[发明专利]一种变水头渗透系数测定方法及装置

说明书

本发明涉及渗透系数测定技术领域，具体涉及一种变水头渗透系数测定方法及装置，测定方法包括以下步骤：用取样管取得原状样品；将取样管浸入水中以饱和试样；将取样管伸入储水容器中定位好位置，向储水容器中加水至取样管底部没入水面以下；向取样管内注水至液面达到一定高度，检测液面到水面的初始距离，通过水位传感器检测取样管和/或储水容器内的水位变化，根据水位传感器的检测数据，得到不同时刻下液面到水面的距离；根据试验数据求出渗透系数。本发明装置简单，操作方便，测定原状土样，测试误差小，试验过程中不需要人工记录时刻和液面高度，降低对操作人员的要求，测量精度更高。同时，适用条件不受限制，野外或实验室都可完成测试任务。

技术领域

本发明涉及渗透系数测定技术领域，具体涉及一种变水头渗透系数测定方法及装置。

背景技术

土壤渗透性是土壤重要的物理特性之一，是土壤在饱和状态下，单位时间内通过单位面积的水量，反映了流体通过透水介质的难易程度。土壤渗透系数受土壤密度及土壤质地、孔隙分布特征、植被类型、有机质含量等多个因素共同影响，其大小直接影响土壤水分分布特征和地表径流量，在土壤水分平衡、灌溉、排水、土壤改良、工程地质、水文地质和水土保持等研究意义重大。

土壤渗透系数数值范围可根据工程和地质描述及与其他土壤参数的关系进行估算，通常采用室内法和室外法测定。

室内试验法如授权公告号为CN206583772U的中国实用新型专利公开的一种基于变水头法快速测量渗透系数的装置，包括采用有机玻璃一体制成的注水筒体、定水头筒体、排水筒体和圆盘底座，注水筒体上设有刻度值，底部开有小孔。使用时先将定水头筒体内注满水，然后将砂样装入注水筒体内，接着向注水筒体内注水，静置一段时间，记录注水筒体内水头的初始高度H₀，试验过程中注水筒体内的水位逐渐下降，待水位下降至预先设计的降深值H时，记录时间，可以计算出渗透系数。然而这种装置的测试对象多为扰动土样，试验结果不能准确地反应原状土样的渗透特性。同时，装置为一体成型，各部件之间为相对固定关系，不但结构复杂，而且试验操作的灵活性较差，并且试验过程中操作人员要全程记录时间和水头高度，对操作人员的要求比较高，数据记录的精度比较差。

而室外测试中经常用到的装置是单(双)环渗漏装置，它成本低，简单且易操作，但是透水性较差的土层室外试验，效率低，耗时耗力，操作困难大。此外，由于不能控制环内水分渗透所到达的位置，因而不能确定因侧向渗透带来的影响，具有试验段较浅、数据误差大等缺点。

对此，授权公告号为CN213986120U的中国实用新型专利公开了一种测量原状土样渗透系数的简易装置，包括变水头管和环刀筒，环刀筒用于对原状土壤进行采样，采样后的环刀筒底部连接过滤盒，然后将环刀筒螺纹连接在变水头管的下端。试验时，向有刻度的变水头管中注水，等待测土样饱和后开始记录水头高度和一定间隔时间的水头高度，根据所记录的水头变化、试样高度以及时间间隔计算出该土样的渗透系数。

这种方式虽然可以测量原状土样的渗透系数，但是土柱下部未浸入饱和水溶液，且暴露在空气中，易造成试验过程中土柱不是完全饱和状态，造成优先流，过水断面不是整个土柱断面，造成测试结果误差较大。因此试验时需要的试验装置仍是必不可少的，导致整体测量装置较为复杂，同时仍需要人工记录时间间隔及水头高度，操作比较繁琐，且测量精度差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单方便、能够降低对操作人员要求且测量精度更高的变水头渗透系数测定方法；本发明的目的还在于提供一种实施上述测定方法的测定装置。

为实现上述目的，本发明中的变水头渗透系数测定方法采用如下技术方案：

一种变水头渗透系数测定方法，包括以下步骤：

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

步骤二，将取样管浸入水中，对试样充水，使其自由渗透成饱和试样；