[发明专利]一种测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪及其测量方法

权利要求书

1.一种测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪，其特征在于：包括圆筒(1)、顶板(2)、隔板(3)、排气管(4)和出水管(5)，所述顶板(2)密封安装在所述圆筒(1)的一端顶部，所述隔板(3)密封安装在所述圆筒(1)的另一端上部，所述排气管(4)的一端穿设于所述顶板(2)，所述排气管(4)的另一端与所述隔板(3)连接，所述排气管(4)上开设有通气孔(6)，所述出水管(5)贯穿安装于所述隔板(3)上，所述排气管(4)的管口安装有排气阀(401)，所述出水管(5)的管口安装有止水阀(501)，所述顶板(2)上设有进水口(7)，所述进水口(7)处设有与进水口(7)配合的密封橡胶塞(8)，所述圆筒(1)的底端安装有透水垫(9)，所述圆筒(1)的侧壁设有刻度尺(10)；

所述圆筒(1)的内径为10厘米，所述出水管(5)的直径为0.5～0.8厘米，所述通气孔(6)与所述隔板(3)之间的距离为0～0.5厘米。

2.根据权利要求1所述的测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪，其特征在于：所述进水口(7)的直径为2.4～2.8厘米。

3.根据权利要求1所述的测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪，其特征在于：所述排气管(4)的直径为0.5～0.8厘米。

4.根据权利要求1所述的测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪，其特征在于：所述隔板(3)与所述圆筒(1)底端之间的距离为2～2.5厘米。

5.一种测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪的测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述的测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪进行测量，包括如下步骤：

S1、检查圆筒入渗仪的气密性：打开排气管(4)的排气阀(401)，关闭出水管(5)的止水阀(501),向圆筒(1)内注满水后关闭排气阀(401)，打开止水阀(501)，观察水位变化；

S2、选择测试点安装入渗仪：去除测试点地表植被及石头，整平地面，将气密性良好的盛水圆筒入渗仪竖直安装在测试点；

S3、记录不同质地土壤的入渗实验数据：打开排气管(4)的排气阀(401)，记录不同时刻圆筒(1)水位高度数据，直至稳定入渗阶段；

S4、建立原状土饱和导水率K_s的稳态模型：根据实验数据绘制圆筒(1)内水的减少量与时间的关系曲线，根据曲线的斜率计算得到稳定入渗阶段斜率值，分析数据建立稳态模型：

其中，K_s为原状土饱和导水率，D为圆筒直径，ΔW为圆筒内水的减少量，Δt为时间间隔，为曲线斜率；

S5、计算土壤饱和导水率计算值K_s：根据实验数据和稳态模型计算得到土壤饱和导水率计算值K_s。

6.根据权利要求5所述的测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪的测量方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：

所述圆筒(1)内注满水后，关闭排气管(4)的排气阀(401)并打开止水阀(501)，静止一段时间后观察筒内水位是否能保持恒定，若水位保持恒定则表示圆筒入渗仪气密性良好。

7.根据权利要求5所述的测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪的测量方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：

把圆筒(1)竖直放在测试点的平整地面上，外围用土掩埋压实。

8.根据权利要求5所述的测量原状土饱和导水率的圆筒入渗仪的测量方法，其特征在于：所述步骤S4中建立稳态模型具体为：

S410、依据水量平衡原理，进入土壤中的水量等于圆筒(1)内水的减少量，得到的水量平衡公式：

ΔI＝ΔW

其中，ΔI为进入土壤中的水量，ΔW为圆筒(1)内水的减少量；

S420、计算圆筒内水的减少量ΔW：观察圆筒(1)内水位变化的刻度数值计算ΔW：

其中，D为圆筒(1)直径，X₁和X₂分别为不同时间水位的刻度尺读数；

S430、绘制圆筒内水的减少量与时间的关系曲线：分析关系曲线的斜率原状土饱和导水率K_s和圆筒(1)直径D之间的关系，推导得到关系式并建立稳态模型：