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1、ICS编号CCS编号团体标准T/CHES XXX20XX蒸渗仪土柱取样及安装Technical specification for soil column sampling and installation of lysimeter（征求意见稿）20XX-XX-XX 发布20XX-XX-XX 实施中国水利学会发布蒸渗仪土柱取样及安装1范围本标准规定了蒸渗仪土柱取填土、罐体吊装、测筒运输及传感器安装等关键技术 要点及技术要求。适用于土柱面积大于等于0.30?、土柱高大于1m的蒸渗仪，可广泛 应用于水文、农业、气象、生态、环境、地质等领域蒸渗仪建设。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用
2、而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文 件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期 的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T1.1标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写GB/T 20000.1标准化工作指南 第1部分：标准化和相关活动的通用术语GB/T2000L4标准编写规则 第4部分：试验方法标准GB/T 9359-2001水文仪器基本环境试验条件及方法GB/T 19677-2005水文仪器术语及符号GB/T 50095水文基本术语和符号标准GB/T 18185水文仪器可靠技术
3、要求GB/T20204水利水文自动化系统设备检验测试通用技术规范GB/T27994水文自动测报系统设备通用技术条件GB/T 28418-2012 土壤水分（墙情）监测仪器基本技术条件SL 759-2018径流实验观测规范GB/T 18522.2水文仪器通则第2部分：参比工作条件GB/T 18522.62007水文仪器通则第6部分：检验规则及标志、包装、运输、 贮存、使用说明书。3术语和定义GB/T1.1和GB/T20000.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。蒸渗仪lysimeter研究水文循环和农田水转化中的潜水蒸发、蒸散发、下渗、地表径流、土壤水变 化和水质运移等过程而设置的水平衡要素
4、测量装置。称重式蒸渗仪Weighing lysimeter利用称重手段测定和研究水文循环和农田水转化中的蒸散发、潜水蒸发、下渗、 地表径流、土壤水变化和水质运移等过程而设置的装置。非称重式蒸渗仪Non-weighing lysimeter利用马里奥特水平衡原理测定和研究水文循环和农田水转化中的潜水蒸发、地表 径流、下渗、土壤水变化和水质运移等过程而设置的装置。土柱 Earth column土柱是指用于研究水平衡要素变化的柱状土体。罐体 soil container底部封闭，用于内装土柱的圆柱体或长方体容器，也称盛土器。测筒 Measuring vessel配套有土体水量进出计量装置和土体含水量
5、变化测量装置的罐体。原状土 Undisturbed soil基本保持土壤长期发育形成的原始层理性状、孔隙特征、团粒结构、毛管构造和 微生物群落的非扰动土。分层回填土 Layered backflll通过人工分层取土和回填并保持原土壤各发育层质地和容重基本不变的土体。3.9均质土 Homogeneous soil土体经自然风干或烘干粉碎后混合均匀过筛筛选的土壤。3.10原状土柱套取法 Undisturbed soil pillar用盛土器一次性套取的原状土柱取土法。3.11分层回填法 Layered backflll通过人工分层回填并保持原土壤各发育层质地和容重基本不变的方法。3.12均匀回填法
6、 Uniform backfllling经自然风干或烘干粉碎混合均匀过筛筛选的均质土壤回填的方法。3.13过滤层 Filter Layer指由不同砂石颗粒级配组成的过滤滤料层（厚度30cm左右），一般位于蒸渗仪罐 体底部，主要为防止其下部的连通管堵塞而设置的沙石滤料层。3.14水平衡器 Water level equalizer蒸渗仪水位控制及水平衡连通装置。3.15马氏瓶 Markov bottle非称重式蒸渗仪的组成部分，一种既能控制水位又能自动连续补水的计量装置， 广泛应用于地下水均衡场的地中蒸渗仪和实验室的供水量测系统中。3.16水平衡控制系统 Water balance contro
7、l system称重式和非称重式蒸渗仪的组成部分，一种既能控制水位又能自动连续补水的计 量装置。4总体原则和要求4.1 总体原则蒸渗仪是测量水文循环和地下水土壤植物大气连续体（GSPAC）水平衡要素的 标准仪器之一，广泛应用于水文、气象、生态、环境、地质等领域。为科学指导、规 范蒸渗仪在取填土、运输、安装等方面关键技术要求，制定本标准。按土柱填充方式可以将蒸渗仪分为：原状土柱蒸渗仪、分层回填土蒸渗仪、均质 土蒸渗仪。按蒸渗仪测量手段分为：称重式蒸渗仪及非称重式地中蒸渗仪。4.2 总体要求起草“蒸渗仪土柱取样及安装”标准时，凡本部分未作具体规定的，应遵守GB/T 1.1的有关规定。5 土柱取样技
8、术要求5.1 原状土柱取样技术5.1.1 场地选择原状土取土场地土壤要有代表性，土质性状良好，地表要平整，取土场地周边环 境应满足取土要求，方便操作。5.L2野外地下水位控制野外地下水位要求控制在取土深度以下1L5m。当地下水水位不满足要求，应 采取措施降低地下水位，待地下水位满足要求稳定5-7天后方可开挖取土，取土过程 不能中断降水措施。1.1.3 罐体固定为便于土柱顺利进入罐体，可采用三角扒杆将罐体垂直固定在土样上方，并在罐 体外壁水平及垂直方向各放置1个水平尺。1.1.4 土柱开挖一般采用挖掘机开挖形成雏形土柱，再经过人工初修，形成比罐体内径大10 20mm左右的初始土柱。1.1.5 土
9、柱精修为保证土柱表面光滑，顺利套入罐体，并减少贴壁流，可采用铳刀先顺时针、后 逆时针精修土柱，罐体内壁与土柱之间的空隙控制在24mm为宜。1.1.6 土柱切割采用切土版切割土柱，切土板应平放在罐体底部，可采用手扳葫芦牵引切土板缓 慢切入土柱，完成土柱切割。1.1.7 筒吊装与运输吊装及运输过程要保证罐体平稳，防止土体结构遭到震动破坏。1.1.8 过滤层铺设过滤层按砂石粒径大小自上而下一般分45层，第1层为土工无纺布（单层）或 双层多目尼龙网；第2层为4cm厚冲洗干净的粗黄砂；第3层为6cm厚蝇头石（粒径 68mm）；第4层为12cm厚不规则碎石（粒径12cm）；第5层为8cm厚不规则碎 石（粒
10、径3cm左右）。1.1.9 罐体焊接过滤层铺设完毕，可进行过滤层罐体与土柱罐体焊接工作，并要求焊缝处不得渗 水。5.2 分层回填土取样技术5.2.1 分层取样土壤分层取样依次堆放，分层厚度一般为10cm,每层土壤均需在取样时测取土壤 容重。5.2.2 分层回填自下而上每10cm逐层回填，平铺，碾压，压实后土壤容重应与取样时同一层土 壤容重相同。5.2.3 灌水稳沉将罐体注满水，浸泡24小时后排出重力水，收集再回灌至罐体，一般重复不低于 3次可达到稳沉。5.3 均质土取样技术5.3.1 均质土取样取自然土体风干、碾压、过筛，形成均质土样，并在取样时测定计算土体平均容 重。5.3.2 均质土回填按
11、自然土体平均容重分层回填，每层土体厚度控制在10cm左右，压实后土壤容 重应与土体平均容重相同。5.3.3 灌水稳沉将罐体注满水，浸泡24小时后排出重力水，收集再回灌至罐体，一般重复3次可达到稳沉。6测筒吊装及传感器安装技术6.1 称重式蒸渗仪称重式蒸渗仪结构主要由主体系统（测筒）、称重系统（称重传感器）、给排水系 统（水平衡器、水箱）、数据采集系统组成。6.1.1 称重传感器安装称重式传感器主要用于测量蒸散发量、潜水蒸发量、地面径流量及入渗量。a）蒸散发量测量，测筒吊装前将称重传感器固定在蒸渗仪底座平台上，一般称重 式传感器采用三点法布设。b）潜水蒸发及下渗量测量，称重传感器固定在测筒边缘托
12、盘上，一般称重式传感 器采用一点式安装。c）地面径流量测量，称重传感器固定在称重平台上，一般称重式传感器采用一点 式安装。6.1.2 测筒吊装将测筒放至称重传感器上，调节称重传感器平衡装置，保持测筒垂直于称重平台。 6.L3水平衡器安装测筒底部预留孔应连接等径三通，分别用软管连接测压管、水平衡器，软管应合 理放置，不影响称重系统称重。61.4给排水系统安装一端接水平衡器另一端接水箱，并通过重量传感器计量水箱重量变化。水平衡器 布置于可调节支架，可根据实验需求实现对测筒地下水水位的任意调控。6.1.5 土壤水分、温度、电导率、水势等传感器安装布设传感器的安装应符合下列要求：a）传感器应垂直于土柱
13、水平方向安装，按照传感器埋设部位掏土、传感器定位、 传感器埋设、现场联机检查等步骤进行。多参数传感器一般布设在土柱同一层位。b）安装前应检查探针是否水平，传输连接线信号是否正常。c）用开口式（或麻花转）取土器通过预留孔位掏土，掏土深度一般为土柱直径的 三分之一；土柱直径小于2米时，陶土深度一般为2530cm。掏出的土样应密封储存, 用于测定土壤水文、物理参数。d）为防止土壤中硬颗粒损坏探针，插入土柱前，应先采用引导探针，引导探针的 尺寸不大于传感器实际探针尺寸。e）用平头钻将掏孔深处刮平，以保障传感器与土柱紧密贴实。f）传感器连接线应以S形布置，留有部分余量，避免因土柱沉降造成传感器发生 移位
14、或拉损。g）传感器安装完成后，应采用掏出的土样填充空隙，并密封。h）测筒应灌水检查密封处有无渗水，持续时间为不低于24小时左右。i）传感器应沿垂直剖面分层布设，土柱上部1m左右土层水分变化较快，应按照 层厚1030cm分层布置，1m以下，可按照50cm左右分层布置。6.2 非称重式蒸渗仪非称重式蒸渗仪结构主要由蒸发系统（测筒）、量测系统（量筒）、供排水系统（马 氏瓶、水箱）组成。6.2.1 罐体吊装起吊罐体，将其落在底座平台，检查罐体是否垂直。6.2.2 连通管连接观测室内预留的水连通管应于过滤层底部的出水管连接，并做好密封处理。6.2.3 量测系统安装量筒安装时应保持其液位水平，用于测量潜水
15、蒸发、降水入渗、地面径流量。6.2.4 马氏瓶安装马氏瓶安装应保证其恒压管底部管口面与水平衡器水位、罐体内部水位始终保持 一致。6.2.5 土柱稳沉技术要求参考称重式蒸渗仪。6.2.6 传感器安装布设技术要求参考称重式蒸渗仪。627罐体外围开挖处回填罐体外围测坑分层回填夯实直至罐体上口 23cm处，灌水沉降至稳定后，应保 持地面平整。7接线及布线7.1接线为保障传感器信号传输稳定，连接传输线尽量不要出现接头；有接头处，接线头 使用焊锡焊接后用防水绝缘胶布密封，防止水汽进入接头造成数据传输中断或异常。7.2布线传感器接线完成、测试正常后，为美观需要将连接线规整排设，具体排线规划需 根据现场确定。
16、8防雷与防潮 8.1防雷罐体及数据采集机箱引线接地，且试验观测场四周布置防雷接地网，用于防护蒸 渗仪受雷电干扰，避免造成数据缺失或信号传输异常。8.2防潮地下观测室配备除湿机，为防止蒸渗仪受水汽影响无法正常工作或损坏。9供电电源配置稳压电源，为防止市电高压、低压，电压瞬时跌落、减负震荡、高压脉冲、 电压波动、杂波干扰、频率波动等情况造成蒸渗仪设备故障。配置正弦波UPS作为备用电源，以保障断电、停电情况下蒸渗仪设备正常工作。10系统调试与试运行10.1 系统调试与试运行系统调试与试运行过程出现的问题要及时记录在册，并联系厂家进行维护，试运 行时间一般为10个月。10.2 试运行报告试运行结束后，提交试运行报告。试运行报告主要包括，试运行期间数据分析结 果、问题及解决方案、常规问题排查手册等。