一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，用于研究降水在非飽和土中的入滲規(guī)律，屬于土壤水環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]降水在非飽和土中入滲的規(guī)律研究對(duì)城市綠化、防洪排澇、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各方面有著重要的意義。長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)降水在非飽和土中入滲的研究主要以室內(nèi)模擬試驗(yàn)為主，或多或少都存在一些問(wèn)題，如未對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、試驗(yàn)裝置不是封閉的、試驗(yàn)裝置具有特殊邊界等，這些因素均影響了試驗(yàn)的精確性，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況差別較大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種室內(nèi)模擬降雨在非飽和土中入滲的試驗(yàn)裝置。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0005]一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，包括:用于容納非飽和土的兩端敞口的土柱筒、安裝于所述土柱筒頂端的降雨裝置、與所述降雨裝置通過(guò)第一導(dǎo)管相連的注水裝置、安裝于所述土柱筒底端的水樣收集裝置、用于測(cè)量土壤含水率的數(shù)據(jù)采集裝置以及向數(shù)據(jù)采集裝置供電的電源；所述數(shù)據(jù)采集裝置包括多組沿土柱筒縱向分布的時(shí)域反射儀，所述時(shí)域反射儀的三個(gè)探頭伸入土壤內(nèi)部以采集含水率數(shù)據(jù)，探頭經(jīng)信號(hào)線(xiàn)將測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸至采集器。
[0006]優(yōu)選地，前述注水裝置為帶刻度的馬氏瓶，從而可以根據(jù)需求模擬降雨量。
[0007]優(yōu)選地，前述降雨裝置嵌裝于土柱筒的頂端，并且在降雨裝置的底部開(kāi)設(shè)有多個(gè)降雨孔，降雨裝置的頂部具有一外檐以更好地封閉土柱筒頂端，所述降雨孔處安裝有針頭，降雨從針頭處落下。
[0008]更優(yōu)選地，前述水樣收集裝置包括:安裝于土柱筒底端的多孔板、覆蓋于多孔板上的人工布、位于多孔板下方的導(dǎo)水器以及與導(dǎo)水器通過(guò)第二導(dǎo)管連通的蓄水容器，人工布的設(shè)置能夠防止多孔板的孔口被土樣堵塞，同時(shí)也不會(huì)影響雨水順利流入導(dǎo)水器中。
[0009]具體地，前述土柱筒由有機(jī)玻璃制成。
[0010]進(jìn)一步地，前述土柱筒的橫截面形狀為腰形，包括矩形部及對(duì)稱(chēng)分設(shè)于矩形部?jī)蓚?cè)的半圓部，所述半圓部的內(nèi)直徑為15cm，矩形部的長(zhǎng)度為5cm，土柱筒高度為100cm。
[0011]更優(yōu)選地，前述多個(gè)時(shí)域反射儀安裝于矩形部的外壁，距離土柱筒頂部的高度分別為:19.5cm、27cm、37cm、52cm、67cm、82cm，以研究不同級(jí)配的夾砂層對(duì)降水在非飽和土中入滲規(guī)律的影響。
[0012]本實(shí)用新型的有益之處在于:本實(shí)用新型的室內(nèi)模擬降雨在非飽和土中入滲的試驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，該裝置能夠完全封閉、無(wú)特殊邊界，進(jìn)一步地，還能夠保證時(shí)域反射儀(TDR)的三根探頭處于同一土壤深度，從而保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，減小模擬試驗(yàn)的誤差。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是圖1所示實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、土柱筒，101、矩形部，102、半圓部，2、降雨裝置，3、針頭，4、第一導(dǎo)管，5、注水裝置，501、刻度，6、電源，7、時(shí)域反射儀，701、探頭，8、信號(hào)線(xiàn)，9、采集器，10、多孔板，11、人工布，12、導(dǎo)水器，13、第二導(dǎo)管，14、蓄水容器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作具體的介紹。
[0017]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，包括:用于容納非飽和土的兩端敞口的土柱筒1、安裝于土柱筒I頂端的降雨裝置2、與降雨裝置2通過(guò)第一導(dǎo)管4相連的注水裝置5、安裝于土柱筒I底端的水樣收集裝置、用于測(cè)量土壤含水率的數(shù)據(jù)采集裝置以及向數(shù)據(jù)采集裝置供電的電源6。
[0018]在本實(shí)施例中，如圖2所示，土柱筒I的橫截面形狀為腰形，包括矩形部101及對(duì)稱(chēng)分設(shè)于矩形部101兩側(cè)的半圓部102，半圓部102的內(nèi)直徑為15cm，矩形部101的長(zhǎng)度為5cm，土柱筒I的整體高度為100cm。數(shù)據(jù)采集裝置包括多組沿土柱筒I縱向分布的時(shí)域反射儀7，為了保證時(shí)域反射儀7 (TDR)的三根探頭701處于同一土壤深度，如圖2所示，多個(gè)時(shí)域反射儀7安裝于矩形部101的外壁上，時(shí)域反射儀7的三個(gè)探頭701伸入土壤內(nèi)部以采集含水率數(shù)據(jù)，探頭701經(jīng)信號(hào)線(xiàn)8將測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸至采集器9。在本實(shí)施例中，6個(gè)時(shí)域反射儀7距離土柱筒I頂部的高度分別為:19.5cm、27cm、37cm、52cm、67cm、82cm，以研究不同級(jí)配的夾砂層對(duì)降水在非飽和土中入滲規(guī)律的影響。
[0019]具體地，注水裝置5為帶刻度501的馬氏瓶，從而可以根據(jù)需求模擬降雨量。降雨裝置2嵌裝于土柱筒I的頂端，并且在降雨裝置2的底部開(kāi)設(shè)有多個(gè)降雨孔，降雨裝置2的頂部具有一外檐以更好地封閉土柱筒I頂端，降雨孔處安裝有針頭3，降雨從針頭3處落下，具有更真實(shí)的模擬效果。
[0020]水樣收集裝置包括:安裝于土柱筒I底端的多孔板10 (厚度為25cm)、覆蓋于多孔板10上的人工布11、位于多孔板10下方的導(dǎo)水器12以及與導(dǎo)水器12通過(guò)第二導(dǎo)管13連通的蓄水容器14，人工布11的設(shè)置能夠防止多孔板10的孔口被土樣堵塞，同時(shí)也不會(huì)影響雨水順利流入導(dǎo)水器12中，滲透至底部的水被收集至蓄水容器14中。
[0021]為了更好地理解本實(shí)用新型，對(duì)該試驗(yàn)裝置的操作過(guò)程簡(jiǎn)述如下:
[0022](I)在試驗(yàn)開(kāi)始之前，將試驗(yàn)對(duì)象(一定級(jí)配的土體)準(zhǔn)備好，在多孔板10上方覆一張人工布11，然后按照試驗(yàn)中設(shè)定的密實(shí)度填充于土柱筒I相應(yīng)的層位中，填筑過(guò)程中按照?qǐng)D1所示，安裝好含水率測(cè)量裝置一一時(shí)域反射儀7，并用信號(hào)線(xiàn)8將其連接到采集器9 ；
[0023](2)按圖1所示，將降雨裝置2安裝到土柱筒I的頂端，用第一導(dǎo)管4連接已經(jīng)擺放到位的注水裝置5，土柱筒I下端用第二導(dǎo)管13將水樣收集裝置導(dǎo)水器12與蓄水容器14相連；
[0024](3)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，向注水裝置5中加入去離子水，使降雨裝置2中降水強(qiáng)度滿(mǎn)足要求且水位能在一分鐘內(nèi)穩(wěn)定不變，通過(guò)注水裝置5使降雨裝置2保持此水位不變，然后將采集器9插頭插入到220v電源6 ;
[0025](4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定降水強(qiáng)度及時(shí)間，當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)前需確定注水裝置5水位與降雨強(qiáng)度之間的關(guān)系。保持降雨裝置2的針頭3個(gè)數(shù)不變，選擇不同水位，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的降雨強(qiáng)度，繪制“水位一降雨強(qiáng)度”圖像，二者成正相關(guān)關(guān)系，可以擬合成一條直線(xiàn)，據(jù)此確定注水裝置5水位；
[0026](5)由于非飽和土中水分運(yùn)移速度較慢，要研究降雨中和降雨后兩個(gè)階段的試驗(yàn)現(xiàn)象及規(guī)律，實(shí)驗(yàn)一般要持續(xù)幾個(gè)月。
[0027]綜上，本實(shí)用新型的室內(nèi)模擬降雨在非飽和土中入滲的試驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，該裝置能夠完全封閉、無(wú)特殊邊界，進(jìn)一步地，還能夠保證時(shí)域反射儀7 (TDR)的三根探頭701處于同一土壤深度，從而保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，減小模擬試驗(yàn)的誤差。
[0028]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:用于容納非飽和土的兩端敞口的土柱筒、安裝于所述土柱筒頂端的降雨裝置、與所述降雨裝置通過(guò)第一導(dǎo)管相連的注水裝置、安裝于所述土柱筒底端的水樣收集裝置、用于測(cè)量土壤含水率的數(shù)據(jù)采集裝置以及向數(shù)據(jù)采集裝置供電的電源；所述數(shù)據(jù)采集裝置包括多組沿土柱筒縱向分布的時(shí)域反射儀，所述時(shí)域反射儀的三個(gè)探頭伸入土壤內(nèi)部以采集含水率數(shù)據(jù)，探頭經(jīng)信號(hào)線(xiàn)將測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸至采集器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述注水裝置為帶刻度的馬氏瓶。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述降雨裝置嵌裝于土柱筒的頂端，并且在降雨裝置的底部開(kāi)設(shè)有多個(gè)降雨孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述降雨裝置的頂部具有一外檐以封閉土柱筒頂端。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述降雨孔處安裝有針頭。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述水樣收集裝置包括:安裝于土柱筒底端的多孔板、覆蓋于多孔板上的人工布、位于多孔板下方的導(dǎo)水器以及與導(dǎo)水器通過(guò)第二導(dǎo)管連通的蓄水容器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述土柱筒由有機(jī)玻璃制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述土柱筒的橫截面形狀為腰形，包括矩形部及對(duì)稱(chēng)分設(shè)于矩形部?jī)蓚?cè)的半圓部。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述半圓部的內(nèi)直徑為15cm，矩形部的長(zhǎng)度為5cm，土柱筒高度為100cm。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述多個(gè)時(shí)域反射儀安裝于矩形部的外壁，距離土柱筒頂部的高度分別為:19.5cm、27cm、37cm、52cm、67cm、82cm，以研究不同級(jí)配的夾砂層對(duì)降水在非飽和土中入滲規(guī)律的影響。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種室內(nèi)模擬降雨入滲的試驗(yàn)裝置，包括：土柱筒、安裝于所述土柱筒頂端的降雨裝置、與降雨裝置通過(guò)第一導(dǎo)管相連的注水裝置、安裝于土柱筒底端的水樣收集裝置、用于測(cè)量土壤含水率的數(shù)據(jù)采集裝置以及向數(shù)據(jù)采集裝置供電的電源；數(shù)據(jù)采集裝置包括多組沿土柱筒縱向分布的時(shí)域反射儀，時(shí)域反射儀的三個(gè)探頭伸入土壤內(nèi)部以采集含水率數(shù)據(jù)，探頭經(jīng)信號(hào)線(xiàn)將測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸至采集器。有益之處在于：本實(shí)用新型的室內(nèi)模擬降雨在非飽和土中入滲的試驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，該裝置能夠完全封閉、無(wú)特殊邊界，進(jìn)一步地，還能夠保證時(shí)域反射儀（TDR）的三根探頭處于同一土壤深度，從而保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，減小模擬試驗(yàn)的誤差。
【IPC分類(lèi)】G01N13/04, G01N15/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204945001
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520732401
【發(fā)明人】張健, 陳建生, 詹瀘成, 黃德文, 張家甫, 張敬鋒, 張培
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月21日