[实用新型]一种干表层形成演化试验观测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水科学与水资源工程技术领域，尤其是涉及一种干表层形成演化试验观测装置。

背景技术

在进行干表层研究时，Cary(1965,1979)，Cassetal.(1984),Bonsu(1997)，HiraiwaandKasubuchi(2000)及WildenschildandRoberts(2001)等的试验柱的长度为34-210mm，Shokri(2009)采用了高×宽×厚分别为260×75×11mm的矩形玻璃柱。由此可见，前人设计的试验装置尺寸过小，无法避免边界效应；绝热效果欠佳,蒸发模拟器很难保证包气带水分运移的一维性；系统可视性差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提供了一种干表层形成演化试验观测装置，其绝热性能好，地表照射均匀，能够为干表层形成演化提供直观的图像，为干表层形成演化过程及非饱和带水汽热耦合运移计算提供一定的依据，推广应用价值高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种干表层形成演化试验观测系统，包括蒸渗柱、悬挂设置在蒸渗柱上方的热红外灯，插设在蒸渗柱上的检测装置，嵌设在蒸渗柱侧壁上的观测构件及与蒸渗柱连通的马里奥特装置；

所述的蒸渗柱由外到内依次为第一层玻璃钢筒、保温层和第二层玻璃钢筒。

具体的，所述的保温层为橡塑海绵层。

更具体的，所述的蒸渗柱高为2.3～2.5m，蒸渗柱的内径为0.60～0.65m，外径为0.65～0.70m，蒸渗柱的第一层玻璃钢筒和第二层玻璃钢筒的壁厚相同为9～11mm，保温层的厚度为20～40mm。

且，所述的观测构件包括嵌设在蒸渗柱上的有机玻璃窗口和热红外锗玻璃窗口，有机玻璃窗口的高为500～700mm，有机玻璃窗口的宽为70～90mm；热红外锗玻璃窗口的高为480～640mm，热红外锗玻璃窗口的宽为50～70mm。

同时，在有机玻璃窗口和热红外窗口处均设置40～50mm的橡塑海绵保温层，并在保温层外加盖玻璃钢材质的盖子密封。

另外，所述的检测装置包括温度传感器、含水率传感器、负压传感器和相对湿度传感器。

还有，所述热红外灯包括中空设置的圆盘和均匀布设在圆盘上的多个红外灯泡，控制所述红外灯的工作电路包括灯L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8和L9，可调节电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9，电流传感器A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和A9，开关SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7、SW8、SW9和SW10，电压传感器V1和电源POW1，其中灯L1、电阻R1、电流传感器A1和开关SW1串联，其他的编号对应的灯、可调节电阻、电流传感器和开关串联，且每个灯的串联电路之间并联后与开关SW10和电压POW1串联，同时电压传感器V1与各个灯的串联电路并联。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型中的蒸渗柱，由中间夹裹橡塑海绵的双层玻璃钢材料制成，增强了绝热效果，减少蒸渗柱侧向的能量损失，提高干表层形成演化试验和包气带水汽热运移试验的准确性；

2、本实用新型中的热红外灯工作时，通过相互独立的电流调节器、电流传感器、电压传感器，可定量控制和记录每个热红外灯照射的实际功率，造成照射强度不等但照射均匀的地表热环境，从而易于控制和模拟地表温度；

3、本实用新型中在双层玻璃钢筒壁镶嵌的有机玻璃窗口，可以直接观测干表层厚度及干表层界面的变化过程；热红外锗玻璃窗口可以实现干表层内及干表层以下温度的近连续变化，实现干表层形成演化观测的可视化和精细化；在马氏瓶供水筒的正前方安装摄像头，通过摄像头录像或截屏，实现马氏瓶读数观测的自动化和连续性；

4、本实用新型操作简便，实用性强，推广应用价值高，通过各个试验仪器的配合，能够实现温度、水分、负压与相对湿度值的记录和存储；根据所测得的水分、负压、温度与相对湿度值，可研究不同介质不同水位埋深条件下干表层形成演化过程中各种状态变量的变化，为干表层形成演化和包气带水汽热运移计算提供一定的依据。

附图说明

图1为本实用新型的干表层形成演化试验观测装置的结构示意图；

图2为本实用新型热红外灯的仰视图；

图3为本实用新型热红外灯的电路图；

图4为本实用新型的马里奥特装置的结构示意图；