土壤水渗漏量和地下水补给量观测仪设计

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1、土壤水渗漏量和地下水补给量观测仪设计　　摘要针对灌溉排水试验中涉及的土壤水渗漏量和地下水补给量的实际观测难点问题，以土壤渗流达西定律为基础，通过耕作土壤的层次结构和渗流特性分析以及结合农业耕作实际状况研究，设计提出了不影响农业耕种条件下，直接观测土壤水渗漏量和地下水补给量的土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪，并系统地介绍了土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的设计、组成、制作、安装、工作原理，为土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的广泛应用提供了技术支持。关键词土壤水渗漏量；地下水补给量；观测仪；设计中图分类号S274.4文献标识码A文章编号100

2、7-5739（2013）14-0196-027土壤水渗漏量和地下水补给量观测仪设计　　摘要针对灌溉排水试验中涉及的土壤水渗漏量和地下水补给量的实际观测难点问题，以土壤渗流达西定律为基础，通过耕作土壤的层次结构和渗流特性分析以及结合农业耕作实际状况研究，设计提出了不影响农业耕种条件下，直接观测土壤水渗漏量和地下水补给量的土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪，并系统地介绍了土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的设计、组成、制作、安装、工作原理，为土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的广泛应用提供了技术支持。关键词土壤水渗漏量；地下水补给量；观测仪；设计中

3、图分类号S274.4文献标识码A文章编号1007-5739（2013）14-0196-027灌溉试验是一项基础性试验，为水利工程规划、设计、改造、管理提供基础性服务，为我国节水型农业的建设发挥着重要作用。目前组建由水利部灌溉试验总站、省级中心试验站和省级重点试验站三级站网组成的全国灌溉试验站网体系，正在加强全国灌溉试验工作。根据灌溉试验规范，水稻灌溉试验中对稻田地下渗漏量的观测是通过以下方法进行。在隔水处理的稻田中设置蒸渗器区与试验小区，分别观测蒸渗器区与试验小区水量变化的方法进行测定。在试验小区中测定蒸发蒸腾量与渗漏量之和，在蒸渗器区中

4、测定蒸发蒸腾量，通过二者之差计算出渗漏量。而地下水补给量则通过同时使用有底蒸渗器与无底蒸渗器（或观测小区）测定。二者中的作物土壤以及各时期内土壤含水率等条件应相同。有底蒸渗器测出作物蒸发蒸腾量，无底蒸渗器（或观测小区）测出作物蒸发蒸腾量和地下水补给量之和，两者相减得到地下水补给量。地下水补给量亦可直接测定。在有底蒸渗器中根据试验要求确定地下水位，蒸发蒸腾引起蒸渗器中地下水位下降时，向地下水位以下的含水层补水，所补充的水量即为地下水补给量[1]。土壤水渗漏量和地下水补给量的间接观测计算方法，在实际操作中存在诸多问题影响土壤水渗漏量和地下水补

5、给量的观测准确度。而地下水补给量的直接观测方法又没有与土壤水渗漏量的观测结合，因此存在着一定的缺陷。土壤水渗漏和地下水补给是地下水位以上土体含水率变化的2个方面，当降水（或灌水）较多时，土体含水率较大发生土壤水渗漏现象，此时土壤水补给地下水；当干旱缺水时，土体含水率较低发生地下水补给现象，此时地下水补给土壤水。因此有必要同时观测到土壤水渗漏和地下水补给2个方面过程。在科学试验研究中，拥有操作简单、方便实用、运行可靠的观测仪器是完成试验研究工作的重要基础，观测仪器往往决定试验研究成果质量，在科学试验中起着重要的关键作用，因此科研人员非常重视

6、观测仪器设备的开发研制。1土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的设计土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的设计是以土壤渗流达西定律为基础[2]，通过耕作土壤的层次结构和渗流特性分析以及结合农业耕作实际状况研究而设计。耕作土壤的层次结构自上而下由耕作层、犁底层、心土层组成[3]。其中耕作层土壤疏松对土壤水渗漏量和地下水补给量大小不起控制性作用，对土壤水渗漏量和地下水补给量大小影响小。但是犁底层与之相反，它是在犁耕耕作土壤时犁耕机具底部与心土层的摩擦、压实以及常年黏粒淀积而逐渐形成，土壤致密对土壤水渗漏量和地下水补给量大小起决定性控制作用，对土壤水渗

7、漏量和地下水补给量大小影响作用大。而心土层则土壤较密实对土壤水渗漏量和地下水补给量大小起一般性控制作用，对土壤水渗漏量和地下水补给量大小影响作用也较大。因此，不破坏土壤犁底层的条件下测定土壤水渗漏量和地下水补给量的方法是最有效的方法。另外，在土壤水渗漏量和地下水补给量的测定中应尽可能避免土壤水分的横向移动，为此铁制内外套筒的上口适当镶入土壤犁底层进行埋设布置，从而最大限度地避免了土壤水分的横向移动，保证了土壤水渗漏量和地下水补给量的观测准确度。2土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪的组成7土壤水渗漏量与地下水补给量观测仪由前端埋设部分和后端观

8、测部分构成，由铁制内外套筒部分、内外筒溢流瓶、内外筒补水瓶、内外筒量筒、连接管等5部分组成。其中铁制内外套筒部分由铁制内外套筒、内外筒透水石、内外筒进水嘴、内外筒排气嘴组成。铁制内外套筒是在大