[发明专利]一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法

权利要求书

1.一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于，包括一个蒸发装置，一套土壤蒸发水分测试系统和一套土壤温湿度水分测试系统；所述蒸发装置设在土壤蒸发水分测试系统上，并连接土壤温湿度水分测试系统；

所述蒸发装置包括绝缘隔热U型槽(15)和绝缘隔热板(8)，在蒸发装置中内置有土体(16)和连接至土壤蒸发水分测试系统的温度水分传感器(9)；

所述土壤蒸发水分测试系统包括相互连通的恒温水浴箱(1)和铝合金金属箱(6)，铝合金金属箱(6)上固定有蒸发装置；

通过控制恒温水浴箱(1)温度，对蒸发装置中土体(16)底部提供初始蒸发温度；通过土壤温湿度水分测试系统获取蒸发装置中土体(16)的水分蒸发信息。

2.根据权利要求1所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于，所述绝缘隔热U型槽(15)为三面板构成的围框形，绝缘隔热板(8)插入在绝缘隔热U型槽(15)前面的插槽(10)中。

3.根据权利要求2所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于，所述绝缘隔热U型槽(15)上下固定有防变形禁锢装置(11)。

4.根据权利要求1所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在，所述绝缘隔热板(8)上设置可插入温度水分传感器(9)的开口，开口采用保温隔热材料充填密封。

5.根据权利要求1所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于，所述绝缘隔热U型槽(15)和绝缘隔热板(8)的内壁涂有防水材料，并设有防水薄膜；绝缘隔热U型槽(15)和绝缘隔热板(8)的外周包裹有保温隔热材料。

6.根据权利要求1所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于，所述土壤蒸发水分测试系统中恒温水浴箱(1)和铝合金金属箱(6)通过导水管(3)和自抽式水泵(2)连通，铝合金金属箱(6)上设有固定蒸发装置的铝合金固定桶(5)。

7.根据权利要求5所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于，所述铝合金固定桶(5)的内壁设有固定桶外凸槽(14)，所述绝缘隔热U型槽(15)和绝缘隔热板(8)上设有与固定桶外凸槽(14)相配合的内凹槽(17)；土体(16)底面与铝合金金属箱(6)顶面接触。

8.根据权利要求5所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，其特征在于，所述土壤温湿度水分测试系统包括与温度水分传感器(9)连接的温度水分采集分析仪(12)和计算机(13)。

9.根据权利要求1-8任一项所述装置的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)将外表面涂抹凡士林的土样(16)置于U型槽(15)中，沿U型槽内壁内凹槽(10)插入绝缘隔热板(8)，采用防变形禁锢装置(11)将蒸发装置固定；

2)将固定好的蒸发装置安装在铝合金固定桶(5)上，土体(16)底面与铝合金金属箱(6)顶面接触；

3)温度水分传感器(9)插入绝缘隔热板(8)上与土体(16)接触；

4)控制恒温水浴箱(1)恒定温度，开启自抽式水泵(2)对蒸发装置底部土体(16)加热；通过温度水分采集分析仪(12)读取土壤温湿度水分测试数据，计算机(13)计算所测土体的体积含水量，完成温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试。

10.根据权利要求9所述的一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试方法，其特征在于，计算所测土体的体积含水量，数字输出值V与烘干所测土壤体积含水量w_v，采用一元二次方程模型回归各项参数，回归公式如下：

w_v＝A+B·V+C·V²

其中：w_v为土壤体积含水量，A、B、C分别为回归参数，V为水分记录仪数字输出值；

计算所测土体温度输出值T_v与土体实际温度值T，采用一元二次方程模型回归各项参数，回归公式如下：

其中：T为温度计所测土壤温度，T_v为温度水分传感器所测温度，C、D、E分别为回归参数；

水分场中体积含数量与质量含水量的换算公式如下：

其中：w_d为土体的质量含水量；ρ_d为黄土体试样的干密度。