自动双环入渗仪设计与试验

发布时间：2021-11-19 11:56

　　为克服传统双环入渗仪的供水不稳定、读取和记录数据工作量大的问题,该文基于定水头法测量导水率的原理,设计了一种高效的自动双环入渗仪。该入渗仪采用非接触式电容感应液位传感器来监测内环和外环内的水位（精度<1.5mm）;将激光测距传感器（精度<1mm）安装在圆柱形蓄水器的顶部,以连续自动监测供水量;高精度液位控制系统与电磁阀组合以保持恒定水头。通过理论分析,增大蓄水器中的液面与双环中的液面之间的压力差,可使自动双环入渗仪的初始供水速率远高于马氏瓶的初始供水速率。自动双环入渗仪的精度和可靠性试验于2019年7月至2019年10月在中国农业大学绿苑试验场进行,并进行了该自动双环入渗仪和传统双环入渗仪之间的比较。试验结果显示,在选定土壤的稳定入渗阶段,用马氏瓶测量的稳定入渗速率为0.068 5 cm/min,该自动双环入渗仪的稳定入渗速率为0.068 7 cm/min,自动双环入渗仪实测数据与Philip的理论入渗模型计算结果吻合（R2>0.99）。结果表明,该自动双环入渗仪的自动化测量结果可靠,对今后土壤水分入渗过程研究提供了更加高效的手段。 

【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

自动双环入渗仪

在使用传统马氏瓶保持双环入渗仪恒定水头时，需要调节马氏瓶发泡口与环内液面到同一水平面（图2a）。由于田间地面不平、马氏瓶与双环入渗仪的位置独立，很难调节马氏瓶发泡口与双环入渗仪环内液面到同一水平面，即很难精确调节环内液面至所需恒定水头。本双环与非接触式液位传感器的一体化设计，液位控制器结合电磁阀保持恒定水头，可上下调节液位传感器至所需恒定水头（图2b）。2 关键部件设计

双环入渗仪在入土的过程中均会破坏土壤结构，环壁和土壤之间会出现优先流路径[26]。因此，选择由0.1 cm厚的镀锌铁皮制成的内外环，将它们插入地面时阻力小，对土壤表面不会产生较大的扰动。内环在距离底部2 cm处打一个直径为1 cm的圆孔，外环在距离底部2 cm处打2个直径为1 cm的圆孔。内环的圆孔通过孔径为1 cm的直通管与外环的一个圆孔相连，外环上的2个孔分别装上孔径为1.2 cm的L型直角弯头，直角弯头接上外径1.2 cm、壁厚0.1 cm的有机玻璃管（本试验采用的液位传感器在管道外径1～2 cm范围内，能够感应到的最大管壁厚度的范围是（1.5±0.5)mm[27]）。开孔处与内外环连接管相连时，环的2面必须加装橡胶垫，拧紧螺帽以防止漏水，如图3所示。2.2 非接触式感应电容液位控制器

【参考文献】：
期刊论文
[1]入渗水头对垂直一维入渗Philip模型参数的影响[J]. 范严伟,赵文举,王昱.  兰州理工大学学报. 2015(01)

博士论文
[1]土壤入渗与优先流测量方法研究[D]. 张婧.中国农业大学 2017



本文编号：3504986