专利名称：一种土壤导水率测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及农业测量技术领域，特别是涉及一种土壤导水率测定装置。
背景技术：
导水率是单位土水势梯度下的土壤水通量，表示土壤传输水分的能力；反映土壤的入渗和渗漏性质，在农田排灌以及水土保持工程中有着重要意义；也是决定坡地降水入渗与径流比例的关键，是水分循环和土壤侵蚀模型中的重要参数。导水率对于土壤理化性质的理论研究提供参数，为土壤物理参数提供借鉴。目前国内室内测定土壤导水率曲线方法有瞬时剖面法、垂直土柱稳定蒸发法、加压短柱法以及盘式入渗仪等。这些方法中，有些测量装置较复杂，方法繁琐，费时费力，测量精度相对较差，测定结果的计算处理比较繁琐。
实用新型内容(一 )要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是如何方便、快捷地测定土壤的导水率，解决现有技术中存在的实验装置体积大、部件多、操作复杂、计算方法繁琐、测量需破坏土柱完整性的缺陷。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，提供一种土壤导水率测定装置，用于测定待测土柱的导水率，包括托盘、若干陶土头、储水池和压力传感器，所述陶土头的一端分别水平插入到所述待测土柱的不同高度处，所述陶土头的另一端分别通过玻璃管与储水池连通，储水池的上部连接有压力传感器，所述压力传感器的引线依次连接电压转换器和电源。优选地，所述玻璃管包括第一玻璃管和第二玻璃管，所述第一玻璃管与所述陶土头的另一端连通，所述第二玻璃管与所述储水池连通，所述第一玻璃管和第二玻璃管之间通过软管连接。优选地，所述托盘上设置有空心圆柱体，所述储水池和所述压力传感器位于所述空心圆柱体内。优选地，所述空心圆柱体内、所述储水池的下部设置有柱体，使得所述第二玻璃管位于所述储水池的底部边缘。 优选地，在空心圆柱体靠近待测土柱的一侧设置有豁口，且所述豁口的底部与所述陶土头的高度相同。优选地，所述豁口的宽度与所述第二玻璃管的直径相同。优选地，所述压力传感器的上方设置有数字显示器。优选地，所述玻璃管、储水池和空心圆柱体采用透明的有机玻璃管或者不透明的 PVC管制作。优选地，所述压力传感器采用弹簧管负压表、汞柱负压表或真空表。[0016](三)有益效果本实用新型的测定装置可以直接读取土柱两点间的吸力数据，由每个时间间隔称量土柱重量，水力梯度及测量的时间间隔值，便可计算出每个时段的导水率。解决了实验装置体积大，部件多，操作复杂，计算方法繁琐，不破坏土柱完整性就可测得土壤含水率等问题。
图1是依据本实用新型实施方式的土壤导水率测定装置的结构示意图；图2是图1中的土壤导水率测定装置的待测土柱的横剖面示意图；图3是图1中的土壤导水率测定装置的空心圆柱体和圆柱体的俯视图。其中，1 托盘；2 待测土柱；3 镂空；4 陶土头；5 第一玻璃管；6 软管；7 第二玻璃管；8 储水池；9 空心圆柱体；10 柱体；11 豁口 ；12 压力传感器；13 数字显示器； 14 引压口 ；15 压线螺母；16 引线；17 电压转换器；18 电源。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。如图1所示，本实用新型实施方式提供了一种土壤导水率测定装置，用于测定待测土柱2的导水率，待测土柱2的底部具有镂空3，该测定装置包括托盘1、若干陶土头4、第一玻璃管5、软管6、第二玻璃管7、储水池8、空心圆柱体9、柱体10和压力传感器12。椭圆形的托盘1中间是圆柱形的待测土柱2 ( 土柱上表面为曝露可蒸发的)，在待测土柱2的两侧按两个深度各插入一个陶土头4，分别测量土壤中两个深度的吸力(基质势)。陶土头4内部中空，一端封闭，一端开口，封闭的一端分别水平插入到待测土柱2的不同高度处，开口的一端分别与第一玻璃管5连通。储水池8的底部与相应的陶土头4高度一致，储水池8通过第二玻璃管7与第一玻璃管5连通，第二玻璃管7与第一玻璃管5之间由软管6连通。储水池8的上部连接有压力传感器12，压力传感器12的上部设置有数字显示器13，压力传感器12的引线16依次连接电压转换器17和电源18。储水池8和压力传感器12位于固定在托盘上的空心圆柱体9内。在空心圆柱体9内、且在储水池8的下部设置有柱体10，使得柱体10将储水池8托起一定高度，从而使第二玻璃管7位于储水池8的底部边缘。压力传感器12也可以采用底部垫物品、背后用板或者柱子的方式来固定。或者压力传感器12采用小型压力传感器，此时可以直接与陶土头4连接而不需要单独部件来固定。空心圆柱体9靠近待测土柱2的一侧设置有沿空心圆柱体9高度方向的豁口 11，且豁口 11的底部与陶土头4的高度相同。豁口 11的宽度与第二玻璃管7的直径相同。第一玻璃管5、第二玻璃管7、储水池8和空心圆柱体9均可以采用透明的有机玻璃管或者不透明的PVC管制作。压力传感器12可以采用弹簧管负压表、汞柱负压表或真空表。使用前的准备和安装1.陶土头的多孔陶土壁的除气。将陶土头4开口的一端与有机玻璃管5相粘接， 有机玻璃管5的另一端与一个针头尾部连通，针头插入一个密闭带有橡皮塞的容器内。同时将连有真空泵的针头也通过橡皮塞插入此容器内。通过针头的连接，使真空泵、容器和陶
4土头是相通的。将陶土头置于装满无气水的密闭容器内，打开真空泵，无气水由于真空泵抽气，将通过多孔陶土壁沿着陶土头的空腔、有机玻璃管5、针头，把多孔陶土壁内的气体抽入带有橡皮塞的密闭容器内。经过数次，无气水通过多孔陶土壁，就会将其孔内的气体排除。2. 土柱内装土并浸泡接近饱和。将除气后的两支陶土头分别安置在土柱两侧的不同高度(左边高度为土柱内部底部以上4cm，右边高度为土柱内部底部以上2cm)。在土柱(高6cm，直径为km，底部为镂空幻内的底部垫一层滤纸19，再将土样按容重并分层装入，表面用盖子密封。将土柱放置在有水的容器内，并使容器内的水面高不超过土柱最低陶土头的高度，避免容器内的水进入陶土头内。这样浸泡数小时左右，致土柱内部土样达到接近饱和状态，将土柱取出，使土样内部多余水分顺着土柱底部的镂空3流出，静置一段时间后，至底部不再有水分流出，土样内部水分达到平衡状态时，将底部密封，使其不透水漏气。3.陶土头内和压力传感器内部的注水。固定于待测土柱2的陶土头4稍倾斜，用极细的针头注入无气水，注水时要避免有气泡堵塞连接陶土头4的有机玻璃管5内，务必使陶土头4内的空腔和所连接的第一玻璃管5整个都充满水。在连接于压力传感器的引压口 (感应吸力)14处的储水池8中注满水，使其充满至有机玻璃管7。第二玻璃管7位于储水池8底部边缘。注水时，要将第二玻璃管7的出口朝上，这样可以使气泡从此出口排出。然后将一节软管6分别套在第一玻璃管5和第二玻璃管7上，使其裹紧接口，防止透水进气。 在套软管6时，一定要避免有气泡存在于第一玻璃管5和第二玻璃管7内和接口处。最后同时将土柱2、测量吸力部件、即压力传感器12以及吸力数值显示部件13放置于固定在托盘1的空心圆柱体9内。固定在托盘1的空心圆柱体9内，靠近土柱的一侧有一个豁口 11， 其底边与陶土头4的高度相同，宽度与陶土头粘接的第二玻璃管7的直径相同。此豁口 11 是为了便于第二玻璃管7穿过并支撑其重量。固定在托盘1的空心圆柱体9内部放置一个固定压力传感器12高度的柱体10，其高度与空心圆柱体9内放置的储水池8底部的高度相同，是为了固定其高度并防止移动。第一玻璃管5和第二玻璃管7均为有机玻璃管。4.压力传感器和数字显示器的校正。压力传感器12在使用前要按照说明书仔细认真的调试，使其减小误差。并将压线螺母15处引出的引线16连接与电压转换器17上， 再将转换器连于电源18。测量与计算测量开始时，将土柱上部盖在土样表面的盖子去掉，使土样表面曝露开始蒸发。连接电源18后，两个压力传感器12上的数字显示器13便立即分别显示出此刻各深度陶土头处的吸力，记录下读数。然后将压力传感器12的接线16从电压转换器17上拆下(避免天平上的物品太多)，把托盘1及其上的装置放置于天平上称重，记录下重量读数。数字显示器13和天平的精度要根据试验的要求来确定。我们采用量程为-0. IMPa-O. IMPa，精度为士0. 1%F.S的压力传感器12 ；量程为lOOOg，精度为0. Olg的天平。测量间隔在10分钟或几个小时之间调整。由两个高度陶土头的垂直距离Δ Z和其相邻两个时刻所测得的两个高度的吸力值通过公式(1)可以得出水力坡度im。再由每个时间间隔At所测得的水重AV、土柱表面积A和水力坡度、通过公式( 可以求得两个时刻之间测得的平均吸力的导水率[0033]
权利要求1.一种土壤导水率测定装置，用于测定待测土柱O)的导水率，其特征在于，包括托盘 (1)、若干陶土头G)、储水池(8)和压力传感器(12)，所述陶土头(4)的一端分别水平插入到所述待测土柱( 的不同高度处，所述陶土头(4)的另一端分别通过玻璃管与储水池(8) 连通，储水池(8)的上部连接有压力传感器(12)，所述压力传感器(1 的引线(16)依次连接电压转换器(17)和电源(18)。
2.如权利要求1所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，所述玻璃管包括第一玻璃管(5)和第二玻璃管(7)，所述第一玻璃管( 与所述陶土头的另一端连通，所述第二玻璃管(7)与所述储水池(8)连通，所述第一玻璃管( 和第二玻璃管(7)之间通过软管 (6)连通。
3.如权利要求2所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，所述托盘(1)上设置有空心圆柱体(9)，所述储水池(8)和所述压力传感器(1 位于所述空心圆柱体(9)内。
4.如权利要求3所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，在所述空心圆柱体(9)内、 且在所述储水池(8)的下部设置有柱体(10)，使得所述第二玻璃管(7)位于所述储水池 (8)的底部边缘。
5.如权利要求3所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，在空心圆柱体(9)靠近待测土柱( 的一侧设置有沿圆柱高度方向的豁口(11)，且所述豁口(11)的底部与所述陶土头 (4)的高度相同。
6.如权利要求5所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，所述豁口(11)的宽度与所述第二玻璃管(7)的直径相同。
7.如权利要求1所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，所述压力传感器(12)的上方设置有数字显示器(13)。
8.如权利要求1-7任一项所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，所述玻璃管、储水池(8)和空心圆柱体(9)采用透明的有机玻璃管或者不透明的PVC管制作。
9.如权利要求1所述的土壤导水率测定装置，其特征在于，所述压力传感器(12)采用弹簧管负压表、汞柱负压表或真空表。
专利摘要本实用新型公开了一种土壤导水率测定装置，用于测定待测土柱(2)的导水率，包括托盘(1)、若干陶土头(4)、储水池(8)和压力传感器(12)，所述陶土头(4)的一端分别水平插入到所述待测土柱(2)的不同高度处，所述陶土头(4)的另一端分别通过玻璃管与储水池(8)连通，储水池(8)的上部连接有压力传感器(12)，所述压力传感器(12)的引线(16)依次连接电压转换器(17)和电源(18)。本实用新型的测定装置可以直接读取土柱两点间的吸力数据，由每个时间间隔称量土柱重量，水力梯度及测量的时间间隔值，便可计算出每个时段的导水率。解决了实验装置体积大，部件多，操作复杂，计算方法繁琐，不破坏土柱完整性就可测得土壤含水率等问题。
文档编号G01N5/02GK201965068SQ201020700579
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者孟志军, 张芳, 毛思帅, 薛绪掌, 郭建华, 陈立平 申请人:北京农业智能装备技术研究中心
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