CN106501158A - 一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，该装置包括储液皿、第一培养皿、第二培养皿、径流瓶、径流监测器和多孔滴头；储液皿顶部开口设置，若干第一培养皿从上到下依次串联连接，位于最下面的第一培养皿内固定设置隔板，且隔板上开设有一通孔，该第一培养皿底部连接储液皿顶部，储液皿内或与储液皿连接的第一培养皿内固定设置滤网，位于最上面的第一培养皿顶部连接第二培养皿底部；径流瓶出液口连接径流监测器入口，径流监测器出口经径流控制阀门与固定设置在第二培养皿内的多孔滴头进液口连接，径流监测器用于监测及调节径流水的径流速度和径流量并控制径流控制阀门的开启程度，本发明可广泛用于径流模拟渗漏试验中。
Description
技术领域
本发明是关于一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，属于农业水分渗漏技术领域。
背景技术
土壤以及土壤溶液是保障农作物生长发育的重要因素，农作物通过土壤溶液可以获取生长所需的各种矿物质以及水分，其中，土壤溶液是土壤淋溶或渗漏产生的溶液，是土壤研究中一项重要研究对象，在化肥农药淋溶、物质迁移和土壤污染等领域具有重要研究价值，因而，通过收集水分淋溶或渗漏到土壤中形成的土壤溶液并进行相应研究，是农业环境领域重要的研究内容，对提升农作物的产量和品质具有重要意义。
目前，主要利用以下两种方法来采集土壤溶液，一种是原位采集方法，例如，采用针筒式负压抽取的方式采集土壤溶液，该方法简便易行，但采集的土壤溶液量以及样本量较少，尤其是对于干旱土壤，采集成功率较低，即使利用改进的原位挖土埋设采集储液管，随后回填土壤的方法进行土壤溶液采集，虽然可以提升土壤溶液量以及样本量，但采集的工作量较大、采集成本较高，且对田间自然土壤状态扰动大。为进一步控制研究环境，提高采集量，研究人员提出的第二种采集土壤溶液的方法为室内模拟实验法，该方法试验条件可控且操作方便，主要包括土柱模拟法、渗漏池模拟法和箱式渗漏模拟法，其中土柱模拟法操作最为简单、成本低廉且应用最为广泛。土柱模拟法首先根据需要选择土柱，其次根据试验设计，原位或设计填装不同类型的土壤并根据试验需要设计定量供水，用以模拟水分与元素在不同土壤中的渗漏，然后在土柱底部设置液体收集装置，收集渗漏的土壤溶液，最后分析收集的土壤溶液，测定出水量，并测定土壤溶液中包含的离子、pH、BOD、COD、TN和TP等理化指标。
但是该用于水分渗漏收集的土柱模拟装置，由于土柱的高度固定，如果需要试验设计不同深度的土壤，则需要相应准备多个土柱，使得操作复杂且装置的重复利用率低。同时，在进行试验时，定量水分为一次性加入，无法进行更为精细的径流模拟渗漏试验，而径流模拟渗漏试验中的径流量、径流速度、渗漏时间甚至径流对土壤表层的覆盖程度等参数，均会造成渗漏的土壤液成分的显著差异，导致试验结果精度较低。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种精度高且重复利用率高的室内模拟试验用水分渗漏收集装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，该装置包括一储液皿、若干第一培养皿、一第二培养皿、一径流瓶、一径流监测器和一多孔滴头；所述储液皿顶部开口设置，若干所述第一培养皿从上到下依次串联连接，位于最下面的所述第一培养皿内固定设置一隔板，且所述隔板上开设有一用于土壤溶液渗漏的通孔，位于最下面的所述第一培养皿底部连接所述储液皿顶部，所述储液皿内或与所述储液皿连接的第一培养皿内固定设置一滤网，位于最上面的所述第一培养皿顶部连接所述第二培养皿；所述径流瓶的出液口通过管路连接所述径流监测器的径流监测入口，所述径流监测器的径流监测出口通过管路经一径流控制阀门与固定设置在所述第二培养皿内的多孔滴头进液口连接，所述径流监测器用于监测及调节流经所述径流监测器径流水的径流速度和径流量并控制所述径流控制阀门的开启程度。
优选地，所述径流监测器包括复位单元、计时单元、流速监测单元、流量监测单元、调节单元、显示单元以及阀门开启程度控制单元；所述复位单元用于将所述计时单元、流速监测单元和流量监测单元进行复位清零；所述计时单元用于对流经所述径流监测器的径流水进行计时并将计时结果发送到所述流量监测单元；所述流速监测单元用于对流经所述径流监测器径流水的径流速度进行监测并将监测结果分别发送到所述流量监测单元、调节单元和显示单元；所述流量监测单元用于根据计时结果和径流速度计算径流量并发送到所述显示单元；所述显示单元用于对所述径流速度和径流量进行显示；所述调节单元用于将径流速度与预先设定的试验所需径流速度进行比较，并将超过或低于预先设定的试验所需径流速度的调节量输出至所述阀门开启程度控制单元；所述阀门开启程度控制单元用于根据所述径流监测入口的尺寸、试验所需径流瓶中的水量以及试验所需径流速度确定所述径流控制阀门的开启程度，并控制所述径流控制阀门的开启程度。
优选地，所述径流瓶和径流监测器之间、所述径流监测器和多孔滴头之间的管路均采用胶皮软管。
优选地，所述储液皿采用桶状结构。
优选地，所述第一培养皿和第二培养皿的大小相同，用于盛放土壤材料。
优选地，当所述第一培养皿和第二培养皿采用直径为10cm的培养皿时，所述多孔滴头的直径为8cm；当所述第一培养皿和第二培养皿采用直径为20cm的培养皿时，所述多孔滴头的直径为18cm；当所述第一培养皿和第二培养皿采用直径为30cm的培养皿时，所述多孔滴头的直径为28cm。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置有径流控制阀门和径流监测器，可以获得径流模拟渗漏试验中的径流量和径流速度，且能够对径流水的流入进行调节，进而提升试验结果的精度。2、本发明由于设置有若干第一培养皿，可以根据不同试验对土壤深度要求的不同设置不同个数的第一培养皿，提高装置的重复利用率，可以广泛应用于径流模拟渗漏试验中。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的径流监测器结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明的室内模拟试验用水分渗漏收集装置包括一储液皿1、一滤网2、若干第一培养皿3、一第二培养皿4、一径流瓶5、一支撑架、一径流监测器6、一径流控制阀门7和一多孔滴头8，且第一培养皿3和第二培养皿4的大小相同，用于盛放土壤材料；
储液皿1采用桶状结构，储液皿1内插设固定与储液皿1直径相同的滤网2，用于过滤土壤溶液中的杂质；若干第一培养皿3从上到下依次通过螺纹串联连接，位于最下面的第一培养皿3内固定设置有与第一培养皿3直径相同的隔板，且隔板上开设有一用于土壤溶液渗漏的通孔，该第一培养皿3底部通过螺纹连接储液皿1顶部；位于最上面的第一培养皿3顶部通过螺纹连接第二培养皿4底部；本实施例中储液皿1、第一培养皿3和第二培养皿4之间均通过螺纹连接，但是连接方式不局限于此。
径流瓶5通过一支撑架进行支撑固定，支撑架可以采用任何形式，具体结构在此不再赘述，径流瓶5的出液口通过管路固定连接径流监测器6的径流监测入口，径流监测器6的径流监测出口通过管路经径流控制阀门7与固定设置在第二培养皿4上方的多孔滴头8进液口连接，径流监测器6用于监测及调节流经径流监测器6径流水的径流速度和径流量并控制径流控制阀门7的开启程度。
在一个优选的实施例中，如图2所示，径流监测器6包括复位单元61、计时单元62、流速监测单元63、流量监测单元64、显示单元65、调节单元66以及阀门开启程度控制单元67；复位单元61分别连接计时单元62、流速监测单元63和流量监测单元64，用于将上述三个单元进行复位清零。计时单元62用于对流经径流监测器6的径流水进行计时并将计时结果发送到流量监测单元64；流速监测单元63用于对流经径流监测器6径流水的径流速度进行监测并将监测结果分别发送到流量监测单元64、显示单元65和调节单元66。流量监测单元64用于根据计时结果以及径流速度计算径流量并发送到显示单元65。显示单元65用于对径流速度和径流量进行显示。调节单元66用于将径流速度与预先设定的试验所需径流速度进行比较，并将超过或低于预先设定的试验所需径流速度的调节量输出至阀门开启程度控制单元67。阀门开启程度控制单元67用于根据径流监测入口的尺寸、试验所需径流瓶5中的水量以及试验所需径流速度确定径流控制阀门7的开启程度，并控制径流控制阀门7的开启程度。
在一个优选的实施例中，径流瓶5和径流监测器6之间、径流监测器6和多孔滴头8之间的管路均可以采用胶皮软管9。
在一个优选的实施例中，当第一培养皿3和第二培养皿4采用直径为10cm的培养皿时，多孔滴头8采用直径为8cm的多孔滴头8；当第一培养皿3和第二培养皿4采用直径为20cm的培养皿时，多孔滴头8采用直径为18cm的多孔滴头8；当第一培养皿3和第二培养皿4采用直径为30cm的培养皿时，多孔滴头8采用直径为28cm的多孔滴头8，用于将多孔滴头8内的径流水可以均匀喷洒第二培养皿4内的土壤空间。
在一个优选的实施例中，滤网2还可以设置在位于隔板下方的第一培养皿3底部，且滤网2的直径与第一培养皿3的直径相同。
下面通过具体实施例详细说明本发明的室内模拟试验用水分渗漏收集装置的使用方法：
1)根据试验需求确定第一培养皿3的个数，将储液皿1、滤网2、第一培养皿3和第二培养皿4组装完成后，按照试验土壤原位土层的分布，将土壤材料填装进第一培养皿3和第二培养皿4中。
2)将径流瓶5中装入试验用水并固定连接在支撑架上，通过胶皮软管9将径流瓶5、径流监测器6、径流控制阀门7和多孔滴头8相应连接，并将多孔滴头8设置在第二培养皿4上方。
3)开启径流监测器6，根据试验需要设计及确定径流量与径流时间，开始向第二培养皿4中喷入径流水，通过复位单元61对径流监测器6进行复位，通过计时单元62对流经径流监测器6的径流水进行计时，通过流速监测单元63对径流速度进行监测，通过流量监测单元64对径流水的径流量进行监测，通过显示单元65显示得到的径流速度及径流量，通过调节单元66将超过或低于试验所需径流速度的调节量输出至阀门开启程度控制单元67，并通过阀门开启程度控制单元67控制径流控制阀门7的开启程度。
4)根据试验需要，在特定时间内更换储液皿1，通过储液皿1收集得到的土壤溶液并在实验室中测定所需指标。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，该装置包括一储液皿、若干第一培养皿、一第二培养皿、一径流瓶、一径流监测器和一多孔滴头；
所述储液皿顶部开口设置，若干所述第一培养皿从上到下依次串联连接，位于最下面的所述第一培养皿内固定设置一隔板，且所述隔板上开设有一用于土壤溶液渗漏的通孔，位于最下面的所述第一培养皿底部连接所述储液皿顶部，所述储液皿内或与所述储液皿连接的第一培养皿内固定设置一滤网，位于最上面的所述第一培养皿顶部连接所述第二培养皿；
所述径流瓶的出液口通过管路连接所述径流监测器的径流监测入口，所述径流监测器的径流监测出口通过管路经一径流控制阀门与固定设置在所述第二培养皿内的多孔滴头进液口连接，所述径流监测器用于监测及调节流经所述径流监测器径流水的径流速度和径流量并控制所述径流控制阀门的开启程度。
2.如权利要求1所述的一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，所述径流监测器包括复位单元、计时单元、流速监测单元、流量监测单元、调节单元、显示单元以及阀门开启程度控制单元；
所述复位单元用于将所述计时单元、流速监测单元和流量监测单元进行复位清零；
所述计时单元用于对流经所述径流监测器的径流水进行计时并将计时结果发送到所述流量监测单元；
所述流速监测单元用于对流经所述径流监测器径流水的径流速度进行监测并将监测结果分别发送到所述流量监测单元、调节单元和显示单元；
所述流量监测单元用于根据计时结果和径流速度计算径流量并发送到所述显示单元；
所述显示单元用于对所述径流速度和径流量进行显示；
所述调节单元用于将径流速度与预先设定的试验所需径流速度进行比较，并将超过或低于预先设定的试验所需径流速度的调节量输出至所述阀门开启程度控制单元；
所述阀门开启程度控制单元用于根据所述径流监测入口的尺寸、试验所需径流瓶中的水量以及试验所需径流速度确定所述径流控制阀门的开启程度，并控制所述径流控制阀门的开启程度。
3.如权利要求1所述的一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，所述径流瓶和径流监测器之间、所述径流监测器和多孔滴头之间的管路均采用胶皮软管。
4.如权利要求1～3任一项所述的一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，所述储液皿采用桶状结构。
5.如权利要求1～3任一项所述的一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，所述第一培养皿和第二培养皿的大小相同，用于盛放土壤材料。
6.如权利要求5所述的一种室内模拟试验用水分渗漏收集装置，其特征在于，当所述第一培养皿和第二培养皿采用直径为10cm的培养皿时，所述多孔滴头的直径为8cm；当所述第一培养皿和第二培养皿采用直径为20cm的培养皿时，所述多孔滴头的直径为18cm；当所述第一培养皿和第二培养皿采用直径为30cm的培养皿时，所述多孔滴头的直径为28cm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |