[发明专利]不同坡度土壤稳定入渗仪

说明书

 

技术领域

本发明属于土壤入渗测定领域，具体涉及一种用于不同坡度土壤的入渗仪。

 

背景技术    

土壤稳定入渗率是指在土壤水饱和的土体2个不同位置间具有稳定水势差条件下，单位时间产生的水分入渗通过一定厚度土层的量，即入渗速率；进而可采用达西定律计算一定土壤稳定入渗系数，这一指标与土壤质地、结构、土体构型和人为管理措施的影响具有一定的关系，是土壤入渗性质的重要参数之一。目前，该参数测定多采用双环入渗仪法，这种方法在水平地面应用极为简便，可测定一定重力势下饱和土壤的水分垂直下渗稳定入渗速率。但是，它难以测定坡耕地土壤，尤其是坡耕地土壤的稳定入渗性能。采用双环入渗法测定坡地稳定入渗率，首先要局部削平坡地，建立观测平面，对坡地会产生明显的土壤扰动，获得的观测结果无法吻合原有坡地入渗的实际过程。其次，由于人为耕作，多数坡耕地地表土壤结构相对疏松，渗透性好，而表下层由于长期淋溶淀积，土壤结构相对紧实，渗透性较差。一定水头条件下，由于垂直向下方向和沿坡向向下方向水流遇到阻力不同，实际入渗过程中形成不同比例的垂直下渗和沿着土层顺坡侧向渗透。因此，在研究坡地稳定入渗的研究中必须将垂直下渗过程和侧向下渗过程分别测定，而原有双环入渗法根本无法实现这一目标。盘式吸渗仪同样对土壤产生扰动，且不适宜坡地实地测定。

 

发明内容    

解决的技术问题：针对坡耕地耕层和表下层垂直入渗分层差异特点和降雨产生垂直入渗和沿坡向侧渗的现象，本发明提供一种在不同坡度自然土壤剖面条件下，分别测定坡地垂直稳定入渗速率和沿坡侧向稳定渗透速率的土壤稳定入渗仪。

技术方案：不同坡度土壤稳定入渗仪，包括流量计和储水容器，还包括内入渗框、外入渗框和坡面等高水位板，所述内、外入渗框同轴设置、上下贯通，内外框体各面的厚度自上而下由厚变薄，内外框体上均设有出水口，内外框体对应的一个立面均由上下两板嵌合而成，嵌合交接处密封处理，外入渗框相对两面的内侧以及内入渗框相对两面的内外两侧均等间距设有一组凹槽，坡面等高水位板设于凹槽内，相邻坡面等高水位板与内外框闭合。

所述内外框体对应面的正投影图形几何相似。

所述内外框体均为立方体框。

所述内外框体通过十字架金属托柄固定。

所述内外框体各面的厚度由上部2.0～3.0mm向下部0.5～1.5mm过渡。

所述内外框体上的3个立面均为单块不锈钢板，上下两片不锈钢板构成的1个对应立面位于低水势处，下板与相邻板焊接构成一体；上板与相邻板之间通过凹槽插接，上下板交接处采用膨润土密封。

所述凹槽数量为14～29个，间距20mm，长150mm，宽0.8mm。

所述的坡面等高水位板沿内外入渗框上的凹槽等高排列。

所述储水容器通过进水管道由内框体上部注水；流量计分别设于内框进水管道和内框出水口上。

所述坡面等高水位板高150mm，厚0.5mm。

有益效果：本发明克服了国内外原有测定方法对土壤扰动和不适合坡地土壤测定的缺点，采用内外正方入渗框法，在不同坡度自然土壤剖面条件下，能够分别测定坡地土壤垂直稳定入渗速率和沿坡侧向稳定渗透速率。采用等高水位板与内外框闭合，可拟合降雨条件下坡面稳定层流形成的水头和产生的入渗。整体内外框与等高水位板闭合，可以测定坡地土壤垂直入渗速率；将内外框中位于下坡立面的上部框板抽离土层，可测定坡面土壤垂直入渗和表层侧向入渗之和，进而可以计算出坡地侧向入渗速率。通过调节内框进水流量，以形成稳定坡面水头和稳定入渗，当内框出水流量稳定后，即可通过进出流量之差计算入渗速率。

 

附图说明

图1内外入渗框结构示意图；1 内入渗框、2外入渗框、3上板、4下板、5外入渗框出水口；

图2 测量坡地稳定入渗装置示意图；6储水容器、7进水管道；

图3位于内外框内的等高水位板示意图；8坡面等高水位板；

图4测量坡地稳定入渗率原理图；a排水、b顺坡侧向渗透、c进水、d垂直入渗；

    图5等高水位板与入渗框透视图。

 

具体实施方式  

实施例1：

1）内外入渗框