[发明专利]一种蒸渗测坑的地下供排水装置

说明书

本发明公开了一种蒸渗测坑的地下供排水装置，包括提升装置、平水装置；所述提升装置用于将平水装置提升至设定位置，所述平水装置包括与提升装置连接的平水箱，所述平水箱内靠近顶部设置有进水控制器和漏斗，所述进水控制器通过进水管连接外部水箱，所述进水管上设置有进水计量器，所述漏斗通过排水管与外部排水沟连接，所述排水管上设置有排水计量器，所述平水箱底部通过管道连接蒸渗透测坑。该装置既具有自动精确控制地下水位、自动供排地下水和数据采集功能，又经济适用，且电子元器件少、性能稳定。

技术领域

本发明涉及一种农田灌溉排水试验装置，尤其是涉及一种蒸渗测坑的地下供排水装置。

背景技术

蒸渗测坑是农田水利、水资源、水土环保和水文地质等专业进行相关科学试验研究的重要设施。

在测坑中进行水量平衡、作物需水规律试验、水分生产函数试验、水分胁迫试验、地下水利用试验、四水转化、土壤-作物-地下水中水分、养分与污染迁移转化规律等试验时，往往需要精准控制地下水埋深，同时要准确测定地下水向包气带土层(潜水蒸发)或自包气带土层下渗(深层渗漏补给)的水量和水质及其动态变化过程。因此，蒸渗测坑必须配置控制地下水位、地下供排水量测设备。

通常蒸渗测坑采用以下几种供排水装置：一是引用了实验室内小型土柱控制水位和供水方法，即地下水位的控制是由与测坑相连的平水漏斗的溢流堰的高程来实现的，供水普遍采用以法国物理学家Mariotte命名的马氏瓶作为供水装置。操作方法是：人工设定平水漏斗和马氏瓶的高度，当蒸渗测坑地下水高于漏斗溢流堰时，地下水顺着漏斗排水管流出，用流量计测排水量；当蒸渗测坑地下水底于漏斗溢流堰时，马氏瓶给蒸渗测坑供水，供水量靠人工读数记录。这样的设备和操作方法用于小型的、土层厚度不大的蒸渗测坑问题不太大，但是用于土层大于2m蒸渗测坑，就显得落后和不实用。首先马氏瓶容积小，给如此大的蒸渗测坑供水可谓杯水车薪，其次要人工长时间将平水漏斗、马氏瓶在0～10m范围上下移动，频繁给马氏瓶加水和读数，工作量大。

二是采用水势仪监测土壤水势动态控制蒸渗仪地下供水和排水量，如德国UMS公司采用控制蒸渗仪底部土壤水势来给LY-UMS蒸渗仪供水和排水，并实现了数据自动采集。比较土壤水势和地下水位的定义，可以看出，反映某一定点土壤水势的数值范围是很大的，而地下水位潜水面，形成的是一条水平线。在实际情况下，由于土壤的空间变异性，往往处于同一水平线的不同位置的土壤水势是有差异的，而地下水位不受土壤空间变异影响。如此看来，德国UMS公司采用控制蒸渗仪底部土壤水势的方法不能混淆为控制蒸渗仪地下水位。

三是文献(专利号：CN2870445)所述的一种农田蒸渗测坑地下自动控制供排水装置，详见图3，其原理是：在供排水柱内安装了一个设定水位的保持器，随装在测筒顶部的电动升降器上下移动，该保持器上装有5只导电测针，它与外置的水位继电器和电气元件连接构成了整个水位控制电路，一旦设定了测坑地下水位变化上、下限后，当土壤水蒸腾蒸发使地下水位下降到设定的下限水位时，装置自动给蒸渗测坑供水，直到上水位线停止供水；当人工灌溉或降雨，地下水位上升到设定的上限水位时，装置自动排水，直到下水位线停止排水，如此维持蒸渗测坑地下水位。

该装置基本满足蒸渗测坑试验要求，但在实际运用时存在以下几个方面的问题：

1、装置使用的管件和电器元件较多，通常测坑地下控制室面积较小，安装、维修不方便；

2、成本较高，单个测坑自动供排水装置需要2～3万元，按一般试验站配20个测坑计算，仅供排水装置投入就达40～60万元；

3、维持测坑地下水位的测筒采用有机玻璃管制作，运行时间长时(一年以上)，内壁有泥等污物附着，影响美观，由于地下空间小，管壁清洗困难；

4、测量精度较低，该装置采用单次供排水量固定，用计数器计数的方法计算水量。其前提是假定整个玻璃管沿长度方向的横截面积是相等的，而实际情况是因加工工艺等原因，玻璃管的横截面积是不完全相等的；