Устройство для одновременного определения потенциала воды, влажности и ненасыщенной гидравлической проводимости в почвах и дисперсных грунтах

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)961604 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.02.81 (21) 3250515/30-15 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

А 01 G 25/00

G 01 N 33/24

Гее даретеевкмк кемлтет

СССР

Опубликовано 30.09.82. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 05.10.82 (53) УДК 631.432..2 (088.8) пе делам лзоаретеккй и еткрмтий (72) Авторы изобретения

П. Н. Березин, А. Д. Воронин и Е. В. Шеин

ВСГСОВЖАП „1

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени государствевный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОТЕНЦИАЛА ВОДЫ, ВЛАЖНОСТИ И НЕНАСЫЩЕННОЙ

ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ В ПОЧВАХ

И ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТАХ

Изобретение относится к устройствам для определения потенциала (давления) влаги, влажности и ненасыщенной гидравлической проводимости почв и дисперсных грунтов и может быть использовано в орошаемом земледени и, преимущественно при исследованиях водного режима почв и в гидрологических расчетах.

Известено устройство для определения указанных зависимостей, называемое капилляриметр, использующее метод гидравлического равновесия между влагой в почве и пористом теле. Устройство состоит из воронки Нуча с тонкопористой мембраной, на которую помещается образец почвы. В подмембранном пространстве создается разрежение и после достижения гидравлического равновесия анализируется влажность образца почвы (1).

Недостатками данного устройства являются его стационарность, большая трудоемкость выполнения анализов, затруднения в контроле достижения равновесной влажности почвы или дисперсного грунта.

Известно также устройство для одновременного определения потенциала воды, ненасыщенной гидравлической проводимости и влажности почвы или дисперсного грунта, которое носит название пластинного мембранного пресса. Оно состоит из герметичного корпуса с тонкопористой мембраной, в гидравлическом контакте с которой находится насыщенный влагой образец почвы или дисперсного грунта, источника пневматического давления, манометра, устройства для регистрации объема отжимаемой из образца воды, буферной емкости для стабилизации давления и соединительных шлангов. Под действием создаваемого в корпусе давления вода из образца перетекает в подмембранное пространство до установления гидравлического равновесия, означающего, что пневматическое давление в корпусе равно по абсолютной величине потенциалу воды в образце. Контролируя динамику установления равновесия, строят график вытекания влаги от времени, по которому определяют тангенс угла наклона кривой, а затем по модифицированному уравнению

Дарси рассчитывают ненасыщенную гидравлическую проводиомтсь. Проводя эти определения при последовательно увеличивающемся давлении и измеряя влажность почвы или дисперсного грунта при равновесиомсос961604

I5 го

Формула изобретения тоянии, получают одновременно измеренные величины ненасыщенной гидравлической проводимости, потенциала влаги и влажности.

К недостаткам этого устройства относятся недостаточная стабильность работы вследствие наличия диффундирующего воздуха, который просачивается через мембрану, накапливается под ней и прерывает гидравлический контакт; трудность постоянного контролирования влажности в образце и как следствие этого недостаточная надежность установления равновесной влажности почв и грунтов, что приводит к неточности измерения потенциала воды в почвах или дисперсных грунтах, сложность, стационарность и громоздкость устройства; трудность термостатирования устройства, в связи с большими его габаритами, сложность поиска и устранения микроповреждений при разгерметизации камеры и соединительных шлангов.

Цель изобретения — повышение точности измерений, повышение надежности работы устройства и упрощение его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что устройство выполнено плавучим, а тонкопористый, жесткий фильтр имеет форму стакана, к верхней части которого герметически подсоединен прозрачный градуированный трубчатый стержень, дно которого залито слоем жидкости, пневматически соединенный с полостью упомянутого фильтра посредством вмонтированной в дно стержня трубки, выступающей над слоем жидкости, а датчик давления закреплен внутри трубчатого стержня и выполнен в виде градуированного прозрачного капилляра, верхний конец которого запаян, а нижний опущен в жидкость на дне трубчатого стержня.

На чертеже изображено устройство, продольный разрез.

Устройство содержит прозрачный трубчатый стержень 1, с градуированной верхней сужающейся частью 2, оканчивающийся запорно выпускным клапаном 3. Трубчатый стержень 1 герметически соединен со стаканообразным тонкопористым фильтром 4, внутрь которого помещен образец почвы или грунта 5. Нижняя часть трубчатого стержня 1 имеет дно 6 с трубкой 7, пневматически соединяющей трубчатый стержень 1 с полостью тонкопористогб фильтра 4. На дне имеется небольшое количество жидкости в которую опущен открытым концом отградуированный прозрачный стержень 8, запаяный с другого конца и служащий газовым манометром.

При работе устройства используется метод гидростатического взвешивания для непрерывного контроля за изменением влажности в образце почвы или грунта, потому вес и объем его подбирают с таким расчетом, чтобы при погружении в воду верхняя зо

4О

55 градуированная часть 2 трубчатого стержня 1 возвышалась над поверхностью воды.

Устройство с насыщенным влагой образцом почвы или грунта 5 помещают в емкость с нодой. По градуировке на верхней части 2 трубчатого стержня 1 снимают отсчет, соответствующий уровню погружения устройства. Через клапан 3 внутрь устройства подают под давлением воздух. Заданное давление регистрируют по газовому манометру.

Давление вызывает перетекание влаги из образца почвы или грунта 5 через тонкопористый фильтр 4 в окружающую водную среду. Количество вытекшей из почвенного образца или образца грунта влаги, или изменение его влажности регистрируют по всплытию устройства, определяемому по градуировке из верхней части 2 трубчатого стержня !. Наблюдая за динамикой всплытия устройства, строят зависимость количества вытекшей из образца воды при данном давлении от времени, по которой рассчитывают ненасыщенную гидравлическую проводимость. Прекращение всплытия устройства свидетельствует о достижении гидравлического равновесия. Операцию повторяют до достижения заданного уровня давления. После этого берут пробу для опредвьия конечной влажности образца почвы или грунта.

Зная динамику и общее количество влаги, вытекшей из почвы или грунта, при каждом уровне давления и конечную влажность, рассчитывают влажность образца в моменты достижения гидравлического равновесия.

По величинам потенциала влаги, равным по абсолютной величине заданным давлениям, и влажности почвы или грунта при установлении гидравлического равновесия определяют основную гидрофизическую характеристику.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности измерений за счет постоянного контроля за влажностью образца и надежности работы за счет обеспечения контроля за герметичностью по появлению воздушных пузырьков в воде.

Кроме того, преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с известными являются простота его конструкции и портативность.

Устройство для одновременного определения потенциала воды, влажности и ненасыщенной гидравлической проводимости в почвах и дисперсных грунтах, содержащее корпус с запорно-впускным клапаном, герметически соединенный с тонкопористым жестким фильтром, внутри которого размещен образец почвы или грунта, и датчик давления отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, надежно961604

Составитель И. Селяметов

Редактор П. Макаревич Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 6936/2 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытнй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сти работы устройства и упрощения его конструкции, оно выполнено плавучим, а тонкопористый жесткий фильтр имеет форму стакана, к верхней части которого герметически подсоединен прозрачный градуированный трубчатый стержнеь, дно которого залито тонким слоем жидкости, пневматически соединенный с полостью упомянутого фильтра посредством вмонтированной в дно стержня трубки, выступающей над слоем жидкости, а датчик давления закреплен внутри трубчатого стержня и выполнен в виде отградуированного прозрачного капилляра, верхний конец которого запаян, а нижний опущен в жидкость на дне трубчатого стержня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вадюкина А. Ф. Корчагина 3.A. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М., «Высшая школа», 1973, с. 178 — 180.

2. Глобус А.М. Экспериментальная гидрофизика почв. Л., Гидрометеоиздат, 1969, с. 163 (прототип).