CN107014645B - 一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，包括集液瓶(1)，微型水泵Ⅰ(4)的出水口与集液瓶(1)的进水口连通，微型水泵Ⅰ(4)的进水口与置于操作管井(10)内的抽液管(6)连通，在操作管井(10)底部连通集液槽(11)，抽液管(6)的末端伸入集液槽(11)内；所述多孔淋溶装置包括套在一起的多孔大淋溶管(17)和多孔小淋溶管(16)，在两管的间隙中填充河沙(18)，两管的表面设有钻孔；所述多孔小淋溶管(16)的一端密封，另一端开口作为出液口，出液口通过出液管(3)与操作管井(10)连通。本发明可以更加直观准确的观测土壤淋溶液的水文动态变化过程，提高淋溶过程的自然性及淋溶液的原始性和准确度。

Description

一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统
技术领域
本发明属于环境科学、土壤学技术领域，尤其涉及一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统。
背景技术
淋溶通常是农业土壤中各种元素循环的重要环节。农田土壤中各种元素的淋溶，不但直接影响了土壤的各种理化性状，也会对农田生态环境产生影响。近年来，随着农田土壤的持续退化以及环境的不断恶化，人们越来越关注土壤中碳氮磷等各种矿质元素、微量元素以及残留农药的淋溶行为特征及其对地下水环境以及下游地表水体的影响，并一直是农业环境领域的研究热点。在对土壤淋溶的研究中，如何精准地获取淋溶液一直是研究者关注的问题，也是保证研究结果精准的前提。目前关于土壤淋溶效应试验，大多采用室内土柱模拟的方法，并伴随室外排水采集器法和多孔杯法收集淋溶液，但由于回填土柱时，一是打乱了原有土壤结构，土壤淋溶特性发生直接改变，二是淋溶过程中很难完全防止贴壁水流入渗，因此土柱壁与柱内土壤之间会存在一定的边缘效应，从而对淋溶过程真实动态特征、淋溶液的原始性和准确度等产生误差。
目前市面上有一种原位淋溶盘，盘内铺上尼龙过滤网和石英砂，将其水平置放于目标深度土层的洞穴内，盘底接一出水管，导入收集瓶内，洞口用泥填封。收集瓶内安装通气管和抽液管，分别延伸到地表，抽液管一端连接到取样瓶中，取样瓶的另一端连接真空泵。开启真空泵后收集瓶中的淋溶液沿抽液管上升到取样瓶中。这种装置安装操作简单，采样过程也较便捷。但由于收集瓶最后是被埋在地下的，不能直观准确的得知淋溶液的动态变化过程。另外，要想在同一个区域长时间的连续监测，无法确保出液管、抽液管等是否有余液残留和装置是否畅通，就不可避免为后续工作带来很多麻烦。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，目的是为了更加直观准确的观测土壤淋溶液的水文动态变化过程，提高淋溶过程的自然性及淋溶液的原始性和准确度。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，包括置于地面以上的集液瓶和微型水泵Ⅰ及置于地面以下的多孔淋溶装置和操作管井；所述微型水泵Ⅰ的出水口与集液瓶的进水口连通，微型水泵Ⅰ的进水口与置于操作管井内的抽液管连通，在操作管井底部连通集液槽，抽液管的末端伸入集液槽内；所述多孔淋溶装置包括套在一起的多孔大淋溶管和多孔小淋溶管，在两管的间隙中填充河沙，两管的表面设有钻孔，且多孔大淋溶管的钻孔直径大于多孔小淋溶管的钻孔直径；所述多孔小淋溶管的一端密封，另一端开口作为出液口，出液口通过出液管与操作管井连通。
在淋溶过程中，淋溶液通过多孔小淋溶管与多孔大淋溶管的吸附、过滤及出液管的疏导流入到操作管井中，微型水泵Ⅰ通过抽液管将淋溶液输送到集液瓶中；将集液装置远离淋溶区域，易于且可最大程度消除淋溶过程中产生的边际效应，并且通过收集装置能直观准确的监测土壤淋溶液的水文动态变化过程。
作为优选，所述多孔大淋溶管与多孔小淋溶管内切套在一起。
作为优选，还包括设置在地面以上的微型水泵Ⅱ和进水管及设置在地面以下的冲洗管，所述微型水泵Ⅱ的进水口与进水管连通，微型水泵Ⅱ的出水口与冲洗管连通，冲洗管的末端经出液管伸入多孔淋溶装置的出液口处。通过微型水泵Ⅱ加压来自进水管的蒸馏水对装置内部进行清洗，以确保装置各部位的畅通与不同淋溶过程淋溶液的纯净度。
作为优选，所述冲洗管分为竖管和横管，在出液管上设有变径三通，在变径三通内置有弯头，弯头的一端连接冲洗管的竖管，另一端连接冲洗管的横管。变径三通用于将冲洗管伸入至出液口处。
作为优选，所述微型水泵Ⅱ的出水口与冲洗管通过橡胶软管连接。使用橡胶软管软接的成本低，且不容易产生裂缝。
作为优选，所述微型水泵Ⅰ的出水口与集液瓶的进水口通过橡胶软管连接。使用橡胶软管软接的成本低，且不容易产生裂缝。
作为优选，多孔大淋溶管的钻孔为5mm钻孔，多孔小淋溶管的钻孔为4mm钻孔。上述钻孔的大小利于吸附、过滤淋溶液。
作为优选，所述多孔淋溶装置与地面成10～20°坡度置于目标深度的土层中，出液管远离多孔淋溶装置的一端低于出液口高度。以便淋溶液通过出液管自动流入到操作管井中。
作为优选，在出液管远离多孔淋溶装置的一端设有球阀。可根据实际情况随时开启或关闭，使得取样过程更加方便快捷。
作为优选，操作管井底部低于出液管25～30cm的高度。用于储存收集较多的淋溶液。
本发明的有益效果为：
(1)本系统将集液装置远离淋溶区域，易于且可最大程度消除淋溶过程中产生的边际效应，并且通过收集装置能直观准确的监测土壤淋溶液的水文动态变化过程。
(2)本系统在出液管远离多孔淋溶装置的一端设有球阀，可根据实际情况随时开启或关闭，使得取样过程更加方便快捷。
(3)本系统自带清洗装置，可定期对装置内部进行清洗，确保装置各部位的畅通与不同淋溶过程淋溶液的纯净度。
(4)本系统所使用的材料均为易买材料，制造成本低，使用寿命长，维护简便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明土壤淋溶物套管收集系统的结构示意图；
图2为图1中变径三通部分的结构示意图；
图中：1、集液瓶，2、橡胶软管，3、出液管，4、微型水泵Ⅰ，5、5mm钻孔，6、抽液管，7、微型水泵Ⅱ，8、4mm钻孔，9、进水管，10、操作管井，11、集液槽，12、球阀，13、变径三通，14、弯头，15、冲洗管，16、多孔小淋溶管，17、多孔大淋溶管，18、河沙。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例1，如图1，一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，包括置于地面以上的集液瓶1和微型水泵Ⅰ4及置于地面以下的多孔淋溶装置和操作管井10；所述微型水泵Ⅰ4的出水口与集液瓶1的进水口连通，微型水泵Ⅰ4的进水口与置于操作管井10内的抽液管6连通，在操作管井10底部连通集液槽11，抽液管6的末端伸入集液槽11内；所述多孔淋溶装置包括套在一起的多孔大淋溶管17和多孔小淋溶管16，在两管的间隙中填充河沙18，两管的表面设有钻孔，且多孔大淋溶管17的钻孔直径大于多孔小淋溶管16的钻孔直径；所述多孔小淋溶管16的一端密封，另一端开口作为出液口，出液口通过出液管3与操作管井10连通。
在淋溶过程中，淋溶液通过多孔小淋溶管16与多孔大淋溶管17的吸附、过滤及出液管3的疏导流入到操作管井10中，微型水泵Ⅰ4通过抽液管6将淋溶液输送到集液瓶1中；将集液装置远离淋溶区域，易于且可最大程度消除淋溶过程中产生的边际效应，并且通过收集装置能直观准确的监测土壤淋溶液的水文动态变化过程。
所述多孔大淋溶管17与多孔小淋溶管16内切套在一起。
所述微型水泵Ⅰ4的出水口与集液瓶1的进水口通过橡胶软管2连接。使用橡胶软管2软接的成本低，且不容易产生裂缝。
多孔大淋溶管17的钻孔为5mm钻孔，多孔小淋溶管16的钻孔为4mm钻孔。上述钻孔的大小利于吸附、过滤淋溶液。
所述多孔淋溶装置与地面成10～20°坡度置于目标深度的土层中，出液管3远离多孔淋溶装置的一端低于出液口高度。以便淋溶液通过出液管3自动流入到操作管井10中。
在出液管3远离多孔淋溶装置的一端设有球阀12。可根据实际情况随时开启或关闭，使得取样过程更加方便快捷。操作管井10底部低于出液管3为25～30cm的高度。用于储存收集较多的淋溶液。
实施例2，如图1-2，本实施例与实施例1的不同之处在于，还包括设置在地面以上的微型水泵Ⅱ7和进水管9及设置在地面以下的冲洗管15，所述微型水泵Ⅱ7的进水口与进水管9连通，微型水泵Ⅱ7的出水口与冲洗管15连通，冲洗管15的末端经出液管3伸入多孔淋溶装置的出液口处。通过微型水泵Ⅱ7加压来自进水管9的蒸馏水对装置内部进行清洗，以确保装置各部位的畅通与不同淋溶过程淋溶液的纯净度。
所述冲洗管15分为竖管和横管，在出液管3上设有变径三通13，在变径三通13内置有弯头14，弯头14的一端连接冲洗管15的竖管，另一端连接冲洗管15的横管。变径三通13用于将冲洗管15伸入至出液口处。
所述微型水泵Ⅱ7的出水口与冲洗管15通过橡胶软管2连接。使用橡胶软管2软接的成本低，且不容易产生裂缝。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：包括置于地面以上的集液瓶（1）和微型水泵Ⅰ（4）及置于地面以下的多孔淋溶装置和操作管井（10）；所述微型水泵Ⅰ（4）的出水口与集液瓶（1）的进水口连通，微型水泵Ⅰ（4）的进水口与置于操作管井（10）内的抽液管（6）连通，在操作管井（10）底部连通集液槽（11），抽液管（6）的末端伸入集液槽（11）内；所述多孔淋溶装置包括套在一起的多孔大淋溶管（17）和多孔小淋溶管（16），在两管的间隙中填充河沙（18），两管的表面设有钻孔，且多孔大淋溶管（17）的钻孔直径大于多孔小淋溶管（16）的钻孔直径；所述多孔小淋溶管（16）的一端密封，另一端开口作为出液口，出液口通过出液管（3）与操作管井（10）连通；
所述多孔大淋溶管（17）与多孔小淋溶管（16）内切套在一起；
还包括设置在地面以上的微型水泵Ⅱ（7）和进水管（9）及设置在地面以下的冲洗管（15），所述微型水泵Ⅱ（7）的进水口与进水管（9）连通，微型水泵Ⅱ（7）的出水口与冲洗管（15）连通，冲洗管（15）的末端经出液管（3）伸入多孔淋溶装置的出液口处。
2.根据权利要求 1 所述的一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：所述冲洗管（15）分为竖管和横管，在出液管（3）上设有变径三通（13），在变径三通（13）内置有弯头（14），弯头（14）的一端连接冲洗管（15）的竖管，另一端连接冲洗管（15）的横管。
3.根据权利要求 1 所述的一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：所述微型水泵Ⅱ（7）的出水口与冲洗管（15）通过橡胶软管（2）连接。
4.根据权利要求 1 所述的一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：所述微型水泵Ⅰ（4）的出水口与集液瓶（1）的进水口通过橡胶软管（2）连接。
5.根据权利要求 1 所述的一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：多孔大淋溶管（17）的钻孔为 5mm 钻孔，多孔小淋溶管（16）的钻孔为 4mm 钻孔。
6.根据权利要求 1 所述的一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：所述多孔淋溶装置与地面成 10～20°坡度置于目标深度的土层中，出液管（3）远离多孔淋溶装置的一端低于出液口高度。
7.根据权利要求 1 所述的一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：在出液管（3）远离多孔淋溶装置的一端设有球阀（12）。
8.根据权利要求 1 所述的一种基于原位监测条件下的土壤淋溶物套管收集系统，其特征在于：操作管井（10）底部低于出液管（3）25～30cm 的高度。
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