一种毛细管水上升高度测量系统技术方案

本申请实施例提供了一种毛细管水上升高度测量系统，涉及农业水利工程领域，该测量系统包括：马氏瓶，用于根据预设的水头向土柱供水；四通管，位于土柱的下方，其中：四通管的管口一与土柱底部的透水孔连通，管口二与马氏瓶上的出水口阀门通过导水管连通，管口三与测压管的下端连通，四通管的管口四与差压计通过软管连接；管口二处设置有第一阀门，测压管的上端为自由端且与大气相通，土柱和测压管均沿竖直方向设置且相互平行；导水管上设置有第一阀门，第一阀门与管口二之间的导水管上还连接有排水管，排水管上设置有第二阀门。相比于传统测量方式，本系统的测量精度高了一个数量级，具有测量精准、自动化、操作简易等优点。操作简易等优点。操作简易等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种毛细管水上升高度测量系统


[0001]本申请涉及农业水利工程领域，具体涉及一种毛细管水上升高度测量系统。

技术介绍

[0002]当土壤含水量逐渐增大，超过最大分子持水量的那部分水，在毛细管力的作用下，保持在土壤的毛细管孔隙中，不受重力作用的支配，这种靠毛细管力保持在土壤毛细管孔隙中的水就称为毛细管水。
[0003]土壤中毛细管水的存在形式和上升高度对水文、地质、环境和农业水利工程建设有着深刻的影响。地下水位过高将导致建筑物地基受浸润，强度降低，土质软化，地基承载力下降，土坡失稳等灾害。尤其在农业生产中，毛细管水影响着作物的生长和产量。土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分在表层土壤累积造成土地盐碱化。土壤盐渍化主要是由于地下水位过高，水分随毛管水上升到地表，当积水的时间和深度超过了作物可耐受的盐水深将导致作物减产甚至绝收。控制毛细管水上升高度是土壤盐渍化改良的一个主要措施，为减轻土壤渍化的危害，需将地下水控制在合理的范围内。而对于农作物浸没问题，多以“毛细管水上升高度加安全超高值”来确定地下水临界埋深，为此，寻找一种有效测量毛细管水上升高度的方案成为解决土壤盐渍化问题的一种途径。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种毛细管水上升高度测量系统，在能克服上述技术问题的基础上，还可进行自动化连续测量，具有操作简单、测量精度高(精度提升至0.1mm)的优点。
[0005]为了解决上述问题，本申请实施例公开了一种毛细管水上升高度测量系统，包括：
[0006]马氏瓶、土柱、四通管、测压管以及差压计；
[0007]所述马氏瓶用于根据预设的水头向所述土柱供水；
[0008]所述四通管位于所述土柱的下方，其中：
[0009]所述四通管的管口一与所述土柱底部的透水孔连通；
[0010]所述四通管的管口二与所述马氏瓶上的出水口阀门通过导水管连通；
[0011]所述四通管的管口三与所述测压管的下端连通，所述测压管的上端为自由端且与大气相通，其中，所述土柱和所述测压管均沿竖直方向设置且相互平行；
[0012]所述四通管的管口四与所述差压计通过软管连接；
[0013]其中，所述导水管上设置有第一阀门，所述第一阀门与所述管口二之间的所述导水管上还连接有排水管，所述排水管上设置有第二阀门。
[0014]在本申请一实施例中，还包括：
[0015]无纸记录仪，与所述差压计连接，用于记录与其连接的所述差压计传输的数据。
[0016]在本申请一实施例中，还包括：
[0017]实时数据显示器，与所述无纸记录仪连接，用于显示所述无纸记录仪传输的数据。
[0018]在本申请一实施例中，还包括：
[0019]固定件，所述固定件设置于所述土柱和所述测压管之间，用于保持所述土柱和所述测压管平行。
[0020]在本申请一实施例中，还包括土柱支架、土柱支撑槽，其中：
[0021]所述土柱支撑槽与所述土柱支架在竖直方向上可调节连接，所述土柱支撑槽用于放置所述土柱。
[0022]在本申请一实施例中，所述土柱支撑槽包括相互连接的套筒、承重平板，所述土柱支架包括竖杆；其中：
[0023]所述套筒套在所述土柱支架的竖杆上，所述套筒内开有螺纹孔，所述螺纹孔上设置有制动螺栓；
[0024]所述承重平板通过连接件与所述套筒的外侧壁固定，所述连接件上设置有半封闭的卡环，所述卡环的内径与所述土柱的外径相互匹配；
[0025]所述承重平板的板面用于放置所述土柱。
[0026]在本申请一实施例中，还包括马氏瓶支架、马氏瓶卡槽，其中：
[0027]所述马氏瓶卡槽与所述马氏瓶支架在竖直方向上可调节连接，所述马氏瓶卡槽用于放置所述马氏瓶。
[0028]在本申请一实施例中，所述马氏瓶包括：
[0029]马氏瓶本体，设置有瓶口；
[0030]弹性密封塞，安装于所述瓶口中且对所述瓶口具有径向压力；
[0031]进气细管，上端为进气口，下端为出气口且贯穿所述弹性密封塞的端面置于所述马氏瓶本体内，所述进气口与所述马氏瓶本体内腔相通。
[0032]在本申请一实施例中，所述测压管和所述土柱的管壁上均设置有刻度线；
[0033]当所述土柱和所述测压管平行时，所述测压管的零刻度线与所述土柱内土样的表面齐平。
[0034]本申请实施例包括以下优点：
[0035]由于土壤中发生毛细观象时，弯液面产生负压力使毛管中静水压力小于大气压力，其差值等于土壤毛细管水上升水柱高度乘以水的容重，利用连通管测定的毛细管水上升高度的负压水柱与测压管下降水柱高度的等压面。因此，本申请实施例采用四通管将马氏瓶、土柱、测压管以及差压计联通，能实现对土柱中毛细管水上升高度的自动测量，通过差压计可分别测得土柱里的土壤水饱和时测压管的水柱高度，以及土柱中的自由水在下降一定程度后不再下渗即测压管中的液面稳定时的水柱高度，差压计前后两次数据之差即为测压管下降的水柱高度，将此差值减去土柱高度即为土壤毛细管水上升高度。本申请实施例的测量精度可达0.1毫米水柱(mmH2O)，相比传统测量方案高了一个数量级，且差压计的采样间隔可设置为1s，可实现对数据的连续测量，极大的节省了人力。
[0036]本申请实施例采用无纸记录仪连接差压计，采用实时数据显示器连接无纸记录仪，能把测压管内的压力变化数据在实时数据显示器上实时显示，便于试验人员随时了解毛细管水上升高度测量数据变化情况。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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。
[0038]图1是本申请一实施例毛细管水上升高度测量系统的结构示意图；
[0039]图2是本申请一实施例马氏瓶安装在支架上的结构示意图；
[0040]图3是本申请一实施例四通管的结构示意图；
[0041]图4是本申请一实施例土柱的结构示意图；
[0042]图5是本申请一实施例测压管的结构示意图；
[0043]图6(a)是本申请一实施例测压管与土柱连接的平面结构示意图；
[0044]图6(b)是本申请一实施例测压管与土柱连接的立体结构示意图；
[0045]图7是本申请一实施例差压计的结构示意图；
[0046]图8是本申请一实施例无纸记录仪的结构示意图。
[0047]附图标记说明：
[0048]1‑
马氏瓶；2
‑
土柱；3
‑
四通管；4
‑
测压管；5
‑
差压计；6
‑
出水口阀门；7
‑
第一阀门；8
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毛细管水上升高度测量系统，其特征在于，包括：马氏瓶(1)、土柱(2)、四通管(3)、测压管(4)以及差压计(5)；所述马氏瓶(1)用于根据预设的水头向所述土柱(2)供水；所述四通管(3)位于所述土柱(2)的下方，其中：所述四通管(3)的管口一与所述土柱(2)底部的透水孔(21)连通；所述四通管(3)的管口二与所述马氏瓶(1)上的出水口阀门(6)通过导水管(19)连通；所述四通管(3)的管口三与所述测压管(4)的下端连通，所述测压管(4)的上端为自由端且与大气相通，其中，所述土柱(2)和所述测压管(4)均沿竖直方向设置且相互平行；所述四通管(3)的管口四与所述差压计(5)通过软管(20)连接；其中，所述导水管(19)上设置有第一阀门(7)，所述第一阀门(7)与所述管口二之间的所述导水管(19)上还连接有排水管(18)，所述排水管(18)上设置有第二阀门(8)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：无纸记录仪(9)，与所述差压计(5)连接，用于记录与其连接的所述差压计(5)传输的数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：实时数据显示器(10)，与所述无纸记录仪(9)连接，用于显示所述无纸记录仪(9)传输的数据。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：固定件(11)，所述固定件(11)设置于所述土柱(2)和所述测压管(4)之间，用于保持所述土柱(2)和所述测压管(4)平行。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任长江，姚莉，肖智星，周意恒，何丽军，陈浩，孙清，朱宇龙，苏裕培，刘志峰，王薪怡，林升，邱健锋，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：新型
国别省市：