[发明专利]一种改进的湿润锋前进速度测量方法

说明书

本发明属于湿润锋前进法测定非饱和渗透系数研究领域，公开了一种改进的湿润锋前进速度测量方法，通过实施垂直柱体试验、模拟毛细水上升和下渗的过程、TDR水分计采集数据，并结合湿润锋的指标θ和体积含水率随时间变化曲线上的拐点，确定湿润锋过境监测剖面的时间、得到湿润锋前进距离与时间的拟合曲线、拟合公式，求导得出湿润锋前进速度。本发明通过实施柱体装置试验，模拟毛细水上升和下渗的过程，根据TDR水分计测得的体积含水率随时间的变化特征，得到湿润锋前进速度测定的改进方法，消除了由原有的目测法带来的人为误差，突破干湿交界面不明显的多孔介质无法观察到湿润锋的局限性。

技术领域

本发明属于湿润锋前进法测定非饱和渗透系数研究领域，尤其涉及一种改进的湿润锋前进速度测量方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

非饱和土的渗透系数是分析降雨对土坡稳定性、固体废物填埋场、水溶性污染物的迁移和填土工程问题中的重要参数。湿润锋前进法是直接测定非饱和渗透系数的方法之一，具有耗时短且所测定的渗透系数和基质吸力范围大等优点，体积含水率、基质吸力和湿润锋前进速度是湿润锋前进法中的三个重要参数。其中湿润锋前进速度的测定，目前是通过肉眼观察并记录毛细水上升和下渗过程中干湿交界面的前进距离，得出湿润锋前进距离随时间变化的拟合曲线及拟合方程，并进一步求导得出湿润锋的前进速度。但是该方法存在较大的人为误差，耗时耗力，且对于干湿交界面不明显的多孔介质，不易辨别湿润锋，存在局限性。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术没有根据TDR水分计测得的体积含水率随时间的变化特征，得到湿润锋前进速度，而是通过肉眼观测，造成现有技术中带来人为误差。

(2)现有技术无法对干湿交界面不明显的多孔介质的湿润锋进行呈现，不便于后序分析。

(3)现有技术耗费大量的人为观测时间，耗时耗力。

解决上述技术问题的难度：

现有技术导致的人为误差以及局限性，无法消除。

解决上述技术问题的意义：

通过改进的湿润锋前进速度测量方法，能够提高试验精度，消除现有技术存在的人为误差，进一步提高了湿润锋前进法测量非饱和渗透系数的精度。借助TDR水分计对湿润锋的自动识别，节省现有技术人为观测的时间。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种改进的湿润锋前进速度测量方法。

本发明是这样实现的，一种改进的湿润锋前进速度测量方法，包括以下步骤：

步骤一，实施垂直柱体试验。

步骤二，模拟毛细水上升和下渗的过程。

步骤三，利用TDR水分计采集体积含水率随时间的变化数据。

步骤四，根据体积含水率的变化特征得出湿润锋前进距离随时间变化的拟合曲线，由拟合方程求导得出湿润锋前进速度方程。

进一步，所述步骤一中，为现有的试验装置，柱体装置(1)为透明有机玻璃材质，可以观察到柱体装置(1)内部多孔介质(2)的湿润锋，柱体装置(1)对称两侧每隔一定距离开有可插TDR水分计(3)和张力计(4)的圆孔。

进一步，所述步骤二中，模拟毛细水上升的过程，供水装置为马氏瓶(5)，在柱体装置(1)底部供水，提供稳定水头，毛细水的渗流方向由下往上；模拟毛细水下渗的过程，马氏瓶(5)在柱体装置(1)顶部供水，提供稳定水头，毛细水的渗流方向由上往下。

进一步，所述步骤三中，TDR水分计(3)的工作原理是由发送电磁脉冲的反射时间来决定所测介质的介电常数，根据多孔介质的体积含水率与介电常数的线性关系，进一步确定多孔介质的体积含水率。