多功能水分入渗系统及水分入渗控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010378817.8 (22)申请日 2020.05.07 (71)申请人 中国水利水电科学研究院 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路水 科大厦 (72)发明人 赵勇任长江翟家齐王丽珍 朱永楠何国华王建华龚家国 李海红何凡 (74)专利代理机构 北京润泽恒知识产权代理有 限公司 11319 代理人 莎日娜 (51)Int.Cl. G01N 15/08(2006.01) G01N 5/04(2006.01) (54)发明名称 一种多功能水分入渗系统及水分入渗控制 方。

2、法 (57)摘要 本发明提供了一种多功能水分入渗系统及 水分入渗控制方法， 可应用于农业水利工程水分 入渗系统领域， 该系统包括支架、 马氏瓶和土箱， 支架包括竖杆、 承重平板、 马氏瓶卡槽、 称重传感 器以及数显无纸记录仪等结构， 马氏瓶具有马氏 瓶本体、 弹性密封塞、 进气硬管以及置于马氏瓶 本体的中空腔室内的出气平板等结构， 其中， 马 氏瓶放置在马氏瓶卡槽内且位于称重传感器上， 土箱放置在承重平板上， 土箱与马氏瓶的出水口 连通。 本发明集移动搬运、 数据采集、 水头调节一 体化功能， 可对马氏瓶因出流水而导致的重量变 化数据进行实时监测、 自动记录， 用户通过上下 拉动进气硬管即可对。

3、出气孔高度快速调节， 进而 实现对水头高度的精细调节， 调节便捷性高。 权利要求书2页 说明书9页 附图13页 CN 111579452 A 2020.08.25 CN 111579452 A 1.一种多功能水分入渗系统， 其特征在于， 包括支架(1)、 马氏瓶(2)和土箱(3)； 其中： 所述支架(1)包括竖杆(101)、 承重平板(102)、 马氏瓶卡槽(103)、 称重传感器(104)以 及数显无纸记录仪(105)， 所述竖杆(101)与所述承重平板(102)垂直固定， 所述马氏瓶卡槽 (103)和所述数显无纸记录仪(105)安装在所述竖杆(101)上； 所述称重传感器(104)安装在 。

4、所述马氏瓶卡槽(103)内， 所述数显无纸记录仪(105)用于记录所述马氏瓶(2)的重量变化 数据， 所述称重传感器(104)与所述数显无纸记录仪(105)连接； 所述马氏瓶(2)放置在所述马氏瓶卡槽(103)内且位于所述称重传感器(104)上， 所述 马氏瓶(2)包括马氏瓶本体和进气组件； 所述马氏瓶本体内部设置有中空腔室(201)， 顶端 设置有注水口(202)， 下端设置有出水口(203)， 所述中空腔室(201)与所述注水口(202)和 所述出水口(203)分别连通； 所述进气组件包括： 弹性密封塞(204)、 进气硬管(205)和置于所述中空腔室(201)内的 出气平板(206)； 。

5、所述弹性密封塞(204)的一端塞入所述注水口(202)且对所述注水口(202) 具有径向压力， 另一端开设有贯穿所述弹性密封塞(204)的通孔(207)； 所述进气硬管(205) 的一端设置有进气孔(220)， 另一端穿过所述通孔(207)与所述出气平板(206)固定， 所述弹 性密封塞(204)对所述进气硬管(205)具有径向压力； 所述出气平板(206)上端面开设有多 个出气孔(208)， 所述出气孔(208)与所述进气硬管(205)相通； 所述土箱(3)放置在所述承重平板(102)上， 所述土箱(3)上端与所述出水口(203)通过 管道连通。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于，。

6、 所述出气平板(206)包括等间距同心多孔 出气管(209)和套管(210)， 多个所述出气孔(208)在所述等间距同心多孔出气管(209)上均 匀分布， 所述出气孔(208)与所述套管(210)相通， 所述套管(210)与所述进气硬管(205)固 定， 其中： 当所述中空腔室(201)为圆柱体时， 所述等间距同心多孔出气管(209)为圆形； 当所述中空腔室(201)为棱柱体时， 所述等间距同心多孔出气管(209)为与所述中空腔 室(201)的横截面对应的多边形。 3.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述进气硬管(205)设置有进气孔(220)的 一端还固定有拉环(211)， 所述进。

7、气孔(220)设置在所述拉环(211)上。 4.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述弹性密封塞(204)和所述注水口(202) 之间设置有弹性气密垫片(212)； 沿所述注水口(202)的内壁上开设有一圈环形槽(106)， 所述环形槽(106)与所述注水 口(202)同轴， 所述弹性气密垫片(212)内嵌于所述环形槽(106)中。 5.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述竖杆(101)上开设有多个安装螺孔， 多 个所述安装螺孔沿所述竖杆(101)的轴向按预设间距设置； 所述安装螺孔用于与安装螺栓配合， 以将所述马氏瓶卡槽(103)固定在所述安装螺孔 所在位置处。 6.根据权。

8、利要求1或5所述的系统， 其特征在于， 所述马氏瓶卡槽(103)包括相互连接的 卡槽本体(107)和套筒(108)； 所述卡槽本体(107)的上端面为开口， 所述马氏瓶(2)的下端穿过所述开口置于所述卡 槽本体(107)内； 所述卡槽本体(107)的一侧壁上开有一个操作口(109)， 所述马氏瓶(2)的 权利要求书 1/2 页 2 CN 111579452 A 2 出水口(203)正对所述操作口(109)， 所述操作口(109)用于保证安装在所述出水口(203)处 的出水口阀门(213)有正常操作的空间； 所述套筒(108)套在所述竖杆(101)上， 通过安装螺栓依次穿过所述套筒(108)和所。

9、述 安装螺孔与所述竖杆(101)固定。 7.根据权利要求1或5所述的系统， 其特征在于， 所述竖杆(101)上设置有把手(111)， 所 述承重平板(102)的底端设置有万向轮(112)。 8.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述土箱(3)包括底板(301)、 法兰(302)和 箱体(303)， 所述箱体(303)与所述底板(301)通过法兰(302)连接， 其中， 所述底板(301)为 透气底板或非透气底板。 9.根据权利要求1或8所述的系统， 其特征在于， 所述土箱(3)上设置有多个取样孔 (304)， 多个取样孔沿所述土箱(3)的轴向设置， 所述取样孔(304)处塞有所述弹性密。

10、封塞 (204)。 10.一种水分入渗控制方法， 其特征在于， 应用于权利要求19任一项所述的系统， 所 述方法包括： 依据预设的水头调节高度， 在所述马氏瓶本体的刻度尺(214)上确定目标水位线； 沿所述马氏瓶本体的轴向拉动所述进气硬管(205)， 以使所述出气平板(206)上的出气 孔(208)所在平面与所述目标水位线齐平。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111579452 A 3 一种多功能水分入渗系统及水分入渗控制方法 技术领域 0001 本发明涉及农业水利工程水分入渗系统领域， 特别是涉及一种多功能水分入渗系 统以及一种水分入渗控制方法。 背景技术 0002 马氏瓶是一种基于连通。

11、器原理， 使得容器内外压强一致， 从而实现马氏瓶内水头 恒定及自动补水的装置。 0003 高校农业水利工程相关专业在实验室在开展水盐运移相关试验时候， 均会用到马 氏瓶恒压供水设备， 然而目前市场上相关产品种类较少， 大多为自制产品， 产品功能单一。 0004 一是科研人员在户外开展不同水盐条件下的水分入渗对作物生长的影响实验的 时候， 需要将填满土质量较重的土箱和装满水的马氏瓶移动至户外， 传统的固定支架满足 不了土箱移动的需求； 0005 二是对于长时间入渗试验的试验， 采用传统的读马氏瓶刻度尺水位下降的方法， 科研人员需经常熬夜对数据进行读取记录， 这对体力消耗较大且容易疲劳。 尤其对于。

12、斥水 性土壤水分入渗试验， 由于手动记录数据读写速度的限制， 数据采样间距大， 往往会错过记 录入渗出现突变的时刻， 导致关键数据信息缺失。 0006 三是在开展定水头水分入渗试压时候， 在调节水头的过程中， 往往采用机械的升 降台或者在马氏瓶底部垫东西的方式， 但此种方式在调节水头的时候整个马氏瓶都在上下 移动， 当水从马氏瓶出水口通过软管流出的时候， 由于软管水头损失的存在， 实际水头会往 往会低于设定的水头， 因此需要反复对马氏瓶高度进行调整， 这种机械调整方式不安全且 耗时耗力； 0007 四是在开展溶质运移试验时候， 由于传统马氏瓶是单孔进气， 对于大容量装满水 的马氏瓶， 气体在进。

13、入瓶内时候气泡数量和分部面积较小， 使得对溶液的搅拌效果较差， 导 致马氏瓶内部溶液浓度分布不均匀， 进而影响试验数据的准确性。 发明内容 0008 本发明提供一种多功能水分入渗系统以及一种水分入渗控制方法， 以解决已有技 术中调节水头不便和记录马氏瓶的出水流量消耗人力过大的技术问题。 0009 为了解决上述问题， 本发明公开了一种多功能水分入渗系统， 包括支架、 马氏瓶和 土箱； 其中： 0010 所述支架包括竖杆、 承重平板、 马氏瓶卡槽、 称重传感器以及数显无纸记录仪， 所 述竖杆与所述承重平板垂直固定， 所述马氏瓶卡槽和所述数显无纸记录仪安装在所述竖杆 上； 所述称重传感器安装在所述马。

14、氏瓶卡槽内， 所述数显无纸记录仪用于记录所述马氏瓶 的重量变化数据， 所述称重传感器与所述数显无纸记录仪连接； 0011 所述马氏瓶放置在所述马氏瓶卡槽内且位于所述称重传感器上， 所述马氏瓶包括 马氏瓶本体和进气组件； 所述马氏瓶本体内部设置有中空腔室， 顶端设置有注水口， 下端设 说明书 1/9 页 4 CN 111579452 A 4 置有出水口， 所述中空腔室与所述注水口和所述出水口分别连通； 0012 所述进气组件包括： 弹性密封塞、 进气硬管和置于所述中空腔室内的出气平板； 所 述弹性密封塞的一端塞入所述注水口且对所述注水口具有径向压力， 另一端开设有贯穿所 述弹性密封塞的通孔； 所。

15、述进气硬管的一端设置有进气孔， 另一端穿过所述通孔与所述出 气平板固定， 所述弹性密封塞对所述进气硬管具有径向压力； 所述出气平板上端面开设有 多个出气孔， 所述出气孔与所述进气硬管相通； 0013 所述土箱放置在所述承重平板上， 所述土箱上端与所述出水口通过管道连通。 0014 可选的， 所述出气平板包括等间距同心多孔出气管和套管， 多个所述出气孔在所 述等间距同心多孔出气管上均匀分布， 所述出气孔与所述套管相通， 所述套管与所述进气 硬管固定， 其中： 0015 当所述中空腔室为圆柱体时， 所述等间距同心多孔出气管为圆形； 0016 当所述中空腔室为棱柱体时， 所述等间距同心多孔出气管为与。

16、所述中空腔室的横 截面对应的多边形。 0017 可选的， 所述进气硬管设置有进气孔的一端还固定有拉环， 所述进气孔设置在所 述拉环上。 0018 可选的， 所述弹性密封塞和所述注水口之间设置有弹性气密垫片； 0019 沿所述注水口的内壁上开设有一圈环形槽， 所述环形槽与所述注水口同轴， 所述 弹性气密垫片内嵌于所述环形槽中。 0020 可选的， 所述竖杆上开设有多个安装螺孔， 多个所述安装螺孔沿所述竖杆的轴向 按预设间距设置； 0021 所述安装螺孔用于与安装螺栓配合， 以将所述马氏瓶卡槽固定在所述安装螺孔所 在位置处。 0022 可选的， 所述马氏瓶卡槽包括相互连接的卡槽本体和套筒； 002。

17、3 所述卡槽本体的上端面为开口， 所述马氏瓶的下端穿过所述开口置于所述卡槽本 体内； 所述卡槽本体的一侧壁上开有一个操作口， 所述马氏瓶的出水口正对所述操作口， 所 述操作口用于保证安装在所述出水口处的出水口阀门有正常操作的空间； 0024 所述套筒套在所述竖杆上， 通过安装螺栓依次穿过所述套筒和所述安装螺孔与所 述竖杆固定。 0025 可选的， 所述竖杆上设置有把手， 所述承重平板的底端设置有万向轮。 0026 可选的， 所述土箱包括底板、 法兰和箱体， 所述箱体与所述底板通过法兰连接， 其 中， 所述底板为透气底板或非透气底板。 0027 可选的， 所述土箱上设置有多个取样孔， 多个取样孔。

18、沿所述土箱的轴向设置， 所述 取样孔处塞有所述弹性密封塞。 0028 为了解决上述问题， 本发明还公开了一种水分入渗控制方法， 应用于本发明的多 功能水分入渗系统， 所述方法包括： 0029 依据预设的水头调节高度， 在所述马氏瓶本体的刻度尺上确定目标水位线； 0030 沿所述马氏瓶本体的轴向拉动所述进气硬管， 以使所述出气平板上的出气孔所在 平面与所述目标水位线齐平。 0031 与现有技术相比， 本发明包括以下优点： 说明书 2/9 页 5 CN 111579452 A 5 0032 本发明通过竖杆、 承重平板、 马氏瓶卡槽、 称重传感器以及数显无纸记录仪等结构 的设置， 称重传感器采集马氏。

19、瓶因出流水而导致重量变化的重量变化数据， 并将该重量变 化数据实时传输给数显无纸记录仪， 数显无纸记录仪对该重量变化数据进行记录， 以此实 现了对马氏瓶的出流水量的实时监测、 自动记录； 相比现有技术， 有效节省了人力， 能完整、 准确地记录马氏瓶的出流水量情况； 0033 本发明通过在支架上设置把手、 万向轮， 通过作用于把手上的作用力， 可推动支架 在空间平移， 以此可便于将填满土质量较重的土箱和装满水的马氏瓶移动至户外， 克服了 传统的固定系统满足不了土箱移动的需求； 0034 本发明对马氏瓶进行了改进， 在实现注水口密封的同时， 用户通过上下拉动进气 硬管即可实现对出气孔高度的细调， 。

20、调节精度可控制在毫米以内， 进而实现对水头高度的 精细调节， 相比已有技术， 无需移动马氏瓶， 调节便捷性更高， 调节精度更易控制， 安全高 效； 0035 本发明采用等间距同心多孔出气管， 多个出气孔在等间距同心多孔出气管上均匀 分布， 可使得进入马氏瓶内的气泡的扰动面积最大化， 提高对溶液的搅拌效果， 进而使得马 氏瓶内部溶液浓度分布均匀， 提高实验数据的准确性。 附图说明 0036 为了更清楚地说明本发明的技术方案， 下面将对本发明的描述中所需要使用的附 图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域 普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提。

21、下， 还可以根据这些附图获得其他的附 图。 0037 图1是本发明一实施例多功能水分入渗系统的结构示意图； 0038 图2-1是本发明支架的竖杆与承重平板连接的结构示意图； 0039 图2-2是本发明一实施例方形马氏瓶卡槽的结构示意图； 0040 图2-3是本发明另一实施例圆形马氏瓶卡槽的结构示意图； 0041 图2-4是本发明一实施例数显无纸记录仪正面的结构示意图； 0042 图2-5是本发明一实施例数显无纸记录仪背面的结构示意图； 0043 图3是本发明一实施例圆形马氏瓶的整体结构示意图； 0044 图3-1是本发明一实施例圆形马氏瓶盖子的结构示意图； 0045 图3-2是本发明一实施例圆。

22、柱形马氏瓶腔体的结构示意图； 0046 图4是本发明一实施例方形马氏瓶的整体结构示意图； 0047 图4-1是本发明一实施例方形马氏瓶盖子的结构示意图； 0048 图4-2是本发明一实施例方形马氏瓶腔体的结构示意图； 0049 图5是本发明一实施例弹性密封塞的结构示意图； 0050 图6-1是本发明一实施例圆形等间距同心多孔出气管的结构示意图； 0051 图6-2是本发明一实施例方形等间距同心多孔出气管的结构示意图； 0052 图7是本发明一实施例进气硬管的结构示意图； 0053 图8是本发明一实施例弹性气密垫片的结构示意图； 0054 图9是本发明一实施例土箱的结构示意图； 说明书 3/9 。

23、页 6 CN 111579452 A 6 0055 图9-1是本发明一实施例透气底板的结构示意图； 0056 图9-2是本发明一实施例非透气底板的结构示意图； 0057 图9-3是本发明一实施例法兰的结构示意图； 0058 图9-4是本发明一实施例箱体的结构示意图； 0059 图10是本发明一实施例水分入渗控制方法的步骤流程图。 0060 附图标记说明： 0061 1-支架， 2-马氏瓶， 3-土箱， 101-竖杆， 102-承重平板， 103-马氏瓶卡槽， 104-称重 传感器， 105-数显无纸记录仪， 106-安装螺孔， 107-卡槽本体， 108-套筒， 109-操作口， 110- 角。

24、度调节杆， 111-把手， 112-万向轮， 113-数字输入面板， 114-数字输出面板， 115-功能键， 116-电源插孔， 117-供电仓， 201-中空腔室， 202-注水口， 203-出水口， 204-弹性密封塞， 205-进气硬管， 206-出气平板， 207-通孔， 208-出气孔， 209-等间距同心多孔出气管， 210-套 管， 211-拉环， 212-弹性气密垫片， 213-出水口阀门， 214-刻度尺， 215-马氏瓶盖子， 216-马 氏瓶腔体， 217-凸台， 218-凹槽， 219-环形槽， 220-进气孔， 301-底板， 302-法兰， 303-箱体， 304。

25、-取样孔。 具体实施方式 0062 下面将结合本发明中的附图， 对本发明中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显 然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施 例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于 本发明保护的范围。 0063 针对本发明的技术问题， 参照图1， 示出了本发明一实施例多功能水分入渗系统的 结构示意图， 水分入渗系统包括支架1、 马氏瓶和土箱3； 其中： 0064 支架1包括竖杆101、 承重平板102、 马氏瓶卡槽103、 称重传感器104以及数显无纸 记录仪105， 竖杆101与承重平板10。

26、2垂直固定， 马氏瓶卡槽103和数显无纸记录仪105安装在 竖杆101上； 称重传感器104安装在马氏瓶卡槽103内， 数显无纸记录仪105用于记录马氏瓶 的重量变化数据， 称重传感器104与数显无纸记录仪105连接； 0065 马氏瓶放置在马氏瓶卡槽103内且位于称重传感器104上， 马氏瓶包括马氏瓶本体 和进气组件； 马氏瓶本体内部设置有中空腔室201， 顶端设置有注水口202， 下端设置有出水 口203， 所述中空腔室201与注水口202和出水口203分别连通； 进气组件包括： 弹性密封塞 204、 进气硬管205和置于所述中空腔室201内的出气平板206； 其中， 弹性密封塞204的一。

27、端 塞入所述注水口202且对注水口202具有径向压力， 另一端开设有贯穿弹性密封塞204的通 孔207； 进气硬管205的一端设置有进气孔220， 另一端穿过通孔207与出气平板206固定， 弹 性密封塞204对进气硬管205具有径向压力； 出气平板206上端面开设有多个出气孔208， 出 气孔208与进气硬管205相通； 土箱3放置在承重平板102上， 土箱3上端与出水口203通过管 道连通。 0066 由于马氏瓶是一种基于连通器原理以对土箱3自动补水的装置， 所以随着马氏瓶 中的水通过出水口203流入土箱3中， 马氏瓶所减少的重量等于土箱3所增加的重量。 本发明 通过将称重传感器104安装。

28、在马氏瓶卡槽103内， 可实现对马氏瓶的称重， 以此可采集到马 氏瓶因水位变化所减少的重量； 称重传感器104将采集到的重量变化数据实时传输给数显 说明书 4/9 页 7 CN 111579452 A 7 无纸记录仪105， 数显无纸记录仪105对该重量变化数据进行记录， 以此实现了对马氏瓶的 出流水量的实时监测、 自动记录； 相比现有技术， 有效节省了人力， 能完整、 准确地记录马氏 瓶的出流水量情况。 0067 同时， 本发明通过弹性密封塞204、 进气硬管205和置于中空腔室201内的出气平板 206等结构的设置， 在实现注水口202密封的同时， 用户通过上下拉动进气硬管205即可实现 。

29、对出气孔208高度的细调， 调节精度可控制在毫米以内， 进而实现对水头高度的精细调节， 相比已有技术， 无需移动马氏瓶， 调节便捷性更高， 调节精度更易控制， 安全高效。 0068 具体的， 参照图2-1， 示出了本发明支架1的竖杆101与承重平板102连接的结构示 意图， 支架1的竖杆101上开设有多个安装螺孔106， 多个安装螺孔106沿所述竖杆101的轴向 按预设间距设置； 安装螺孔106用于与安装螺栓配合， 以将所述马氏瓶卡槽103固定在所述 安装螺孔106所在位置处， 本发明通过预设间距的安装螺孔106设置， 可确定马氏瓶大致安 装高度， 实现对马氏瓶出气孔208高度的粗调， 更加便。

30、捷。 其中， 预设间距可设置为5cm， 适用 于马氏瓶的大部分水头调节要求； 安装螺孔106的内径可设置为5mm， 可保证马氏瓶卡槽103 与竖杆101的连接强度。 0069 竖杆101上还设置有把手111， 承重平板102的底端还设置有万向轮112， 每个万向 轮112上端设置有4个螺孔， 通过螺孔与螺栓的连接方式可将万向轮112固定在承重平板102 底端。 用户通过作用于把手111上的作用力， 推动支架1在空间平移， 以此可便于将填满土质 量较重的土箱3和装满水的马氏瓶移动至户外， 克服了传统的固定系统满足不了土箱3移动 的需求。 0070 由于马氏瓶具有多种形状， 相应的， 本发明的马氏。

31、瓶卡槽103也具有多种形状， 参 照图2-2， 示出了本发明一实施例方形马氏瓶卡槽103的结构示意图， 参照图2-3， 示出了本 发明另一实施例圆形马氏瓶卡槽103的结构示意图。 马氏瓶卡槽103包括相互连接的卡槽本 体107和套筒108； 卡槽本体107的上端面为开口， 马氏瓶的下端穿过该开口置于卡槽本体 107内； 卡槽本体107的一侧壁上开有一个操作口109， 马氏瓶的出水口203正对操作口109， 操作口109用于保证安装在出水口203处的出水口阀门213有正常操作的空间， 出水口阀门 213与出水口203的连接处可缠上生料带， 以加强出水口阀门213与出水口203之间连接的紧 密性。。

32、 套筒108套在竖杆101上， 通过安装螺栓依次穿过套筒108和安装螺孔与竖杆101固定。 本发明对操作口109的形状不作限定， 能起到不阻碍出水口阀门213开启或关闭的作用即 可， 实际中， 为便于放置和取出马氏瓶， 可将操作口109开口尺寸取卡槽本体107侧壁1/4 1/3边长。 卡槽本体107的深度可设置为所放置的马氏瓶高度的1/41/3， 避免马氏瓶掉落。 卡槽本体107采用高强度透明材料制成， 不易损坏， 便于观察马氏瓶的内部情况。 参照图2- 5， 示出了本发明一实施例出水口阀门213的结构示意图。 0071 称重传感器1044包括托盘面板、 信号线， 当称重传感器104安装在马氏。

33、瓶卡槽103 内底部时， 可在马氏瓶卡槽103上开一个穿线孔， 将信号线穿过穿线孔与竖杆101上的数显 无纸记录仪105连接。 0072 数显无纸记录仪105采用市面上已有的产品， 其与称重传感器104连接后， 即可应 用在本发明中， 本发明对数显无纸记录仪105的型号不作限定， 能实现相关功能即可。 参照 图2-4， 示出了本发明一实施例数显无纸记录仪105正面的结构示意图， 参照图2-5， 示出了 本发明一实施例数显无纸记录仪105背面的结构示意图。 数显无纸记录仪105正面设置有数 说明书 5/9 页 8 CN 111579452 A 8 字输入面板113、 数字输出面板114和功能键1。

34、15， 背面设置有电源插孔116和/或供电仓117； 其中， 所述数字输入面板113用于对时间、 日期以及所述功能键115对应的参数(例如： 量程、 校正系数、 采样间隔、 文件命名等)进行设置， 同时也可以进行基础的加减乘除四则运算。 所 述数字输出面板114用于显示马氏瓶的重量变化数据， 以供用户实时观测和读取； 功能键 115包括采样间隔、 修正系数、 数据格式和数据保存的按键。 例如， 用户通过操作 “采样间隔” 这一功能键115， 可根据试验时间周期合理设定数据采样间隔， 比如1s、 2s、 5s、 10s、 20s、 30s、 1min等； 用户通过操作 “修正系数” 这一功能键1。

35、15， 可找出合理的比例关系， 对数据进 行校正； 用户通过操作 “数据格式” 这一功能键115， 可选择默认保存的数据格式， 例如Txt或 Excel格式； 用户通过 “数据保存” 这一功能键115， 可通过数显无纸记录仪105上的USB接口 试验数据进行读取。 电源插孔116可通过电源线与市电连接， 用于为数显无纸记录仪105提 供长时间稳定的电源。 供电仓117用于安装可充电的蓄电池或一次性电池， 便于用户户外使 用。 实际操作中， 对于短期试验， 用户可选择便携式电池供电， 而对于长时间试验， 用户则可 以选择电源插孔116。 0073 可选的， 如图2-4和图2-5所示， 本发明在数。

36、显无纸记录仪105上还设置有角度调节 杆110， 角度调节杆110的一端与竖杆101固定， 另一端与数显无纸记录仪105的背面铰接。 用 户通过调节角度调节杆110， 可将数显无纸记录仪105调整至视觉舒服的数据观测角度。 0074 如图1所示， 由于不同形状的马氏瓶适用于不同的场景， 因此， 本发明图1中的马氏 瓶也具有不同的形状， 参照图3， 示出了本发明一实施例圆形马氏瓶的整体结构示意图； 参 照图4， 示出了本发明一实施例方形马氏瓶的整体结构示意图。 0075 具体的， 马氏瓶本体包括马氏瓶盖子215和马氏瓶腔体216； 注水口202设置在马氏 瓶盖子215的端面上， 出水口203可设。

37、置在马氏瓶腔体216的下端侧壁上。 马氏瓶盖子215的 底端设置有一圈凹槽218， 马氏瓶腔体216的顶端设置有一圈凸台217， 凸台217与凹槽218相 互配合并连接为一体， 具体实现时， 凸台217和凹槽218可以通过螺纹连接或通过亚克力胶、 玻璃胶、 热熔胶等粘结。 优选采用热熔胶粘结， 以便后期清理马氏瓶腔体216内部或者更换 零部件时， 盖子与腔体分离较为容易， 且不易损伤盖子和腔体。 其中， 螺纹连接后再通过玻 璃胶或者其他诸如亚克力胶、 凡士林等进行密封， 以使马氏瓶盖子215和马氏瓶腔体216的 连接处密封。 本发明通过将马氏瓶本体设计为马氏瓶盖子215和马氏瓶腔体216可组装。

38、的结 构， 可有利于放置和更换出气平板206以及对马氏瓶进行清洗。 凹槽218和凸台217的设计可 使得马氏瓶盖子215和马氏瓶腔体216连接的更加紧密， 保证整个装置的气密性。 需要说明 的是， 凹槽218也可以设置在马氏瓶腔体216上， 凸台217也可以设置在马氏瓶盖子215上， 凹 槽218与凸台217的设置位置不是唯一的， 能实现马氏瓶盖子215和马氏瓶腔体216的紧密结 合即可。 参照图3-1， 示出了本发明一实施例圆形马氏瓶盖子215的结构示意图， 参照图3-2， 示出了本发明一实施例圆柱形马氏瓶腔体216的结构示意图， 圆形马氏瓶盖子215与圆柱形 马氏瓶腔体216相互匹配。 参。

39、照图4-1， 示出了本发明一实施例方形马氏瓶盖子215的结构示 意图， 参照图4-2， 示出了本发明一实施例方形马氏瓶腔体216的结构示意图， 方形马氏瓶盖 子215与方形马氏瓶腔体216相互匹配。 0076 具体的， 参照图5， 示出了本发明一实施例弹性密封塞204的结构示意图。 弹性密封 塞204为圆台型并采用橡胶材料制成， 可匹配不同口径的注水口202， 并能实现对注水口202 有较好的密封效果。 弹性密封塞204通孔207的直径略小于进气硬管205的直径， 以此可对进 说明书 6/9 页 9 CN 111579452 A 9 气硬管205外壁的挤压从而实现进气硬管205外壁与通孔207。

40、之间的密封， 达到外部大气只 有通过进气硬管205上端的进气孔220才能进入中空腔室201内的目的。 操作时， 将进气硬管 205内嵌在弹性密封塞204上， 将弹性密封塞204从注水口202取开即可往中空腔室201内注 水， 将弹性密封塞204塞住注水口202即可快速实现注水口202的密封， 此结构减少了在马氏 瓶本体上的开孔数， 使得整个装置具有结构稳定性好、 气密性好的优点。 0077 在本发明一实施例中， 出气平板206包括等间距同心多孔出气管209和套管210， 多 个出气孔208在等间距同心多孔出气管209上均匀分布， 出气孔208与套管210相通， 套管210 与进气硬管205固定。

41、， 其中： 当中空腔室201为圆柱体时， 等间距同心多孔出气管209为圆形； 当中空腔室201为棱柱体时， 等间距同心多孔出气管209为与中空腔室201的横截面对应的 多边形。 参照图6-1， 示出了本发明一实施例圆形等间距同心多孔出气管209的结构示意图； 参照图6-2， 示出了本发明一实施例方形等间距同心多孔出气管209的结构示意图。 本发明 通过均匀分布的多个出气孔208的设置， 可以使气泡的扰动面积最大化， 马氏瓶内的搅拌效 果和效率更佳， 使瓶内溶液浓度更加均匀。 本发明采用等间距同心多孔出气管209作为出气 平板206， 可减轻出气平板206的整体重量， 更便于上下移动。 套管21。

42、0与进气硬管205可采用 粘接或螺纹连接的方式固定， 本发明不作限定， 能保证两者连接的稳固性既可。 0078 在本发明一可选实施例中， 进气硬管205设置有进气孔220的一端还固定有拉环 211， 该进气孔220设置在所述拉环211上， 可便于拉动进气硬管205而实现出气孔208高度的 调节。 拉环211的形状不作限定， 能在与进气硬管205固定后， 实现便于通过进气硬管205将 出气平板206往注水口202的方向上提即可。 拉环211可以为实心管， 也可以为空心管， 当拉 环211为实心管时， 将进气孔220设置在拉环211与进气硬管205的连接处并与进气硬管205 相通； 当拉环211为。

43、空心管时， 拉环211可与进气硬管205一体成型并与进气硬管205相通， 此 时， 进气孔220可设置在拉环211的任意一处。 参照图7， 示出了本发明一实施例进气硬管205 的结构示意图， 在该图中， 进气孔220设置在拉环211与进气硬管205的连接处。 0079 另外， 在本发明一可选实施例中， 在弹性密封塞204和所述注水口202之间还可设 置有弹性气密垫片212； 沿所述注水口202的内壁上开设有一圈环形槽219， 所述环形槽219 与所述注水口202同轴， 所述弹性气密垫片212内嵌于所述环形槽219中。 在弹性密封塞204 塞入注水口202的过程中， 弹性密封塞204对弹性气密垫。

44、片212施加径向的挤压力， 弹性气密 垫片212压缩而对弹性密封塞204施加反弹力， 以挤压弹性密封塞204， 从而可加强弹性密封 塞204与注水口202之间的密封效果。 参照图8， 示出了本发明一实施例弹性气密垫片212的 结构示意图。 0080 参照图9， 示出了本发明一实施例土箱3的结构示意图， 土箱3包括底板301、 法兰 302和箱体303， 箱体303与底板通过法兰302连接， 其中， 底板301为透气底板或非透气底板。 参照图9-1， 示出了本发明一实施例透气底板的结构示意图， 透气底板上设置有多个透气 孔， 其四周设置有多个螺孔； 参照图9-2， 示出了本发明一实施例非透气底板。

45、的结构示意图， 底板301上仅设置有多个螺孔； 参照图9-3， 示出了本发明一实施例法兰302的结构示意图， 法兰302四周也设置有多个螺孔， 其上设置有凸台217， 凸台217可增大法兰302与箱体303连 接时的接触面积。 组装时， 将箱体303放在底板301上， 然后将法兰302套在箱体303上， 再采 用螺栓依次穿过法兰302上的螺孔与底板上的螺孔旋转固定。 本发明将土箱3设计为可拆卸 的结构， 采用法兰302将箱体303和底板连接， 可便于更换土箱3中的土壤和底板。 当采用透 说明书 7/9 页 10 CN 111579452 A 10 气底板时， 可减少土壤中气体阻力对水分入渗的影。

46、响， 适用于开展排气条件下的土壤水盐 运移试验； 当采用非透气底板时， 可防止土壤中气体从土箱3逃逸出去， 适用于开展非排气 条件下的土壤水盐运移试验研究。 0081 参照图9-4， 示出了本发明一实施例箱体303的结构示意图， 土箱3上设置有多个取 样孔304， 多个取样孔304沿土箱3的轴向设置， 取样孔304处塞有弹性密封塞204。 本发明的 弹性密封塞204也可采用圆台形的橡皮塞， 其上没有通孔207。 当水分入渗土壤达到饱和时 候， 弹性密封塞204能防止水分从土箱3的取样孔304处流出； 当拔掉弹性密封塞204， 用户可 通过不同位置的取样孔304对土箱3中不同深度的土壤取样， 以。

47、研究水分和溶质在土壤中的 分布规律。 0082 接下来， 对本发明一实施例多功能水分入渗系统的组装步骤进行说明： 0083 第一步： 将图8所示的弹性气密垫片212内嵌于图3-1或图4-1所示的马氏瓶盖子 215上注水口202内的环形槽219中， 然后将图5所示的圆台形弹性密封塞204插入图3-1或图 4-1所示的马氏瓶盖子215上注水口202。 0084 第二步： 将图7所示的带拉环211的进气硬管205插入图5所示的圆台形弹性密封塞 204的通孔207中， 然后将图6-1所示的圆形等间距同心多孔出气管209或图6-2所示的方形 等间距同心多孔出气管209一端套管210与图7所示的带拉环21。

48、1的进气硬管205下端相连。 0085 第三步： 图3-1或图4-1所示的马氏瓶盖子215上的凹槽218与图3-2或图4-2所示的 圆柱形马氏瓶腔体216上端的凸台217配合， 接口处通过亚克力胶水粘合。 0086 第四步： 将出水口阀门213裹上生料带旋转拧进图3-2或图4-2所示的出水口203， 马氏瓶组装完毕， 得到图3或图4所示的多孔出气马氏瓶。 0087 第五步： 将万向轮112通过紧固螺栓/螺帽安装在图2-1所示的承重平板102底部四 角上。 0088 第六步： 将图2-5所述数显无纸记录仪105一端的套筒108穿过图2-1所示的支架1 的竖杆101上， 调整好高度， 通过紧固螺栓。

49、/螺帽将其紧固在支架1上。 务必注意本步骤记录 仪的安装必须早于下面马氏瓶卡槽103的安装。 0089 第七步： 将称重传感器104利用紧固螺栓/螺帽紧固在图2-1所示支架1的马氏瓶卡 槽103内， 通过信号线与图2-5所述数显无纸记录仪105相连。 0090 第八步： 将图3或图4所示的水位可调、 多孔出气马氏瓶置于图2-2或图2-3所述的 马氏瓶卡槽103内并放置在称重传感器104上。 0091 第九步： 将图9所示土箱3放置于图2-1所示的承重平板102上， 然后利用橡胶管将 图3或图4所示的马氏瓶底端的出水口阀门213与图9所示的土箱3上端注水口202相连， 最终 得到图1所示的多功能。

50、水分入渗系统。 0092 针对本发明的技术问题， 参照图10， 示出了本发明一实施例水分入渗控制方法的 步骤流程图， 应用于本发明的多功能水分入渗系统， 该方法具体可以包括以下步骤： 0093 步骤S1001， 依据预设的水头调节高度， 在所述马氏瓶本体的刻度尺214上确定目 标水位线； 0094 步骤S1002， 沿所述马氏瓶本体的轴向拉动所述进气硬管205， 以使所述出气平板 206上的出气孔208所在平面与所述目标水位线齐平。 0095 预设的水头调节高度可以指在计算马氏瓶的实际水头损失后， 所确定的水头调节 说明书 8/9 页 11 CN 111579452 A 11 高度。 0096。