[发明专利]一种膨胀性土壤饱和导水系数的测定系统和方法

说明书

本发明涉及一种膨胀性土壤饱和导水系数的测定系统和方法，包括：马氏瓶下端出口处通过导水管与有机玻璃土柱的底部连接，土柱中填入吸水后能够自由膨胀的风干土样，有机玻璃土柱顶部通过导水管与带有刻度的量筒连接，以及记录时间的秒表，有机玻璃土柱为多个不同高度的有机玻璃土柱，每个有机玻璃土柱中的土样用不同土质的土样分层填充，形成多个土层。本发明根据膨胀性土壤饱和导水系数随土壤厚度的增大而变化的原理，选择一系列不同高度的有机玻璃土柱，装填不同厚度的土壤样品，逐个进行水量饱和的测定，通过对各个有机玻璃土柱所测定的出水量及出流时间等参数的计算，最终精确的计算确定膨胀性土壤剖面不同深度处的饱和导水系数。

技术领域

本发明涉及一种膨胀性土壤饱和导水系数的测定系统和方法，是一种实验系统和方法，是一种水文实验系统和方法。

背景技术

土壤饱和导水系数是指当土壤被水分充分饱和后，在单位水头作用下单位时间单位面积上渗透的水量。土壤饱和导水系数是土壤重要的物理性质之一，反映了土壤的入渗和渗漏性能，与土壤孔隙度、土壤质地、土壤膨胀性等有关。它是计算土壤剖面中水的通量和设计灌溉、排水系统工程的一个重要参数，也是水文模型中的重要参数。它的准确与否严重影响着模型的精度。当前，非膨胀性土壤饱和导水系数测定方法已经成熟，测定的方法有定水头法和变水头法等。但是，非膨胀土壤饱和导水系数测定方法均很难满足对膨胀性土壤饱和导水系数的准确测定。受土壤膨胀力、土体自身重力及上层土壤对下层土壤压力的影响，膨胀性土壤导水系数随土壤厚度的增大而变化。土壤膨胀变形主要受土壤膨胀力和自重应力影响，导致土壤饱和导水系数随土壤深度的变化而变形。测定不同深度每一点处导水系数费时费力，也很难办到。当前，膨胀性土壤厚度对饱和导水系数影响效应研究还处于探索期，相关测定系统和方法尚未报道。因此，需要研制一种膨胀性土壤饱和导水系数测定系统和方法，以便准确确定膨胀性土壤在不同深度处的饱和导水系数。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种膨胀性土壤饱和导水系数的测定系统和方法。所述的系统和方法通过土壤分层的方式，分别对多个不同厚度的土壤土样进行土壤饱和测试，通过测定得到的一系列不同厚度土壤的饱和导水系数，能够较准确地确定膨胀性土壤剖面不同深度处饱和导水系数。

本发明的目的是这样实现的：一种膨胀性土壤饱和导水系数的测定系统，包括：马氏瓶，所述的马氏瓶下端出口处通过导水管与便于更换的有机玻璃土柱的底部连接，所述的有机玻璃土柱中装填吸水后能够自由膨胀变形的土样，所述的有机玻璃土柱顶部通过导水管与带有刻度的量筒连接，以及记录时间的秒表，所述的有机玻璃土柱为多个不同高度的有机玻璃土柱，每个有机玻璃土柱中的土样厚度不同。

一种使用上述系统的膨胀性土壤饱和导水系数的测定方法，假设需要确定厚度为L的膨胀性土壤不同深度的导水系数，方法包括如下步骤：

制作有机玻璃土柱的步骤：用于制作多个有机玻璃土柱，制作过程如下：将厚度为L的土样分为m层，第j层（j=1，2，……，m）土样的厚度为l_j；

在每个有机玻璃土柱中装填土样：根据土层的厚度l_j（j=1，2，……，m）选择制作一系列不同厚度的土样，分别填入相应不同高度的有机玻璃土柱中，并从最短有机玻璃土柱开始编制有机玻璃土柱编号为i=1，2，……，m，其中：第i个有机玻璃土柱中土样厚度为L_i：

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