(19)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 202210451801.4 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 王伯昕　冯雪　王诗煜　潘精精　 房睿昶　 (74)专利代理 机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 专利代理师 齐安全　胡景阳 (51)Int.Cl. G01N 5/04(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种模拟潜水蒸发的试验装置及可视化试 验方法 (57)摘要 本发明公开了一种模拟潜水蒸发的试验装 置及可视化试验 方法， 克服了目前存在的潜水蒸 发试验过程可视化困难及潜水蒸发量测量繁琐 的问题， 可视化试验方法的步骤为： 1)试验准备； 2)设备安装； 3)试验仪器参数设置； 4)开始试验； 5)数据采 集： (1)采集水分盐分温度传感器 数据； (2)采集空气湿度传感器数据； (3)采集CCD显微 照相机图像数据； (4)采集试验总时间数据:试验 完成时通过数据采集系统16记录的开始时间与 结束时间， 人工计算试验总时间t； (5)采集土样 柱质量数据； (6)采集荧光刻度尺数据:试验后通 过人工观测补水土柱筒5上的荧光刻度尺36， 记 录升降底座7大圆柱体顶面所在位置的刻度H2； 6)潜水蒸发量计算。 权利要求书6页 说明书17页 附图4页 CN 114878400 A 2022.08.09 CN 114878400 A 1.一种模拟潜水蒸发的试验装置的可视化试验方法,其特征在于,所述的一种模拟潜 水蒸发的试验 装置的可视化试验方法的步骤如下： 1)试验准备： (1)预试验； (2)地下水位波动监测数据的采集与处 理； (3)制备土样柱； (4)计算静水位： 根据野外场 地监测数据 可知地下水位埋深的变化范围， 试验取监测时间内地下水位高 程波动最小的水位作为静水位Hj， 按照比例系数e计算试验用土样柱的静水位高度hj， hj＝ Hj×e； 2)设备安装； 3)试验仪器参数设置： (1)地下水位波动模型设置； (2)传感器数据采集间隔时间设置； (3)温度控制器设置； (4)风量控制器设置； (5)CCD显微照相机拍摄间隔时间设置； 4)开始试验； 5)数据采集： (1)采集水分盐分温度传感器数据； (2)采集空气湿度传感器数据； (3)采集C CD显微照相机图像数据； (4)采集试验总时间数据； (5)采集土样柱质量数据； (6)采集荧光刻度尺数据； 6)潜水蒸发量计算。 2.按照权利要求1所述的一种模拟潜水蒸发的试验装置的可视化试验方法,其特征在 于,所述的预 试验是指 : (1)通过PLC同步顶升系统(22)控制数控液压千斤顶(15)缓慢上升， 将荧光素溶液推入 到土样柱底部第一层土层中， 停止顶升， 观察并记录 土样柱中荧 光素高度h1； (2)通过PLC同步顶升系统(22)控制数控液压千斤顶(15)将荧光素溶液注入20mm， 停止 顶升， 观察并记录 土样柱中荧 光素高度h2； (3)计算第一层土层的比例系数 μ1， μ1＝20/(h2‑h1)； (4)若土样柱有多种不同土层,比例系数 μi＝20/(hi‑2‑hi‑1),在记录完第一层土层的h1‑2 后， 继续通过PLC同步顶升系统(22)控制数控液压千斤顶(15)缓慢上升， 将荧光素溶液推入 到土样柱底部第二层土层中， 停止顶升， 观察并记录土样柱中荧光素高度h2‑1， 再注入到 20mm， 停止顶升， 观察并记录土样柱中荧光素高度h2‑2， 计算第二层土层的比例系数 μ2， μ2＝ 20/(h2‑2‑h2‑1)； 第三层土层 μ3＝20/(h3‑2‑h3‑1)； 直至最后一层土层。 3.按照权利要求1所述的一种模拟潜水蒸发的试验装置的可视化试验方法,其特征在权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114878400 A 2于,所述的地下 水位波动监测数据的采集与处 理是指： 采用监测井对野外场 地一段时间内的地下水位动态进行监测， 通过地下水位监测仪采 集地下水位波动监测数据， 数据包括监测时间及地下水位高度； 该数据也可使用现有文献 公布数据， 得到的监测数据需要 进行以下处 理： (1)将地下水位波动监测数据做成EXCEL表格 ‑地下水位波动监测数据表， 表头中A列 为 监测时间， 单位为min， B列为地下水位高度， 单位为mm， C列为地下水位所在土层的土质， 包 括亚砂土层、 亚粘土层、 中细砂层与粗砂含砾层， 表 中1行， 2行， 3行...n行为实际监测数据 值； (2)计录野外场地监测土层的总体高度h， 按比例缩放到补水土柱筒(5)的规模， 补水土 柱筒(5)内的土样柱的高度记为hb， 计算比例系数 e， e＝hb/h； (3)在地下水位波动监测数据表中， 增加 D列为PLC同步顶升系统(22)的控制数据， 在表 中D列输入公式： 单位为mm/min， 所得结果正值为控制PLC同步顶升系 统(22)上升， 负值 为控制PLC同步顶升系统(2 2)下降。 4.按照权利要求1所述的一种模拟潜水蒸发的试验装置的可视化试验方法,其特征在 于,所述的设备安装是指： 1)数控液压千斤顶(15)放置在 下底板(3)的中心处， 补 水土柱筒(5)的底部套装在升降 底座(7)上， 用4根螺杆(10)固定连接筒体固定台(28)与下底板(3)， 用直尺测量升降底座 (7)小圆柱体的厚度 H3， 在补水土柱筒(5)筒壁内并在隔板(29)以上的位置均匀涂抹一层凡 士林， 用来阻隔水分； 2)向补水土柱筒(5)内倒入掺加荧光素的补 水溶液， 液面 高度加到隔板(29)位置处， 然 后将透水石(6)放置在隔板(29)上， 此时通过人工观测补水土柱筒(5)上的荧光刻度尺 (36)， 记录升降底座(7)大圆柱体顶面所在位置的刻度H1； 3)将准备好的土样柱装 入补水土柱筒(5)内， 土样柱 底部与透水石(6)相接触； 4)将4个水分盐分温度传感器(14)通过补水土柱筒(5)中的2号～5号通孔插入到土体 样品中， 将2号空气湿度传感器(25)插 入补水土柱筒(5)上的1号 通孔内； 5)1号紫外线灯(23)与2号紫外线灯(24)放置在下底板(3)右侧的两个拐角处， 然后将 主箱体(1)安装在下底板(3)上； 6)蒸发控温加热灯(12)放入补 水土柱筒(5)的内部， 灯连接柱(37)插入补 水土柱筒(5) 上的条形通口， 灯连接柱(37)尾部的固定 夹夹住加热灯固定 板(27)； 7)1号空气湿度传感器(13)插 入传感器固定架(4)上； 8)上顶板(2)扣装到主箱体(1)顶端； 然后将蒸发控速排风扇(11)的底部插入到上顶板 (2)中心的锥形通口内； 9)CCD显微照相机(21)放置在主箱体(1)右 箱壁上的拍摄口 的右侧。 5.按照权利要求1所述的一种模拟潜水蒸发的试验装置的可视化试验方法,其特征在 于,所述的试验仪器参数设置是指 : 1)地下水位波动模型设置 将地下水位波动监测数据表中D列结果导入到计算机( 19)传输至PLC同步顶升系统权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114878400 A 3