两个张力计被配置为分别适于通过所述两个开孔插入到土壤中并测定土壤的张力；所述陶土板放置在所述第一器皿中，用于支撑所述环刀；所述第一器皿被配置为当测定土壤吸湿过程的水分特征曲线时，所述第一器皿内的水与所述陶土板的上端面始终保持在同一高度；所述测定仪被配置测定和记录多个预设时刻对应的所述环刀和所述环刀内的土壤的重量，或者所述环刀、所述第一器皿、所述陶土板和所述环刀内的土壤的重量，并记录所述多个预设时刻对应的两个所述张力计的示数。

【技术特征摘要】
1.一种测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，其特征在于，包括环刀、两个张力计、测定仪、陶土板和第一器皿，其中，所述环刀的侧壁上设置有两个开孔，所述两个开孔位于所述侧壁的不同高度处，所述环刀被配置为套设在待测定的土壤外；所述两个张力计被配置为分别适于通过所述两个开孔插入到土壤中并测定土壤的张力；所述陶土板放置在所述第一器皿中，用于支撑所述环刀；所述第一器皿被配置为当测定土壤吸湿过程的水分特征曲线时，所述第一器皿内的水与所述陶土板的上端面始终保持在同一高度；所述测定仪被配置测定和记录多个预设时刻对应的所述环刀和所述环刀内的土壤的重量，或者所述环刀、所述第一器皿、所述陶土板和所述环刀内的土壤的重量，并记录所述多个预设时刻对应的两个所述张力计的示数。2.根据权利要求1所述的测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，其特征在于，所述装置还包括密封的第二器皿，所述第一器皿与所述第二器皿连通，所述第二器皿内的水适于流入到所述第一器皿内；所述第二器皿内设置有导管，所述导管一端延伸至所述第二器皿外部；所述第一器皿上端开口，所述导管与所述第一器皿构成连通器，所述导管内的水与所述陶土板的上端面始终保持在同一高度，所述第二器皿的水位线至所述导管的底部之间的水用来供应所述环刀内的土壤吸湿所需。3.根据权利要求2所述的测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，其特征在于，所述第二器皿的侧壁上开设有出液口，所述第一器皿的侧壁上开设有进液口，所述出液口与所述进液口通过管线连通。4.根据权利要求3所述的测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，其特征在于，所述管线上设置有开关。5.根据权利要求1所述的测定土壤脱湿及吸湿过程的水分特征曲线的装置，其特征在于，所述环刀被配置为当置于所述陶土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，白美健，李益农，史源，章少辉，何胜男，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11