專利名稱：一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水文觀測設(shè)備，特別涉及一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
入滲是指水分(降雨或者灌溉)進(jìn)入土壤的過程，土壤水分入滲是水文學(xué)中非常重要的基本概念，定量描述土壤入滲過程是水循環(huán)及水利用的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，對研究地表產(chǎn)流的機(jī)理，以及增加土壤入滲、提高作物水分利用效率等具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。目前傳統(tǒng)的室內(nèi)降雨入滲實(shí)驗(yàn)是采用人工測量的方法，在底部自由排水的土柱上利用馬氏瓶進(jìn)行人工降雨，通過測量人工降雨量、土柱表面徑流量，由水量守恒關(guān)系得到土壤的入滲量。此方法原理清晰、簡單易行，但實(shí)驗(yàn)過程中存在馬氏瓶人工補(bǔ)水困難；需長時(shí)間人工看守記錄數(shù)據(jù)；人工讀數(shù)精度較差，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不易保存處理等問題
發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明提供了一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對土壤入滲過程的自動監(jiān)測，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集存儲、分析處理、實(shí)時(shí)顯示、歷史查詢等功倉泛。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為馬氏瓶的頂部進(jìn)氣管路上設(shè)置通氣電磁閥，下部的進(jìn)水管道上設(shè)置供水電磁閥，底部的出水口通過出水管路與針盤式降雨器頂部的入水口連接，并在該出水管路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥；針盤式降雨器的下方設(shè)置實(shí)驗(yàn)土槽，實(shí)驗(yàn)土槽的上部通過徑流管道與徑流瓶的下部連接，實(shí)驗(yàn)土槽的底部設(shè)置自由排水口 ；馬氏瓶內(nèi)設(shè)置第一液位傳感器，徑流瓶內(nèi)設(shè)置第二液位傳感器；通氣電磁閥、供水電磁閥、調(diào)節(jié)閥、第一液位傳感器和第二液位傳感器分別與可編程控制器連接。所述可編程控制器通過MPI/PPI通訊電纜與觸摸屏連接。所述針盤式降雨器與實(shí)驗(yàn)土槽通過套筒連接。所述馬氏瓶的側(cè)壁底部設(shè)置一根頂部出口不低于馬氏瓶頂面的與大氣相通的通
氣管道。本發(fā)明的有益效果為該系統(tǒng)作為教學(xué)儀器在使學(xué)生更好地理解降雨入滲的概念及影響因素的同時(shí)，對自動測定儀器設(shè)備及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有一個(gè)全面的了解與認(rèn)識，拓寬學(xué)生的知識面。在科研中，可進(jìn)行多種設(shè)定情況下土層降雨入滲機(jī)理的研究。系統(tǒng)測定方便，精度較高，適用于與土壤有關(guān)領(lǐng)域(如農(nóng)業(yè)、土壤環(huán)境、水資源)的土層降雨入滲的測試工作中，具有較廣泛的應(yīng)用前景以及繼續(xù)開發(fā)的功能。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號I-通氣電磁閥，2-馬氏瓶，3-液位傳感器，4-供水電磁閥，5-調(diào)節(jié)閥，6-針盤式降雨器，7-實(shí)驗(yàn)土槽，8-徑流瓶，9-液位傳感器，10-可編程控制器，11-觸摸屏。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖I所示的一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)，馬氏瓶2的頂部進(jìn)氣管路上設(shè)置通氣電磁閥1，下部的進(jìn)水管道上設(shè)置供水電磁閥4，底部的出水口通過出水管路與針盤式降雨器6頂部的入水口連接，并在該出水管路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥5 ;馬氏瓶2的側(cè)壁底部設(shè)置一根頂部出口不低于馬氏瓶2頂面的與大氣相通的通氣管道，從而保證瓶底出水口 處的壓力恒定，形成穩(wěn)定壓力的供水水頭；針盤式降雨器6的下方設(shè)置實(shí)驗(yàn)土槽7，兩者間通過套筒連接；實(shí)驗(yàn)土槽7的上部通過徑流管道與徑流瓶8的下部連接，實(shí)驗(yàn)土槽7的底部設(shè)置自由排水口。針盤式降雨器6由上部的水箱和下部的針盤室兩部分組成，針盤室的底部均勻鉆有小孔，用來安裝醫(yī)用膠塞，然后垂直將醫(yī)用針頭插入膠塞中，從而形成降雨陣；水箱和針盤室通過法蘭方式進(jìn)行連接，以形成密封水路，且可以方便更換、清洗針頭。馬氏瓶2內(nèi)設(shè)置第一液位傳感器3，徑流瓶8內(nèi)設(shè)置第二液位傳感器9。通氣電磁閥I、供水電磁閥4、調(diào)節(jié)閥5、第一液位傳感器3和第二液位傳感器9分別與可編程控制器10連接?？删幊炭刂破?0通過MPI/PPI通訊電纜與觸摸屏11連接?？删幊炭刂破?0對第一液位傳感器3的輸出電流的進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并通過模擬量到數(shù)字量的計(jì)算轉(zhuǎn)換，獲得馬氏瓶2中的水位情況；當(dāng)馬氏瓶2中水位降低到下限值(開閥液位)時(shí)，可編程控制器10控制通氣電磁閥I與供水電磁閥4打開，對馬氏瓶2進(jìn)行補(bǔ)水；當(dāng)水位上升到上限值(關(guān)閥液位)時(shí)，可編程控制器10控制通氣電磁閥門I與供水電磁閥4關(guān)閉，并自動記錄補(bǔ)水次數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對馬氏瓶2的自動補(bǔ)水及降雨量的實(shí)時(shí)采集記錄?？删幊炭刂破?0通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥5的輸入電流大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥5開度大小的自動控制，從而實(shí)現(xiàn)降雨強(qiáng)度大小的自動調(diào)節(jié)功能?？删幊炭刂破?0通過對第二液位傳感器9的輸出電流的實(shí)時(shí)檢測，并通過模擬量到數(shù)字量的計(jì)算轉(zhuǎn)換，獲得徑流瓶8中的水位情況，從而實(shí)現(xiàn)對徑流量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及存儲功能。通過觸摸屏11人機(jī)界面軟件的二次開發(fā)，可在觸摸屏11上對馬氏瓶2供水裝置的控制液位(開閥液位與關(guān)閥液位)與調(diào)節(jié)閥5的開度大小進(jìn)行手自動設(shè)定；手自動控制通氣電磁閥I與供水電磁閥4的開關(guān)及整個(gè)實(shí)驗(yàn)的啟停；對累計(jì)降雨量、累計(jì)徑流量、累計(jì)入滲量、雨強(qiáng)、入滲率等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的趨勢顯示及歷史數(shù)據(jù)的查詢。
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)，其特征在于，馬氏瓶(2)的頂部進(jìn)氣管路上設(shè)置通氣電磁閥(1)，下部的進(jìn)水管道上設(shè)置供水電磁閥(4)，底部的出水口通過出水管路與針盤式降雨器(6)頂部的入水口連接，并在該出水管路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥(5);針盤式降雨器(6)的下方設(shè)置實(shí)驗(yàn)土槽(7)，實(shí)驗(yàn)土槽(7)的上部通過徑流管道與徑流瓶(8)的下部連接，實(shí)驗(yàn)土槽(7)的底部設(shè)置自由排水口 ； 馬氏瓶(2)內(nèi)設(shè)置第一液位傳感器(3)，徑流瓶(8)內(nèi)設(shè)置第二液位傳感器(9)； 通氣電磁閥(I)、供水電磁閥(4)、調(diào)節(jié)閥(5)、第一液位傳感器(3)和第二液位傳感器(9 )分別與可編程控制器(10 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程控制器(10)通過MPI/PPI通訊電纜與觸摸屏(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)，其特征在于，所述針盤式降雨器(6)與實(shí)驗(yàn)土槽(7)通過套筒連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)，其特征在于，所述馬氏瓶(2)的側(cè)壁底部設(shè)置一根頂部出口不低于馬氏瓶(2)頂面的與大氣相通的通氣管道。
全文摘要
本發(fā)明屬于水文觀測設(shè)備，特別涉及一種室內(nèi)柱狀土層降雨入滲自動測定系統(tǒng)。馬氏瓶的頂部進(jìn)氣管路上設(shè)置通氣電磁閥，下部的進(jìn)水管道上設(shè)置供水電磁閥，底部的出水口通過出水管路與針盤式降雨器頂部的入水口連接，并在該出水管路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥；針盤式降雨器的下方設(shè)置實(shí)驗(yàn)土槽，實(shí)驗(yàn)土槽的上部通過徑流管道與徑流瓶的下部連接，實(shí)驗(yàn)土槽的底部設(shè)置自由排水口；馬氏瓶內(nèi)設(shè)置第一液位傳感器，徑流瓶內(nèi)設(shè)置第二液位傳感器；通氣電磁閥、供水電磁閥、調(diào)節(jié)閥、第一液位傳感器和第二液位傳感器分別與可編程控制器連接。系統(tǒng)測定方便，精度較高，適用于與土壤有關(guān)領(lǐng)域(如農(nóng)業(yè)、土壤環(huán)境、水資源)的土層降雨入滲的測試工作中。
文檔編號G09B23/00GK102890047SQ20121036937
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者呂華芳, 楊漢波, 叢振濤, 楊大文, 秦越 申請人:清華大學(xué)