一种测定土壤下渗系数的装置

1.本实用新型涉及土壤渗透系数测定技术领域，具体涉及一种测定土壤下渗系数的装置。


背景技术：

2.随土壤渗透性能是土壤主要物理性质之一，在水利部门设计灌排系统和改良盐碱土以及建设海绵城市等方面是不可缺少的数据。土壤渗透系数是土壤水分平衡、灌溉、排水、土壤改良、工程地质、水文地质和水土保持等研究中经常测定的，用来反映土壤渗透性能的重要参数。土壤渗透能力是反映森林土壤水源涵养、理水调洪功能的重要指标，多年来一直是土壤侵蚀与水资源分布研究的热点。
3.为此，本技术提供了一种用于测定土壤渗透系数的装置，可通过模拟降雨与土壤水分下渗来测定土壤的渗透系数。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供了一种测定土壤下渗系数的装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种测定土壤下渗系数的装置，包括控制降雨量循环机构、柱状土样放置机构、测定流量机构、蓄水箱、水泵与供水箱；
7.所述柱状土样放置机构包括筒体、底盘，所述底盘固定于筒体内部，底盘上均匀开设有通孔；
8.所述测定流量机构设置于底盘的下方，其包括两漏斗与一流量计，两漏斗对称连接于流量计的两端，两漏斗固定于筒体的内部；
9.所述蓄水箱设置于测定流量机构的下方，用于承接测定流量机构所流出的水；
10.所述控制降雨量循环机构包括喷头、输水管、出水管，所述喷头为一中空圆盘设置于柱状土样放置机构顶部，中空圆盘的底部均匀开设有出水孔，所述中空圆盘的侧壁上设置有一进水口，所述输水管的上端连接进水口，下端通过输水软管与水泵的输出端相连，所述水泵输入端与供水箱相连，所述出水管设于筒体侧壁上并与筒体相连通，所述出水管的出水端通过出水软管连接供水箱。
11.作为一种较优的实施选择，优选的，所述筒体的内部沿纵向均匀设置有压力传感器，用于检测筒体内不同部位的压力。
12.作为一种较优的实施选择，优选的，所述柱状土样放置机构通过可收纳支架架设于蓄水箱的上方；所述可收纳支架包括铰接柱、固定槽、脚架，所述固定槽由两组固定板组成，所述固定槽沿圆周固定于筒体的侧部，所述脚架设置于固定槽内，且通过铰接柱与脚架相铰接。
13.进一步的，所述测定流量机构上端漏斗开口处的外径尺寸等于筒体的内径尺寸，且上、下漏斗均固定于筒体内壁。
14.作为一种较优的实施选择，优选的，所述出水管包括盒体、出水短管与连通管，所述盒体通过连通管与筒体相连通，所述出水短管位于盒体下端且与盒体相连通，出水短管通过水软管连接供水箱。
15.作为一种较优的实施选择，优选的，所述筒体为透明材质，其侧面设置有液位刻度标识。
16.作为一种较优的实施选择，优选的，所述输水管侧壁还设有支管，筒体与支管对应位置设置有开口，开口内设置有橡胶密封环，支管穿过橡胶密封环与筒体相通，输水管上还安装有l型三通球阀，用于控制输水管向喷头输水或向筒体中直接输水。
17.本实用新型具有如下优点：
18.本实用新型提供的测定土壤下渗系数的装置结构简单，便于拆装清洗，且装置可实现实验用水的循环利用，减少了水资源的浪费。此外，该装置还具有操作便利、模拟可靠性高的优点，适宜进一步推广应用。
附图说明
19.图1为本实用新型的整体结构示意图；
20.图2为柱状土样放置机构的剖视图；
21.图3为喷头的剖视图；
22.图4为实施例2中输水管的剖视图；
23.图5为实施例1中出水管的剖视图；
24.图6为柱状土样放置机构的正视图；
25.图7为可收纳支架的结构示意图；
26.图8为可收纳支架撑开状态下的示意图；
27.图9为实施例2中输水管与筒体的连接示意图；
28.图10为实施例2中出水管与柱状土样放置机构的连接示意图。
29.附图中标号名称如下：
30.控制降雨量循环机构-1；柱状土样放置机构-2；测定流量机构-3；可收纳支架-4；蓄水箱-5；水泵-6；供水箱-7；橡胶密封环-8；喷头-11；中空圆盘-111；出水孔-112；进水口-1111；输水管-12；球芯-121；手柄-122；支管-123；出水管-13；盒体-131；出水短管-132；连通管-133；环形磁铁-134；磁性金属块-135；筒体-21；底盘-22；压力传感器-23；漏斗-31；流量计-32；铰接柱-411；固定槽-412；脚架-413。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.实施例1
33.参照附图1所示，一种测量土壤下渗系数的装置，包括控制降雨量循环机构1、柱状
土样放置机构2、测定流量机构3、蓄水箱5、水泵6与供水箱7；其中，水泵6的电机为变频调速电机，可进行转速的调节，进而实现水泵输水量的控制。
34.参照附图2与6所示，柱状土样放置机构2包括筒体21、底盘22，其中，筒体21两端开口，且筒体21上端口处开设通气孔(图中未给出)，用于保证筒体21内外气压的平衡；底盘22固定于筒体21内部，底盘22上均匀开设有通孔；使用时，将柱状土样放入到筒体21中，土样的下渗水通过底盘22上的通孔流入测定流量机构3中。进一步的，筒体21为透明材质，其侧面设置有液位刻度标识；以便于土层上方液位高度的观察测量。
35.参照附图2与6所示，测定流量机构3设置于底盘22的下方，其包括两漏斗31与一流量计32，两漏斗31对称连接于流量计32的两端，两漏斗31固定于筒体21的内部；其中测定流量机构3上端漏斗31开口处的外径尺寸等于筒体21的内径尺寸，使上端漏斗31能够完全承接住土样下渗的水，流量计32用于测定柱状土样下渗水流量。上、下漏斗31均固定于筒体21内壁。
36.蓄水箱5设置于测定流量机构3的下方，用于承接测定流量机构3所流出的水；
37.参照附图1、3与6所示，控制降雨量循环机构1包括喷头11、输水管12、出水管13，喷头11为一中空圆盘111设置于柱状土样放置机构2顶部，中空圆盘111的底部均匀开设有出水孔112，中空圆盘111的侧壁上设置有一进水口1111，输水管12的上端连接进水口1111，下端通过输水软管与水泵6的输出端相连，水泵6输入端与供水箱7相连，出水管13设于筒体21侧壁上并与筒体21相连通，出水管13的出水端通过出水软管连接供水箱7。使用时启动水泵6，水泵6将供水箱7内的水通过输水软管输入到输水管12中，输水管12中的水进一步流入到中空圆盘111并从底部出水孔112喷出模拟降雨；筒体21上端的积水通过出水管13排出，并通过出水软管回流到供水箱7中，以实现水的循环使用。
38.参照附图5所示，出水管13包括盒体131、出水短管132与连通管133，盒体131通过连通管133与筒体21相连通，出水短管132位于盒体131下端且与盒体131相连通，出水短管132通过水软管连接供水箱7；筒体21上端的积水通过连通管133流入盒体131，并从出水短管132排入供水箱7。
39.参照附图6所示，筒体21的内部沿纵向均匀设置有压力传感器23，用于检测筒体21内不同部位的压力。
40.参照附图6-8所示，柱状土样放置机构2通过可收纳支架4架设于蓄水箱5的上方；可收纳支架4包括铰接柱411、固定槽412、脚架413，固定槽412由两组固定板组成，固定槽412沿圆周固定于筒体21的侧部，脚架413设置于固定槽412内，且通过铰接柱411与脚架413相铰接。通过调节脚架413张开程度可在一定程度上实现柱状土样放置机构2的高度调节；同时通过将脚架413收拢，可减小柱状土样放置机构2收纳时的存放面积。
41.使用时，打开喷头11将土层样品分次填充入柱状土样放置机构2的筒体中，并在柱状土样顶端加盖一层尼龙网，以防水流冲击并保障布水均匀；其中，尼龙网为200目规格；柱状土样放置时应低于连通管133与支管123，接着盖上喷头11；接着启动水泵6并控制进水量，使柱状土样放置机构2内保持水面平衡；每隔1-5min时间观测一次流量计，直至从柱状土样放置机构2下端流出的水体流量稳定并保持为同一数值即土壤达到饱和；待土壤达到饱和后分别测量获取筒体21内不同部位的压力数据、土层高度数据、柱状土样放置机构2下端的水体流量数据，以实现土壤渗透系数的测定。
42.实施例2
43.本实施例中测量土壤下渗系数的装置与实施例1基本相同，区别之处在于，参照附图4与9所示，输水管12侧壁还设有支管123，筒体21与支管123对应位置设置有开口，开口内设置有橡胶密封环8，支管123穿过橡胶密封环8与筒体21相通，其中橡胶密封环8与支管123为紧配合以提升支管123与筒体21配合的密封性。当需取下喷头11向筒体内放入柱状土样时，将支管123从橡胶密封环8中抽出并取下喷头11，该种设置在实现输水管12与筒体21相通的情况下，使喷头11能够从柱状土样放置机构2顶部取下。
44.输水管12上还安装有l型三通球阀，用于控制输水管12向喷头11输水或向筒体21中直接输水。其中，l型三通球阀为现有技术，其包括球芯121与手柄122，通过拧动手柄122调节球芯121以控制水流方向，使输水管12向喷头11输水，或使输水管12向向筒体21中直接输水。进而使用时，可自主选择两种输水方式：1、通过喷头11模拟降雨覆盖面积；2、通过支管123直接向筒体21中输水。
45.作为进一步改进的，连通管133通过密封轴承转动连接于筒体21的侧壁上，盒体131与筒体21之间设置有角度调节机构，用于盒体131上出水短管132的角度调节。通过旋转盒体131调整出水短管132的朝向可实线筒体21内部积水高度的调整(正常情况下，当出水短管132朝上或倾斜向上时，筒体21内部积水液面需与出水短管132上端面平齐时，筒体21内部水才能通过出水管13排出)，进而便于研究测定柱状土样不同液面高度下的渗水量。
46.角度调节机构包括环形磁铁134与磁性金属块135，磁性金属块135固定于盒体131上，环形磁铁134固定于筒体21外壁上，环形磁铁中部的开孔用于避空连通管133，环形磁铁134与磁性金属块135相吸。当需调整出水短管132的朝向时，用户只需旋转出水管13，出水管13通过磁性金属块135与环形磁铁134的吸力即可实现出水短管132的角度固定。
47.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。