[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

说明书

本发明公开了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，包括蒸发装置，土壤蒸发水分测试系统和土壤温湿度水分测试系统；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；通过控制恒温水浴箱温度，对蒸发装置中土体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的水分蒸发信息。本发明尽可能的模拟实际工程中土体不同位置处受到不同温度的作用进行蒸发，并且在尽量不扰动土体的初始结构状态的同时进行蒸发式过程中水分场变化过程的测量，最终揭示不同温度梯度作用下土壤蒸发水分场的变化规律。并且入渗装置不易产生变形，材料环保经济。

技术领域

本发明属于岩土模型试验设备技术领域，公开了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。

背景技术

蒸发是影响土壤水量平衡的一项重要因素,由蒸发造成的水量消耗是非常可观的,它不仅关系到土壤水的保持、损失和土壤盐渍化，而且在岩土工程中会对路基的强度、变形、渗流、以及植物的选择、配置等方面的产生深刻的影响，并引起边坡稳定性、地面发生季节性胀缩变形以及路基塌陷问题，因此，蒸发在水量平衡和能量平衡中占有很重要的地位，是土体水分场计算时的重要边界。但在确定蒸发强度时，因黄土的特殊性，蒸发间的差异性，黄土体蒸发时水分场随时间的变化等方面均难以把握，需要提供一种可用于探明黄土蒸发过程中水分场的变化情况，可对不同温度下土壤蒸发水分场变化进行测试，为后期研究黄土地区的蒸发问题确定方案。

目前蒸发多模拟的是非饱和黄土地表浅层蒸发，地表蒸发过程中温度变化可引起土壤中水分迁移，改变土体的性状。但目前对不同温度土体深层蒸发的研究较少，但实际工程中地热井、地源热泵、以及可燃冰开采等都涉及到深层土壤中水分蒸发的问题，开展不同温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置及方法对后期进行实际工程的稳定研究具有重要意义。

目前测试蒸发时水分场变化过程的方法是在蒸发过程中的各个测试时间节点，打开设计的蒸发模型装置，在土体上相应位置上挖孔掏土采用微波炉烘干法进行含水量的测试，再将掏空部分补齐，关闭蒸发装置继续进行实验。此方法存在的缺点是掏土和弥补掏孔的前后，对土体有一定的扰动，不能够完全保证试验土体的结构性没有产生变化，且所弥补的土体的含水量无法准确确定，对不同温度下研究蒸发水分场的变化规律产生影响。且人工掏土测试含水率的方法试验量大，很难在很短的时间内完成。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供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，该方法尽可能的模拟实际工程中土体不同位置处受到不同温度的作用进行蒸发，并且在尽量不扰动土体的初始结构状态的同时进行蒸发式过程中水分场变化过程的测量，最终揭示不同温度梯度作用下土壤蒸发水分场的变化规律。装置拆卸较为方便，入渗装置不易产生变形，且使用材料环保经济。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现的。

一种温度梯度作用下土壤蒸发水分场变化测试装置，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型槽和绝缘隔热板，在蒸发装置中内置有土体和连接至土壤蒸发水分测试系统的温度水分传感器；

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

通过控制恒温水浴箱温度，对蒸发装置中土体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的水分蒸发信息。

对于上述技术方案，本发明进一步的优选的方案还在于：

优选的，所述绝缘隔热U型槽为三面板构成的围框形，绝缘隔热板插入在绝缘隔热U型槽前面的插槽中。

优选的，所述绝缘隔热U型槽上下固定有防变形禁锢装置。