[发明专利]基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪

权利要求书

1.一种基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪，包括供水装置、水流缓冲装置、多段式实验段和水分测量装置；其特征在于：所述的供水装置设有马氏瓶、水箱及控制阀A、控制阀B，马氏瓶顶部通过橡皮塞插有进气管，马氏瓶下部设出水口与马氏瓶出水管相连，马氏瓶出水管上装有控制阀B；水箱安装于比水室段高的位置，水箱出水口与水箱出水管相连，水箱出水管上装有控制阀A，马氏瓶出水管和水箱出水管一端分别插在水室段前端的橡皮塞中；水箱用于向水室段提供定量的水量，以保证马氏瓶中的水量全部用以进行土柱的水平入渗；

所述的水流缓冲装置设有水室段和滤层段，采用两段等径的、两端设有外螺纹的圆管作为水室段和滤层段的外管，两段圆管之间通过配套的带有内螺纹的连接管连接；在滤层段两端设有带孔板，分别用于滤层段与前端的水室段、后端的土柱单元管隔开，带孔板在朝滤层段两端内侧粘有致密纱网，滤层段中填充有石英砂；

所述的多段式实验段设有土柱单元管、连接管、外丝宝塔接头、固定盖及支座；多段式实验段由多个土柱单元管通过连接管连接而成，在每个土柱单元管距管两端四分之一处各钻有安装孔，在安装孔中装有外丝宝塔接头，固定盖通过螺纹旋在外丝宝塔接头上，固定盖、外丝宝塔接头用于固定水分传感器；在每个土柱单元管下安装有与土柱单元管相配的支座，支座上端带有圆弧用于固定、支撑土柱单元管及消除重力势的影响；土柱单元管用于填装实验的土壤；

所述的水分测量装置由土壤水分传感器、数据采集线及数据处理系统组成，每个土柱单元管中安装有两个土壤水分传感器，土壤水分传感器通过数据采集线与数据处理系统相连。

2.根据权利要求1所述的基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪，其特征在于：所述的进气管插在马氏瓶中，进气管下端伸至马氏瓶下部出水口的中心水平位置，使进气管下端、马氏瓶出水口以及水室段的进水口保持同一水平高度，用以消除压力势对土壤水分扩散的影响。

3.根据权利要求1所述的基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪，其特征在于：所述的水室段、滤层段采用的圆管与多段式实验段的土柱单元管均为等径的、两端设有外螺纹的圆管，均通过带有内螺纹的连接管连接。

4.根据权利要求1所述的基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪，其特征在于：所述的多段式实验段的土柱单元管数根据土壤性质及实验要求灵活增加，以满足包气带土壤水分扩散测定水平土柱法所需要的半无限边界条件。

5.根据权利要求1所述的基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪，其特征在于：所述的每个土柱单元管采用有机玻璃管制作，每个有机玻璃管长度18～24cm，以避免土柱单元管太长使土柱装样不均一，及保证土柱初始含水率和质地均一。

6.根据权利要求1所述的基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪，其特征在于：所述的多段式实验段的土柱单元管装土过程为：试样土壤经过风干、磨细和通过孔径2mm的筛网过筛，试样土壤分层填装夯实，每层厚度3cm，为保持各层接触紧密，层间做抓毛处理；填装完第一个土柱单元管后，用连接管连接另一个土柱单元管，继续前面的装填步骤，依次装填多个土柱单元管组成多段式实验段。

7.根据权利要求1所述的基于一维水平流的多段式包气带土壤水分扩散度测定仪，其特征在于：所述的供水过程为先打开与水箱相连的控制阀A，向水室段供水，当水室段充满水，滤层段部分饱水时关闭控制阀A，再打开与马氏瓶相连的控制阀B。