串阻式河沟两岸浸润范围测试装置及其测试方法

摘要

本发明公开了一种串阻式河沟两岸浸润范围测试装置及其测试方法，包括串阻式土壤水分传感器、非粘性土过渡层、地温传感器等，在河沟两岸的土地上，垂直于河沟水流方向各自等距钻出一排铅直的测试孔，每个测试孔中心插置有串阻式土壤水分传感器，在串阻式土壤水分传感器与测试孔孔壁的间隙内灌注有非粘性土过渡层，串阻式土壤水分传感器的顶端与地面平齐，在串阻式土壤水分传感器上覆盖有砂砾保护层，在该砂砾保护层的外围设置有栅栏与排水沟。该测试装置适用于河沟两岸不同土质的浸润范围测试，能测试地下水埋深、土壤干湿度与地温，具有精度高、量程大、易安置、实时输出河沟两岸浸润范围数据的特点，是一种水资源合理利用的新测试设备。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水资源合理利用信息采集系统中测试河沟两岸地下水埋深、土壤干湿度、地温的装置及其方法，具体的说是串阻式河沟两岸浸润范围测试装置及其测试方法。

背景技术

目前，通常在河沟两岸各自等距开挖一排竖井，采用定时测试该些竖井内的水位来观测河沟两岸浸润范围，由于该种方法存在着无法测试土壤的干湿度与地温、自动化程度低、人为因素干扰大、环境要求高等问题，对采集水资源合理利用信息带来不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种串阻式河沟两岸浸润范围测试装置及其测试方法，除能测试地下水埋深外，还能测试土壤的干湿度与地温，且精度高、量程大、易安置、能实时输出河沟两岸浸润范围的数据。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种串阻式河沟两岸浸润范围测试装置，包括了串阻式土壤水分传感器、非粘性土过渡层、地温传感器，在河沟两岸的土地上垂直于河沟水流方向各自等距钻出一排铅直的测试孔，每个测试孔中心插置有串阻式土壤水分传感器，在串阻式土壤水分传感器与测试孔孔壁的间隙内灌注有非粘性土过渡层，所述的串阻式土壤水分传感器的顶端与地面平齐，在所述的串阻式土壤水分传感器上覆盖有砂砾保护层，在该砂砾保护层的外围设置有栅栏与排水沟。

所述串阻式土壤水分传感器器身为等直径的直管形状，该器身的底端有底盖，器身的顶端有接线盖，器身由数段单元测试段承插连接而成，所述的单元测试段的上端有承插头，单元测试段的下端有承插座，单元测试段的外侧壁上沿中心线方向等距分布有五只膜式湿敏电阻，以及单元测试段的底段上有一只地温传感器；在所述单元测试段的整个外侧管壁上设置有基底层，该基底层上沿中心线方向等距设置有六个电极圈，在所述的基底层和所有的电极圈上均设置有湿敏材料层；在所述器身最上面单元测试段的顶部设置有一只地表地温传感器，所述的每只膜式湿敏电阻电极圈、地温传感器、地表地温传感器的电缆从器身内孔的上端中引出，所述器身所有单元测试段内孔中的空隙均灌满密封胶。

所述的地温传感器在单元测试段管壁底部的通孔内安置有热敏元件，该热敏元件上涂有导热胶，在单元测试段外侧壁所述的热敏元件位置上箍有导热箍，所述的导热箍上有数个等距凸出的圆刺；所述地表地温传感器的结构形式与地温传感器的相同。

一种使用串阻式河沟两岸浸润范围测试装置的测试方法，按如下过程进行：

（1）在河道或水沟两岸的地面上，各自按设计要求垂直河道或水沟方向丈量出等距的测试点；

（2）每个测试点清除地面杂物，测量出每个测试点的标高后，按设计要求的深度用钻机钻出铅直的测试孔；

（3）把串阻式土壤水分传感器铅直地放入测试孔内，将串阻式土壤水分传感器置于测试孔中心，其顶部与地面平齐；

（4）用粉质砂性土与水拌制成土浆，把该土浆灌入测试孔，填实于串阻式土壤水分传感器与孔壁的间隙，待土浆沉陷稳定后，再次灌入土浆直至与地面平齐，将该非粘性土作为串阻式土壤水分传感器与被测土壤的过渡层；

（5）在串阻式土壤水分传感器顶面铺筑2～3㎝厚直径为100㎝的圆形砂砾保护层，在砂砾保护层周围围上保护栅栏以及挖出排水沟；

（6）待测试孔内土浆中的水分被土壤吸收后，把所有串阻式土壤水分传感器引出的电缆与串阻式河沟两岸浸润范围测试仪联接，便可进行河沟两岸浸润范围的测试。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的一种串阻式河沟两岸浸润范围测试装置及其测试方法，该测试装置适用于河沟两岸不同土质的浸润范围测试，能测试地下水埋深、土壤干湿度与地温，具有精度高、量程大、易安置、响应速度快、寿命长、造价低、占地少、对环境要求小、实时输出河沟两岸浸润范围数据的特点，是一种水资源合理利用的新测试设备。

附图说明

图1为本发明中的串阻式河沟两岸浸润范围测试装置工作正剖视示意图。

图2为本发明中的串阻式河沟两岸浸润范围测试装置正剖视结构示意图。

图3为本发明的串阻式土壤水分传感器单元测试段正剖视结构示意图。

图4为本发明的串阻式土壤水分传感器膜式湿敏电阻处俯剖视结构示意图。

图5为本发明的串阻式土壤水分传感器地温传感器处俯剖视结构示意图。

图中标号：1河沟、2水、3地面、4浸润范围测试装置、5测试孔、6非粘性土过渡层、7砂砾保护层、8栅栏、9排水沟、10串阻式土壤水分传感器、11器身、12底盖、13接线盖、14单元测试段、15膜式湿敏电阻、16基底层、17电极圈、18湿敏材料层、19地温传感器、20导热箍、21热敏元件、22地表温传感器。

具体实施方式

参见图1～图5，一种串阻式河沟两岸浸润范围测试装置，包括了串阻式土壤水分传感器10、非粘性土过渡层6、地温传感器19，在河沟1两岸的土地上垂直于河沟1水流方向各自等距钻出一排铅直的测试孔5，每个测试孔5中心插置有串阻式土壤水分传感器10，在串阻式土壤水分传感器10与测试孔5孔壁的间隙内灌注有非粘性土过渡层6，所述的串阻式土壤水分传感器10的顶端与地面3平齐，在所述的串阻式土壤水分传感器10上覆盖有砂砾保护层7，在该砂砾保护层7的外围设置有栅栏8与排水沟9。

所述串阻式土壤水分传感器10器身11为等直径的直管形状，该器身11的底端有底盖12，器身11的顶端有接线盖13，器身11由数段单元测试段14承插连接而成；所述的单元测试段14的上端有承插头，单元测试段14的下端有承插座，单元测试段14的外侧壁上沿中心线方向等距分布有五只膜式湿敏电阻15，以及单元测试段14的底段上有一只地温传感器19；在所述单元测试段14的整个外侧管壁上设置有基底层16，该基底层16上沿中心线方向等距设置有六个电极圈17，在所述的基底层16和所有的电极圈17上均设置有湿敏材料层18；在所述器身11最上面单元测试段14的顶部设置有一只地表地温传感器22，所述的每只膜式湿敏电阻15电极圈17、地温传感器19、地表地温传感器22的电缆从器身11内孔的上端中引出，所述器身11所有单元测试段14内孔中的空隙均灌满密封胶。

所述的地温传感器19在单元测试段14管壁底部的通孔内安置有热敏元件21，该热敏元件21上涂有导热胶，在单元测试段14外侧壁所述的热敏元件21位置上箍有导热箍20，所述的导热箍20上有数个等距凸出的圆刺；所述地表地温传感器22的结构形式与地温传感器19的相同。

一种所述串阻式河沟两岸浸润范围测试装置的测试方法，按如下过程进行：

（1）在河道或水沟1两岸的地面3上，各自按设计要求垂直河道或水沟1方向丈量出等距的测试点；

（2）每个测试点清除地面杂物，测量出每个测试点的标高后，按设计要求的深度用钻机钻出铅直的测试孔5；

（3）把串阻式土壤水分传感器10铅直地放入测试孔5内，将串阻式土壤水分传感器10置于测试孔5中心，其顶部与地面3平齐；

（4）用粉质砂性土与水拌制成土浆，把该土浆灌入测试孔5，填实于串阻式土壤水分传感器10与孔壁的间隙，待土浆沉陷稳定后，再次灌入土浆直至与地面3平齐，将该非粘性土作为串阻式土壤水分传感器10与被测土壤的过渡层6；

（5）在串阻式土壤水分传感器10顶面铺筑2～3㎝厚直径为100㎝的圆形砂砾保护层7，在砂砾保护层7周围围上保护栅栏8以及挖出排水沟9；

（6）待测试孔5内土浆中的水分被土壤吸收后，把所有串阻式土壤水分传感器10引出的电缆与串阻式河沟两岸浸润范围测试仪联接，便可进行河沟两岸浸润范围的测试。

河沟1是过水的通道；水2是河沟内的水；地面3是原地面；浸润范围测试装置4的作用是测试河沟两岸浸润范围的地温、地下水埋深与土壤干湿度的信息；测试孔5的作用是插置串阻式土壤水分传感器10及设置非粘性土过渡层6；非粘性土过渡层6的作用是保护串阻式土壤水分传感器10，并能透湿、透水、透气；7砂砾保护层的作用是透气、透水、不让植物生长、保护串阻式土壤水分传感器10；栅栏8的作用是保护串阻式土壤水分传感器19；9排水沟的作用是防止渍水；串阻式土壤水分传感器10的作用是地温、地下水埋深与土壤干湿度的测试；器身11的作用是按单元测试段14设置膜式湿敏电阻15与地温传感器19；底盖12的作用是将器身11封底；接线盖13的作用是引出所有膜式湿敏电阻15与地温传感器19的电缆，又是顶盖；单元测试段14的作用是设置膜式湿敏电阻15与地温传感器19，以便运输和安装；膜式湿敏电阻15的作用是测试河沟水浸润范围内的地下水埋深与土壤干湿度；基底层16的作用是湿敏材料层18的衬底；电极圈17的作用是膜式湿敏电阻15的电极；湿敏材料层18的作用是膜式湿敏电阻15的湿敏材料；密封胶的作用是将器身11内空隙填满，且防水；地温传感器19的作用是测试河沟水浸润范围内地下的温度；导热箍20的作用是传递土壤的温度；导热胶的作用是将导热箍20传递给热敏元件21；热敏元件21的作用是传感温度的元件；地表温传感器22的作用是测试河沟水浸润范围内地表的温度。

串阻式河沟两岸浸润范围测试装置：量程：5%～100%RH；精度：±5%RH；分辨率：0.01RH；响应时间：吸湿≤10S；脱湿≤20S；土壤温度：0℃～60℃。