[发明专利]一种原位测定降雨入渗参数的装置及测定方法

说明书

本发明公开了一种原位测定降雨入渗参数的装置及测定方法，包括供水系统和入渗区，供水瓶包括水槽和设置在水槽上方的密闭水箱，密闭水箱的底部设置有进气管和出水管，进气管和出水管均伸入水槽中，所述雨滴模拟装置包括铁丝网和安装在铁丝网上的若干滴水口，水槽底部通过连接水管与滴水口连通；构成了可以模拟不同降雨强度的供水系统，与现有降雨模拟器相比十分经济实惠且便于操作；有效入渗区采用灌浆帷幕的方法将试验区土体与周围土体隔离开来，避免了水在入渗过程中的侧流，也避免了蒸发蒸腾等外界环境的干扰，同时也可得到在天然条件下研究区内湿润土壤排干水份需要的时间。

技术领域

本发明涉及水文地质与工程地质领域，具体涉及一种原位测定降雨入渗参数的装置及测定方法。

背景技术

与降雨入渗相关的参数，如入渗速率、入渗影响深度等，对暴雨洪水管理、地质灾害防治、农林牧业发展等有着重要作用。对暴雨洪水管理来说，国内常用SWMM—Horton模型来模拟城市某一单一降水事件或长期的水量和水质模拟，模型中所需要的参数有最大入渗速率、最小入渗速率、衰减常数、枯萎点、排干时间、最大入渗容积。对于以上6个的参数，在实际中一般选用经验常数或者用双环试验、单环试验甚至饱和入渗系数来近似代替，这对精确模拟降水事件及相关灾害的防止来说是不够严密和谨慎的。

单环法和双环法测定非饱和带入渗速率的主要原理是在试验场地用铁环固定一圈渗水区，在单环内进行保持恒水头给土层供水，或在内外环间造水帷幕防止内环水的侧向渗透，当单位时间注入的水量保持稳定时，根据达西定律就可计算出土层的渗透系数K(K＝V/I＝Q/A)。该方法不能阻止水向四周的入渗，也不能将土层中的空气完全排尽，且补给条件为面状补给，不能贴合实际降雨补给条件，试验时间越久，蒸发等因素的干扰就会越发明显。

为了更为准确地测定出非饱和带的入渗速率，及常用水事件模型SWMM—Horton模型中参数的测定，有必要提出一套完整的试验方案及装置来实现这一目的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，为了解决现有原位测定非饱和入渗系数方法(单环法、双环法)中不能控制入渗向四周扩散、无法排尽空气、不能模拟实际降雨条件等的问题，本发明的目的是提供一种原位测定最大入渗速率、最小入渗速率、衰减常数、枯萎点、排干时间、最大入渗容积的装置及其测定方法，具有测量精度高、易操作、可循环利用等优点，解决了现常用原位测定土壤入渗速率的不足，为SWMM—Horton模型中参数的赋值提供了更为准确的参考。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种原位测定降雨入渗参数的装置，包括供水系统和入渗区，其中，供水系统包括放置在脚手架上的供水瓶和位于入渗区上方的雨滴模拟装置，供水瓶包括水槽和设置在水槽上方的密闭水箱，密闭水箱的底部设置有进气管和出水管，进气管和出水管均伸入水槽中，所述雨滴模拟装置包括铁丝网和安装在铁丝网上的若干滴水口，水槽底部通过连接水管与滴水口连通；所述入渗区包括设置于地面下的灌浆帷幕以及设置在地面上的底端与灌浆帷幕开口完全重合集雨器，灌浆帷幕圈起的土壤构成有效入渗区，集雨器的上下均开口且集雨器顶部设置有可开闭的盖子。

还包括观测区，观测区包括顺灌浆帷幕外壁开挖的探坑和插接在灌浆帷幕侧壁上的若干组水份计和水势计，包括在集雨器侧壁紧贴地面处通过开孔连通导水管一端，导水管另一端联通的量筒，还包括紧贴集雨器外壁插接在地面的蒸发测定装置。

密闭水箱的顶部设置有通过密封盖密封的注水口，进气管顶部开口高于密闭水箱中的液面，且进气管的底部开口高于出水管的底部开口或者进气管的底部开口与出水管的底部开口平齐；水槽底部高于滴水口，水槽底部的连接水管为橡胶管，连接水管上装有控制水流速度的控制阀门；滴水口为输液器针头，滴水口的针头端固定于铁丝网的网格内。

所述蒸发测定装置包括竖直插入地面的水份计和罩住水份计透明玻璃罩。