[发明专利]一种变水头渗透系数测定方法及装置

权利要求书

1.一种变水头渗透系数测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将取样管(3)压入野外待测取样点中，取得目标样品，记录取样管(3)插入取样点的深度L，然后将取样管(3)底部盖好待测定；

步骤二，将取样管(3)浸入水中，对试样充水，使其自由渗透成饱和试样；

步骤三，将取样管(3)下端用筛网(6)盖好，然后将取样管(3)伸入储水容器(1)中并定位好取样管(3)的位置，向储水容器(1)中加水至取样管(3)底部没入水面以下，没入深度为S且S不超过L；

步骤四，向取样管(3)内注水至液面达到一定高度，检测所述液面到所述水面的初始距离H₀，通过设置在取样管(3)和/或储水容器(1)内的水位传感器，检测取样管(3)和/或储水容器(1)内的水位变化情况；

步骤五，开始试验，试验过程中所述液面不断下降，同时所述水面不断上升，根据水位传感器的检测数据，得到不同时刻下所述液面到所述水面的距离H的变化情况；

步骤六，试验结束后，根据试验数据求出渗透系数。

2.根据权利要求1所述的变水头渗透系数测定方法，其特征在于，所述的水位传感器设置在取样管(3)内，用于检测试验过程中取样管(3)内液面下降的距离ΔH₁，以得出取样管(3)内的下降水量，根据取样管(3)内的下降水量等于储水容器(1)内的上升水量，得出储水容器(1)内水面上升的距离ΔH₂，最后得到H＝H₀-(ΔH₁+ΔH₂)。

3.根据权利要求2所述的变水头渗透系数测定方法，其特征在于，取样管(3)和储水容器(1)均为圆柱形，定义取样管(3)内腔的半径为r，储水容器(1)内腔的半径为R，则取样管(3)内的下降水量为πr²ΔH₁，储水容器(1)内的上升水量为π(R²-r²)ΔH₂。

4.根据权利要求3所述的变水头渗透系数测定方法，其特征在于，试验结束后，由达西定律和水均衡原理dV＝-AdH可知：单位时间内通过断面的体积为可得：经积分后可得：换算后得出：根据H＝H₀-(ΔH₁+ΔH₂)，以及πr²ΔH₁＝π(R²-r²)ΔH₂，代入上式可得：当R＞10r时，公式可简化为其中：t为时间，以t为横坐标，lg(H₀-ΔH₁)为纵坐标，绘制t-lg(H₀-ΔH₁)直线关系图，得出t-lg(H₀-ΔH₁)直线关系式，该直线的斜率为-K/2.3L，可求得渗透系数K。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的变水头渗透系数测定方法，其特征在于，所述的水位传感器设置在取样管(3)内液面以下，利用水位传感器在整个取样管(3)内的深度减去水位传感器没入液面以下的距离，得到取样管(3)的液面以上的长度I，然后由取样管(3)的总长度L减去所述长度I，得到所述液面到取样管(3)底端的距离，然后再减去取样管(3)的没入深度S，得出所述液面到所述水面的初始距离H₀。

6.根据权利要求5所述的变水头渗透系数测定方法，其特征在于，将水位传感器通过特定长度的绳子或者带有刻度的尺杆放入所述液面以下，以直接得出水位传感器在整个取样管(3)内的深度。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的变水头渗透系数测定方法，其特征在于，采用不锈钢管作为取样管(3)。