一种室外土体蓄水能力的测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种室外土体蓄水能力的测量装置及其测量方法，该测量装置包括其包括壳体，所述壳体的一侧壁自上而下设有若干孔洞，所述壳体内竖直设有气压管，所述气压管的顶部连接气泵，所述气压管自上而下连接多个气压组件，所述气压组件与对应的孔洞连接，所述气压组件连接土壤水吸力传感器，所述土壤水吸力传感器的探头从孔洞伸出或缩回；所述气压组件与对应的孔洞之间设有固定构件；所述土壤水吸力传感器连接环形导电构件，所述固定构件设有第一导电片，所述气压组件的活动部件设有第二导电片。采用本发明专利技术的技术方案，可预测室外土体的蓄水承载力，可有效避免因安装试验装置对待测区域内的土体的造成扰动，并可回收利用，降低了试验成本。低了试验成本。低了试验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种室外土体蓄水能力的测量装置及其测量方法


[0001]本专利技术属于土体蓄水测量
，尤其涉及一种室外土体蓄水能力的测量装置及其测量方法。

技术介绍

[0002]实际工程上，土体的降雨入渗是一个十分复杂的过程，涉及农业、自然环境、岩土工程等诸多领域。其中应用在农业领域中的土壤蓄水量的测量方法往往是以检测人员的直观判断为基准或对土壤的透水能力与蓄水能力进行定性比较(如CN 210626477 U)，但应用在岩土工程领域却还远远不够。对于岩土工程领域内的土体的降雨入渗测量，大部分降雨入渗装置通过在室内进行，采用模拟人工降雨，对原状土或者重塑土进行入渗测量(如CN 204314187 U、CN 202854013 U、CN 205898792 U)。但实验室模拟的结果与现场试验结果仍有差别，主要原因除了土的应力释放导致土的结构发生变化，还有实验室模拟的降雨方式与自然降雨方式不同。而现有部分室外测量装置又具有体积大而测量深度较浅、操作不方便等局限性。另外，室外入渗测量装置受地形影响，测量区域坡度较大区域不适用。
[0003]目前对土中孔隙水负压的测量方式有采用压阻式土壤水分传感器(或称：土壤水吸力传感器)，其原理是由具有许多微小孔隙的陶土头被水湿润后会形成水膜，当充满水且密封的湿度计插入不饱和土中，水膜就与孔隙水连接使湿度计内的水产生负压，再通过压力传感器转换成电信号输出即可，但其在实际应用中做深层区域定点测量时也具有局限性，如入土深度较深时，陶土头上的水膜容易在嵌入过程破损，导致测量误差。
[0004]因此，亟待提出对于土在降雨入渗过程中的准确测量装置。

技术实现思路

[0005]针对以上技术问题，本专利技术公开了一种室外土体蓄水能力的测量装置及其测量方法。
[0006]对此，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种室外土体蓄水能力的测量装置，其包括壳体，所述壳体的一侧壁自上而下设有若干孔洞，所述壳体内竖直设有气压管，所述气压管的顶部连接气泵，所述气压管自上而下连接多个气压组件，所述气压组件与对应的孔洞连接，所述气压组件连接土壤水吸力传感器，所述土壤水吸力传感器的探头从孔洞伸出或缩回；
[0008]所述气压组件与对应的孔洞之间设有固定构件，所述土壤水吸力传感器的探头从固定构件的端部伸出；
[0009]所述土壤水吸力传感器连接环形导电构件，所述固定构件朝着土壤水吸力传感器的一侧设有两个分离的、可与环形导电构件接触的第一导电片，所述气压组件的活动部件设有用于两个分离的、可与环形导电构件接触的第二导电片，所述第一导电片与固定构件绝缘连接，所述第二导电片与气压组件的活动部件绝缘连接，所述环形导电构件位于第一导电片、第二导电片之间。其中，第一导电片、第二导电片与外部检查设备电连接。
[0010]采用本专利技术的技术方案，可以通过气泵推进的方式对各个活塞施加压力，可以将土壤水吸力传感器推入土中，也可施加吸力通过负气压的方式将土壤水吸力传感器拉回，实现可回收利用，降低了试验成本。而且活塞移动时，当环形导电构件与第一导电片接触时，形成闭合回路(外回路)，可以用于检查活塞是否将吸力传感器推出孔洞；而当活塞顶面内部的环形导电构件与第二导电片密切接触时，形成闭合回路(内回路)，用于检查活塞是否将吸力传感器收回。此技术方案对土壤水吸力传感器的应用不限入土深度影响，可以扩大土壤水吸力传感器的应用范围。同时，测量装置可以不受地形影响，测量区域坡度较大、地形起伏较大的区域也适用。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述气压组件包括活塞，所述活塞与气压管连通，所述活塞连接土壤水吸力传感器。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述气压组件包括加固支架，所述加固支架的一端与活塞连接，所述加固支架的另一端朝着孔洞。采用此技术方案，加固支架可以作为导轨，保障土壤水吸力传感器的推出与回收过程与活塞的方向保持一致。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述加固支架设有加固卡座，所述土壤水吸力传感器与加固卡座连接。采用此技术方案，可以对土壤水吸力传感器起到加固的作用。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述第一导电片通过第一绝缘片固定在磁性固定构件上，所述第二导电片通过第二绝缘片固定在活塞的边缘。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述磁性固定构件为V型结构。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，各个气压组件中，所述环形导电构件与各个土壤水吸力传感器相同的位置连接。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述气压组件斜向下设置。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述环形导电构件包括分离的第一环形导电构件和第二环形导电构件，所述第一环形导电构件与第一导电片相对，所述第二环形导电构件与第二导电片相对。其中，所述第一环形导电构件和第二环形导电构件分别位于土壤水吸力传感器的上下两侧。进一步的，所述第一环形导电构件和第二环形导电构件均位于加固支架内，并分别位于加固卡座的上下两侧。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述固定构件为磁性固定构件，所述环形导电构件为环形铁磁性构件。其中磁性固定构件可以增强环形铁磁性构件对第一导电片的接触作用。
[0020]进一步的，所述环形铁磁性构件与加固支架的内壁接触。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述磁性固定构件为磁铁，环形铁磁性构件的材质为铁、镍或钴。进一步的，所述环形铁磁性构件为环形片状结构。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述壳体的底部设有泡沫填充物。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述壳体的底部为刃角结构。采用此技术方案，底部采用刃角的方式即方便安装装置，也可以实现将土体往测量点相反方向挤压，有效避免因安装试验装置对待测区域内的土体的造成扰动。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，所述壳体包括壳体框和侧盖，所述壳体框和侧盖通过螺丝或卡扣连接。采用此技术方案，方便在壳体框内装入零部件，也方便维护。
[0025]本专利技术还公开了一种室外土体蓄水能力的测量系统，其包括如上所述的室外土体蓄水能力的测量装置、数据采集模块、数据处理模块，所述土壤水吸力传感器通过导线与数
据采集模块电连接，所述数据采集模块将采集的数据反馈给数据处理模块，所述数据处理模块根据获得的数据进行处理，从而获得水力特征曲线。其中，所述数据处理模块内事先安装有结合达西定律和基于现有的元胞自动机模型的数据处理程序。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述元胞自动机模型的数据处理程序包括如下步骤：
[0027]步骤S1，确定初始条件，划分土层的元胞，设定元胞和节点；
[0028]步骤S2，构造水力特征矩阵，包括位置水头矩阵h
z
、压力水头矩阵h
p
、元胞中心位置水头矩阵(h
z
)
ele
、元胞中心压力水头矩阵(h
p
)
ele
、元胞渗透系数矩阵k、元胞体积含水率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室外土体蓄水能力的测量装置，其特征在于：其包括壳体，所述壳体的一侧壁自上而下设有若干孔洞，所述壳体内竖直设有气压管，所述气压管的顶部连接气泵，所述气压管自上而下连接多个气压组件，所述气压组件与对应的孔洞连接，所述气压组件连接土壤水吸力传感器，所述土壤水吸力传感器的探头从孔洞伸出或缩回；所述气压组件与对应的孔洞之间设有固定构件，所述土壤水吸力传感器的探头从固定构件的端部伸出；所述土壤水吸力传感器连接环形导电构件，所述固定构件朝着土壤水吸力传感器的一侧设有两个分离的、可与环形导电构件接触的第一导电片，所述气压组件的活动部件设有用于两个分离的、可与环形导电构件接触的第二导电片，所述第一导电片与固定构件绝缘连接，所述第二导电片与气压组件的活动部件绝缘连接，所述环形导电构件位于第一导电片、第二导电片之间。2.根据权利要求1所述的室外土体蓄水能力的测量装置，其特征在于：所述气压组件包括活塞，所述活塞与气压管连通，所述活塞连接土壤水吸力传感器。3.根据权利要求2所述的室外土体蓄水能力的测量装置，其特征在于：所述气压组件包括加固支架，所述加固支架的一端与活塞连接，所述加固支架的另一端朝着孔洞。4.根据权利要求3所述的室外土体蓄水能力的测量装置，其特征在于：各个气压组件中，所述环形导电构件与各个土壤水吸力传感器相同的位置连接；所述气压组件斜向下设置。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏栋，黄茂隆，陈湘生，王恩志，林星涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：