[发明专利]一种土壤空气压力监测装置及其监测方法

说明书

本发明公开了一种土壤空气压力监测装置及其监测方法，包括空气压力监测装置本体、水位控制装置、土壤空气采集及压力装置，空气压力监测装置本体由土壤空气压力监测传感部件，土壤空气采集及压力平衡装置、空气压力补偿计组成、压力传导管、观测面板、由土壤空气压力测管、大气压力测管、刻度计、水位控制装置、大气压力计这些部分组成，空气压力监测装置本体上的土壤空气采集及压力平衡装置与土壤空气连通，水位控制装置与当地大气连通，土壤空气压力测管为土壤空气压力测管，当土壤中空气压力与大气压存在气压差时，会驱动土壤空气压力测管两侧的观测液上下移动，通过观测土壤空气压力测管中液面差，计算土壤中空气压力与大气的气压差，进而计算土壤空气压力。

技术领域

本发明涉及土壤空气压力监测技术领域，具体为一种土壤空气压力监测装置及其监测方法。

背景技术

水在包气带中的入渗过程实质上是水和空气在多孔介质中的驱替过程。传统包气带水分运移认为，空气流动性远远大于水的流动性，空气可以自由进入和排出，因此忽略包气带中的的气压变化。实际上，在水和空气的相互驱替过程中，空气的流动会对水的入渗速率产生入渗阻力或阻滞作用。非饱和带水-气二相流研究核心问题是包气带中水分和气体运动相互影响效应及机理问题。

目前非饱和带水分(土壤含水率、土水势、温度等)有成熟的监测设备，存在的突出问题是土壤气相(土壤空气压力)变化没有相应的监测设备，严重阻碍着水-气二相流研究工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精度高，同时还能通过公式准确计算出土壤空气压力大小的一种土壤空气压力监测装置及其监测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土壤空气压力监测装置，包括土壤空气压力监测装置本体，所述土壤空气压力监测装置本体上设有测试管安装箱体，测试管安装箱体的顶部设有观测面板，所述测试管安装箱体的后方设有水位控制装置，所述测试管安装箱体的左侧侧壁外侧设有大气压力计，所述大气压力计的外侧设有刻度计，所述测试管安装箱体的左侧底端设有压力传导管，压力传导管的一端与测试管安装箱的后方底端连接，压力传导管的另一端设有土壤空气采集压力平衡装置、观测面板连接，所述土壤空气采集压力平衡装置的连接段设有密封塞，所述观测面板的底部设有底座支架，所述观测面板上设有土壤空气压力测管，大气压力测管，刻度计，所述土壤空气压力测管通过观测面板顶部与压力传导管连接，土壤空气压力测管通过观测面板底部与水位控制装置连接。

优选的，所述水位控制装置上设有水位控制箱，所述水位控制箱的右上方设有水位控制管，所述水位控制管与控制器连接处设有止血钳，所述控制器的内部设有脚踏真空泵、大型号注射器，所述水位控制箱的顶部靠近一侧边缘设有大气连接孔，大气连接孔直径为直径5cm，水位控制箱分别于大气压力测管、土壤空气压力测管连通。

优选的，所述土壤空气采集压力平衡装置上设有压力室，所述压力室的一端设有陶土头，所述压力室的一侧设有空气压力补偿计，所述空气压力补偿计上设有压力室，压力室的一端设有多孔塑料头，两个压力室之间连通，所述土壤空气采集压力平衡装置与空气压力补偿计以30-45°的夹角置于土壤中，所述土壤空气采集压力平衡装置与压力传导管连接。

优选的，所述测试管安装箱体的内部两侧侧壁设有大气压力测管，所述大气压力测管的一侧设有刻度计，所述大气压力测管之间设有土壤空气压力测管，所述土壤空气压力测管后设有刻度计。

优选的，所述大气压力测管与土壤空气压力测管的内部设有墨水。

优选的，所述观测面板的底部设有底座支架。

优选的，所述空气压力监测装置本体对土壤空气压力检测的计算公式为：

P土＝P大气+ΔZ液面*9.8

式中：P土表示土壤空气压力，单位：帕斯卡；P大气表示当地大气压力，单位：帕斯卡；ΔZ液面表示液面差。