專利名稱：線源布水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤性能測量領(lǐng)域，特別涉及一種線源布水器。
背景技術(shù)：
土壤入滲過程連接了地表水與地下水，是水文循環(huán)研究中的重要部分。土壤入滲性能的高低決定了降雨過程中的地表產(chǎn)流量及進(jìn)入土壤中的水量，灌溉水滲入土壤的速度及污染物隨水流的遷移等。目前用來測量土壤入滲性能的方法有，人工模擬降雨法，雙環(huán)法等。人工模擬降雨法在測量土壤入滲過程時，由于供水不足無法測得很高的土壤初始入滲性能，雨滴對地表的打擊作用會形成地表結(jié)皮。雙環(huán)測量方法不能應(yīng)用于坡面土壤，限制了其應(yīng)用范圍。在入滲初期，地表土壤的快速濕潤會造成地表結(jié)皮，降低土壤入滲性能，影響測量精度?，F(xiàn)有雙環(huán)法及人工模擬降雨法的改進(jìn)方法提高了原有方法的測量精度，但同時造成了儀器成本的增加，而且加入的儀器附件影響了野外應(yīng)用的便捷性?，F(xiàn)有技術(shù)還提出了一種測量土壤入滲性能的線源入流測量裝置。使用該裝置對土壤入滲性能進(jìn)行測量可以克服上述缺點(diǎn)。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)測量土壤入滲性能的線源入流測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括供水馬氏瓶1、地面徑流布水器2以及數(shù)碼相機(jī) 3。土壤入滲性能隨時間是逐漸降低的，在線源恒流供水的條件下，地表濕潤面積推進(jìn)速度隨時間的推進(jìn)逐漸減慢。線源入流測量方法的基本原理是利用兩者之間的關(guān)系，在水量平衡的基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。通過測量地表濕潤面積推進(jìn)過程計(jì)算得到土壤入滲性能隨時間的變化過程。使用該線源入流測量裝置能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)過程中的充分供水。地表徑流布水器在保證充分及線性布水的同時避免了入流水流對土壤的直接沖擊，保持了土壤的原狀性。因此測量得到的土壤入滲率是土壤的本征入滲性能。但是采用這種裝置給土壤布水是一種有壓力的布水過程，并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的線性布水，而且從而影響了測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在保護(hù)土壤地表結(jié)構(gòu)，充分供水的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)連續(xù)線性布水，從而精確測量土壤入滲性能。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種線源布水器，包括布水帶，放置在被測土壤表面，用于給被測土壤線性供水；導(dǎo)水管，與所述布水帶相連接，用于將水導(dǎo)入到布水帶中；其中，所述布水帶的材料滿足
「 η , dw δθ , ψκ 6Θk —— k —
χ θ dxθ dz
3
式中，kx表示在所述布水帶的水平方向上的導(dǎo)水率，kzs表示布水帶與土壤接觸界
面處土壤的導(dǎo)水率在垂直于地面方向上的分量，■表示布水帶的水勢隨含水量的變化率，
αθ
#表示被測土壤中的水勢隨含水量的變化率；■^表示布水帶的含水量在水平方向上的 αθοχ
梯度，7表示被測土壤中的含水量在垂直方向上的梯度。
OZ還包括設(shè)置有數(shù)個出水口的布水腔，用于將所述導(dǎo)水管的水通過出水口均勻地注入到所述布水帶中。所述布水帶采用珍珠棉制作。還包括水準(zhǔn)管，放置在所述布水腔的一側(cè)，用于保證布水腔的水平放置。(三)有益效果本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果本實(shí)施例提供的線源布水器，通過選用導(dǎo)水性能非常好的珍珠棉材料制作布水帶，使得當(dāng)布水帶內(nèi)含水量低時，含水量的微小變化引起能量的變化很大，有利于水在布水帶內(nèi)快速均勻分布；當(dāng)布水帶內(nèi)含水量高，低吸力時，能量的微小變化引起含水量的很大變化，有利于布水帶與土壤界面上水的能量的一致， 實(shí)現(xiàn)均勻線性地布水，從而提高測量入滲性能的精度。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)測量土壤入滲性能的線源入流測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2㈧⑶分別是本發(fā)明實(shí)施例的線源布水器的側(cè)視圖和剖面圖；圖3是本發(fā)明布水帶的材料水分特征曲線圖。其中，1 馬氏瓶；2 地面徑流布水器；3 數(shù)碼相機(jī)；51 布水帶；52 布水腔；521 出水口 ；53 導(dǎo)水管；54 水準(zhǔn)管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖2(A) (B)所示，分別為本發(fā)明實(shí)施例的線源布水器的側(cè)視圖和剖視圖，本實(shí)施例包括布水帶51、布水腔52和導(dǎo)水管53，其中布水帶51放置在被測土壤表面，用于給被測土壤線性布水，并保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)；布水腔52與導(dǎo)水管53相連接，布水管52上設(shè)置有數(shù)個出水口 521，用于將布水腔52中存儲的水通過出水口注入到布水帶51中；導(dǎo)水管53用于將水導(dǎo)入到布水腔52中。其中導(dǎo)水管53也可以直接將水導(dǎo)入到布水帶51中，這時可以不必設(shè)置布水腔52。還可以設(shè)置水準(zhǔn)管Μ，放置在布水腔52的一側(cè)，用于保證布水腔52的水平放置， 保證線源布水器放在土壤表面后，布水腔52中的水流在X方向保持均勻分布。其中X方向表示布水帶的徑向方向；Y方向表示垂直于X軸平行于地表的方向；Z方向表示垂直于X軸， 垂直指向地心的方向。本實(shí)施例的線源布水器工作時，水流由供水容器經(jīng)由導(dǎo)水管、布水腔和出水口向布水帶供水。進(jìn)入布水帶內(nèi)的水流一方面可進(jìn)入其下方的土壤，用于土壤入滲，另一方面水流也可以在布水帶內(nèi)沿布水帶徑向運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)在布水帶的不同位置向其下方的土壤供水，達(dá)到沿布水帶長度方向土壤表面均勻供水的目的，實(shí)現(xiàn)線源布水。本實(shí)施例的線源布水帶內(nèi)部水分運(yùn)動的水動力關(guān)系如下
權(quán)利要求
1.一種線源布水器，其特征在于，包括布水帶，放置在被測土壤表面，用于給被測土壤線性供水； 導(dǎo)水管，與所述布水帶相連接，用于將水導(dǎo)入到布水帶中； 其中，所述布水帶的材料滿足
2.如權(quán)利要求1所述的線源布水器，其特征在于，還包括設(shè)置有數(shù)個出水口的布水腔，用于將所述導(dǎo)水管的水通過出水口均勻地注入到所述布水帶中。
3.如權(quán)利要求1所述的線源布水器，其特征在于，所述布水帶采用珍珠棉制作。
4.如權(quán)利要求2所述的線源布水器，其特征在于，還包括水準(zhǔn)管，放置在所述布水腔的一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線源布水器，包括布水帶，放置在被測土壤表面，用于給被測土壤線性布水并保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)；設(shè)置有數(shù)個出水口的布水腔，用于將由水源供給的水通過出水口注入到所述布水帶中；導(dǎo)水管，連接水源與布水腔，用于將水源中的水導(dǎo)入到布水腔中。本實(shí)施例提供的線源布水器，當(dāng)布水帶內(nèi)含水量很低時，含水量的微小變化引起布水器內(nèi)水的能量的變化很大，有利于水在布水帶內(nèi)快速均勻分布；當(dāng)布水帶內(nèi)含水量接近飽和時，即吸力較低時，能量的微小變化引起含水量的很大變化，有利于布水器與土壤界面上水的能量的一致，實(shí)現(xiàn)均勻線性地布水，從而提高測量入滲性能的精度。
文檔編號G01N5/04GK102478494SQ20101056237
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者周淑梅, 孫蓓, 毛麗麗, 趙軍, 雷廷武 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)