2020蒸滲儀土柱取樣及安裝

PAGE蒸滲儀土柱取樣及安裝PAGEII目??次TOC\o"1-2"\h\u17616前??言 III16821范圍 1104432規(guī)范性引用文件 19753術(shù)語(yǔ)和定義 1302334總體原則和要求 3249064.1總體原則 3169114.2總體要求 3163195土柱取樣技術(shù)要求 387575.1原狀土柱取樣技術(shù) 3168135.2分層回填土取樣技術(shù) 4170015.3均質(zhì)土取樣技術(shù) 4183606測(cè)筒吊裝及傳感器安裝技術(shù) 5293016.1稱重式蒸滲儀 537656.2非稱重式蒸滲儀 6161927接線及布線 6198857.1接線 6292927.2布線 6172958防雷與防潮 6173318.1防雷 650048.2防潮 6292799供電電源 62796410系統(tǒng)調(diào)試與試運(yùn)行 72849810.1系統(tǒng)調(diào)試與試運(yùn)行 7997810.2試運(yùn)行報(bào)告 7PAGE3蒸滲儀土柱取樣及安裝1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了蒸滲儀土柱取填土、罐體吊裝、測(cè)筒運(yùn)輸及傳感器安裝等關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)及技術(shù)要求。適用于土柱面積大于等于0.3m2、土柱高大于1m的蒸滲儀，可廣泛應(yīng)用于水文、農(nóng)業(yè)、氣象、生態(tài)、環(huán)境、地質(zhì)等領(lǐng)域蒸滲儀建設(shè)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T1.1標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫GB/T20000.1標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化和相關(guān)活動(dòng)的通用術(shù)語(yǔ)GB/T20001.4標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T9359-2001水文儀器基本環(huán)境試驗(yàn)條件及方法GB/T19677-2005水文儀器術(shù)語(yǔ)及符號(hào)GB/T50095水文基本術(shù)語(yǔ)和符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)GB/T18185水文儀器可靠技術(shù)要求GB/T20204水利水文自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備檢驗(yàn)測(cè)試通用技術(shù)規(guī)范GB/T27994水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)備通用技術(shù)條件GB/T28418-2012土壤水分（墑情）監(jiān)測(cè)儀器基本技術(shù)條件SL759-2018徑流實(shí)驗(yàn)觀測(cè)規(guī)范GB/T18522.2水文儀器通則第2部分：參比工作條件GB/T18522.6—2007水文儀器通則第6部分：檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存、使用說(shuō)明書。3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T1.1和GB/T20000.1界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1蒸滲儀lysimeter研究水文循環(huán)和農(nóng)田水轉(zhuǎn)化中的潛水蒸發(fā)、蒸散發(fā)、下滲、地表徑流、土壤水變化和水質(zhì)運(yùn)移等過(guò)程而設(shè)置的水平衡要素測(cè)量裝置。3.2稱重式蒸滲儀Weighinglysimeter利用稱重手段測(cè)定和研究水文循環(huán)和農(nóng)田水轉(zhuǎn)化中的蒸散發(fā)、潛水蒸發(fā)、下滲、地表徑流、土壤水變化和水質(zhì)運(yùn)移等過(guò)程而設(shè)置的裝置。3.3非稱重式蒸滲儀Non-weighinglysimeter利用馬里奧特水平衡原理測(cè)定和研究水文循環(huán)和農(nóng)田水轉(zhuǎn)化中的潛水蒸發(fā)、地表徑流、下滲、土壤水變化和水質(zhì)運(yùn)移等過(guò)程而設(shè)置的裝置。3.4土柱Earthcolumn土柱是指用于研究水平衡要素變化的柱狀土體。3.5罐體soilcontainer底部封閉，用于內(nèi)裝土柱的圓柱體或長(zhǎng)方體容器，也稱盛土器。3.6測(cè)筒Measuringvessel配套有土體水量進(jìn)出計(jì)量裝置和土體含水量變化測(cè)量裝置的罐體。3.7原狀土Undisturbedsoil基本保持土壤長(zhǎng)期發(fā)育形成的原始層理性狀、孔隙特征、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、毛管構(gòu)造和微生物群落的非擾動(dòng)土。3.8分層回填土Layeredbackfill通過(guò)人工分層取土和回填并保持原土壤各發(fā)育層質(zhì)地和容重基本不變的土體。3.9均質(zhì)土Homogeneoussoil土體經(jīng)自然風(fēng)干或烘干粉碎后混合均勻過(guò)篩篩選的土壤。3.10原狀土柱套取法Undisturbedsoilpillar用盛土器一次性套取的原狀土柱取土法。3.11分層回填法Layeredbackfill通過(guò)人工分層回填并保持原土壤各發(fā)育層質(zhì)地和容重基本不變的方法。3.12均勻回填法Uniformbackfilling經(jīng)自然風(fēng)干或烘干粉碎混合均勻過(guò)篩篩選的均質(zhì)土壤回填的方法。3.13過(guò)濾層FilterLayer指由不同砂石顆粒級(jí)配組成的過(guò)濾濾料層（厚度30cm左右），一般位于蒸滲儀罐體底部，主要為防止其下部的連通管堵塞而設(shè)置的沙石濾料層。3.14水平衡器Waterlevelequalizer蒸滲儀水位控制及水平衡連通裝置。3.15馬氏瓶Markovbottle非稱重式蒸滲儀的組成部分，一種既能控制水位又能自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)水的計(jì)量裝置，廣泛應(yīng)用于地下水均衡場(chǎng)的地中蒸滲儀和實(shí)驗(yàn)室的供水量測(cè)系統(tǒng)中。3.16水平衡控制系統(tǒng)Waterbalancecontrolsystem稱重式和非稱重式蒸滲儀的組成部分，一種既能控制水位又能自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)水的計(jì)量裝置。4總體原則和要求4.1總體原則4.1.1蒸滲儀是測(cè)量水文循環(huán)和地下水-土壤-植物-大氣連續(xù)體（GSPAC）水平衡要素的標(biāo)準(zhǔn)儀器之一，廣泛應(yīng)用于水文、氣象、生態(tài)、環(huán)境、地質(zhì)等領(lǐng)域。為科學(xué)指導(dǎo)、規(guī)范蒸滲儀在取填土、運(yùn)輸、安裝等方面關(guān)鍵技術(shù)要求，制定本標(biāo)準(zhǔn)。4.1.2按土柱填充方式可以將蒸滲儀分為：原狀土柱蒸滲儀、分層回填土蒸滲儀、均質(zhì)土蒸滲儀。4.1.3按蒸滲儀測(cè)量手段分為：稱重式蒸滲儀及非稱重式地中蒸滲儀。4.2總體要求起草“蒸滲儀土柱取樣及安裝”標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，凡本部分未作具體規(guī)定的，應(yīng)遵守GB/T1.1的有關(guān)規(guī)定。5土柱取樣技術(shù)要求5.1原狀土柱取樣技術(shù)5.1.1場(chǎng)地選擇原狀土取土場(chǎng)地土壤要有代表性，土質(zhì)性狀良好，地表要平整，取土場(chǎng)地周邊環(huán)境應(yīng)滿足取土要求，方便操作。5.1.2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1～1.5m。當(dāng)?shù)叵滤徊粷M足要求，應(yīng)采取措施降低地下水位，待地下水位滿足要求穩(wěn)定5-7天后方可開挖取土，取土過(guò)程不能中斷降水措施。5.1.3罐體固定為便于土柱順利進(jìn)入罐體，可采用三角扒桿將罐體垂直固定在土樣上方，并在罐體外壁水平及垂直方向各放置1個(gè)水平尺。5.1.4土柱開挖一般采用挖掘機(jī)開挖形成雛形土柱，再經(jīng)過(guò)人工初修，形成比罐體內(nèi)徑大10～20mm左右的初始土柱。5.1.5土柱精修為保證土柱表面光滑，順利套入罐體，并減少貼壁流，可采用銑刀先順時(shí)針、后逆時(shí)針精修土柱，罐體內(nèi)壁與土柱之間的空隙控制在2～4mm為宜。5.1.6土柱切割采用切土版切割土柱，切土板應(yīng)平放在罐體底部，可采用手扳葫蘆牽引切土板緩慢切入土柱，完成土柱切割。5.1.7測(cè)筒吊裝與運(yùn)輸?shù)跹b及運(yùn)輸過(guò)程要保證罐體平穩(wěn)，防止土體結(jié)構(gòu)遭到震動(dòng)破壞。5.1.8過(guò)濾層鋪設(shè)過(guò)濾層按砂石粒徑大小自上而下一般分4～5層，第1層為土工無(wú)紡布（單層）或雙層多目尼龍網(wǎng)；第2層為4cm厚沖洗干凈的粗黃砂；第3層為6cm厚蠅頭石（粒徑6～8mm）；第4層為12cm厚不規(guī)則碎石（粒徑1～2cm）；第5層為8cm厚不規(guī)則碎石（粒徑3cm左右）。5.1.9罐體焊接過(guò)濾層鋪設(shè)完畢，可進(jìn)行過(guò)濾層罐體與土柱罐體焊接工作，并要求焊縫處不得滲水。5.2分層回填土取樣技術(shù)5.2.1分層取樣土壤分層取樣依次堆放，分層厚度一般為10cm，每層土壤均需在取樣時(shí)測(cè)取土壤容重。5.2.2分層回填自下而上每10cm逐層回填，平鋪，碾壓，壓實(shí)后土壤容重應(yīng)與取樣時(shí)同一層土壤容重相同。5.2.3灌水穩(wěn)沉將罐體注滿水，浸泡24小時(shí)后排出重力水，收集再回灌至罐體，一般重復(fù)不低于3次可達(dá)到穩(wěn)沉。5.3均質(zhì)土取樣技術(shù)5.3.1均質(zhì)土取樣取自然土體風(fēng)干、碾壓、過(guò)篩，形成均質(zhì)土樣，并在取樣時(shí)測(cè)定計(jì)算土體平均容重。5.3.2均質(zhì)土回填按自然土體平均容重分層回填，每層土體厚度控制在10cm左右，壓實(shí)后土壤容重應(yīng)與土體平均容重相同。5.3.3灌水穩(wěn)沉將罐體注滿水，浸泡24小時(shí)后排出重力水，收集再回灌至罐體，一般重復(fù)3次可達(dá)到穩(wěn)沉。6測(cè)筒吊裝及傳感器安裝技術(shù)6.1稱重式蒸滲儀稱重式蒸滲儀結(jié)構(gòu)主要由主體系統(tǒng)（測(cè)筒）、稱重系統(tǒng)（稱重傳感器）、給排水系統(tǒng)（水平衡器、水箱）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。6.1.1稱重傳感器安裝稱重式傳感器主要用于測(cè)量蒸散發(fā)量、潛水蒸發(fā)量、地面徑流量及入滲量。a）蒸散發(fā)量測(cè)量，測(cè)筒吊裝前將稱重傳感器固定在蒸滲儀底座平臺(tái)上，一般稱重式傳感器采用三點(diǎn)法布設(shè)。b)潛水蒸發(fā)及下滲量測(cè)量，稱重傳感器固定在測(cè)筒邊緣托盤上，一般稱重式傳感器采用一點(diǎn)式安裝。c)地面徑流量測(cè)量，稱重傳感器固定在稱重平臺(tái)上，一般稱重式傳感器采用一點(diǎn)式安裝。6.1.2測(cè)筒吊裝將測(cè)筒放至稱重傳感器上，調(diào)節(jié)稱重傳感器平衡裝置，保持測(cè)筒垂直于稱重平臺(tái)。6.1.3水平衡器安裝測(cè)筒底部預(yù)留孔應(yīng)連接等徑三通，分別用軟管連接測(cè)壓管、水平衡器，軟管應(yīng)合理放置，不影響稱重系統(tǒng)稱重。6.1.4給排水系統(tǒng)安裝一端接水平衡器另一端接水箱，并通過(guò)重量傳感器計(jì)量水箱重量變化。水平衡器布置于可調(diào)節(jié)支架，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)筒地下水水位的任意調(diào)控。6.1.5土壤水分、溫度、電導(dǎo)率、水勢(shì)等傳感器安裝布設(shè)傳感器的安裝應(yīng)符合下列要求：a)傳感器應(yīng)垂直于土柱水平方向安裝，按照傳感器埋設(shè)部位掏土、傳感器定位、傳感器埋設(shè)、現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)檢查等步驟進(jìn)行。多參數(shù)傳感器一般布設(shè)在土柱同一層位。b)安裝前應(yīng)檢查探針是否水平，傳輸連接線信號(hào)是否正常。c)用開口式（或麻花轉(zhuǎn)）取土器通過(guò)預(yù)留孔位掏土，掏土深度一般為土柱直徑的三分之一；土柱直徑小于2米時(shí)，陶土深度一般為25～30cm。掏出的土樣應(yīng)密封儲(chǔ)存，用于測(cè)定土壤水文、物理參數(shù)。d)為防止土壤中硬顆粒損壞探針，插入土柱前，應(yīng)先采用引導(dǎo)探針，引導(dǎo)探針的尺寸不大于傳感器實(shí)際探針尺寸。e)用平頭鉆將掏孔深處刮平，以保障傳感器與土柱緊密貼實(shí)。f)傳感器連接線應(yīng)以S形布置，留有部分余量，避免因土柱沉降造成傳感器發(fā)生移位或拉損。g)傳感器安裝完成后，應(yīng)采用掏出的土樣填充空隙，并密封。h)測(cè)筒應(yīng)灌水檢查密封處有無(wú)滲水，持續(xù)時(shí)間為不低于24小時(shí)左右。i)傳感器應(yīng)沿垂直剖面分層布設(shè)，土柱上部1m左右土層水分變化較快，應(yīng)按照層厚10～30cm分層布置，1m以下，可按照50cm左右分層布置。6.2非稱重式蒸滲儀非稱重式蒸滲儀結(jié)構(gòu)主要由蒸發(fā)系統(tǒng)（測(cè)筒）、量測(cè)系統(tǒng)（量筒）、供排水系統(tǒng)（馬氏瓶、水箱）組成。6.2.1罐體吊裝起吊罐體，將其落在底座平臺(tái)，檢查罐體是否垂直。6.2.2連通管連接觀測(cè)室內(nèi)預(yù)留的水連通管應(yīng)于過(guò)濾層底部的出水管連接，并做好密封處理。6.2.3量測(cè)系統(tǒng)安裝量筒安裝時(shí)應(yīng)保持其液位水平，用于測(cè)量潛水蒸發(fā)、降水入滲、地面徑流量。6.2.4馬氏瓶安裝馬氏瓶安裝應(yīng)保證其恒壓管底部管口面與水平衡器水位、罐體內(nèi)部水位始終保持一致。6.2.5土柱穩(wěn)沉技術(shù)要求參考稱重式蒸滲儀。6.2.6傳感器安裝布設(shè)技術(shù)要求參考稱重式蒸滲儀。6.2.7罐體外圍開挖處回填罐體外圍測(cè)坑分層回填夯實(shí)直至罐體上口2～3cm處，灌水沉降至穩(wěn)定后，應(yīng)保持地面平整。7接線及布線7.1接線為保障傳感器信號(hào)傳輸穩(wěn)定，連接傳輸線盡量不要出現(xiàn)接頭；有接頭處，接線頭使用焊錫焊接后用防水絕緣膠布密封，防止水汽進(jìn)入接頭造成數(shù)據(jù)傳輸中斷或異常。7.2布線傳感器接線完成、測(cè)試正常后，為美觀需要將連接線規(guī)整排設(shè)，具體排線規(guī)劃需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定。8防雷與防潮8.1防雷罐體及數(shù)據(jù)采集機(jī)箱引線接地，且試驗(yàn)觀測(cè)場(chǎng)四周布置防雷接地網(wǎng)，用于防護(hù)蒸滲儀受雷電干擾，避免造成數(shù)據(jù)缺失或信號(hào)傳輸異常。8.2防潮地下觀測(cè)室配備除