CN107064463A - 地埋式土柱实验装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种地埋式土柱实验装置，包括测桶(1)以及容纳在所述测桶(1)中的土体(2)，所述测桶(1)中还形成有位于所述土体(2)下方的集水池(7)，所述地埋式土柱实验装置包括从所述测桶(1)的上方穿入并延伸至所述集水池(7)底部的注排水管(14)。将带有土体的测桶埋设于地下，可营造土壤的真实小环境，并在土体内种植有作物时可有效利用地温，提高实验数据的可靠性。在土体下方设置集水池，可以通过注排水管将集水池中的渗滤水抽离实验装置并进行计量和化学分析，解决现有的底部开孔的土柱实验装置埋设于地下时无法收集渗滤水的问题。
Description
技术领域
本公开涉及土壤研究领域，具体地，涉及一种地埋式土柱实验装置。
背景技术
土柱实验广泛应用于农业、林业、水利、环境等研究领域，其具体是通过收集土壤在实验室内模拟土壤中水文情况、污染物迁移规律。例如，可以对土柱进行淋洗实验来观察表面活性剂在基质上的吸附作用等。现有的土柱实验装置大多只能应用在实验室中，很难模拟土壤在真实环境下的状态，导致测量结果可能存在偏差。此外，当土柱用于模拟作物种植且需收集土壤渗滤水的实验时，只能将土柱放置于支架上，利用土柱下部开孔收集渗滤水，但无法模拟土壤真实环境；当土柱测桶埋深于地下时，虽可营造真实的土壤小环境，但无法收集渗滤水。
发明内容
本公开的目的是提供一种地埋式土柱实验装置，该装置的测桶可埋设于地下，营造土柱内的土体在真实环境下的状态，进行种植作物条件下的实验时，可充分利用地温，并且能够收集降雨或灌溉产生的土壤渗滤水。
为了实现上述目的，本公开提供一种地埋式土柱实验装置，包括测桶以及容纳在所述测桶中的土体，所述测桶中还形成有位于所述土体下方的集水池，所述地埋式土柱实验装置包括从所述测桶的上方穿入并延伸至所述集水池底部的注排水管。
可选地，所述集水池的底部形成为向下渐缩的锥形的集水面，所述注排水管与所述集水面的锥尖处连通。
可选地，所述土体和所述集水池之间设置有具有多个渗水孔的渗水盘。
可选地，所述土体和所述渗水盘之间设置有反滤层。
可选地，所述注排水管的顶部通过软管与抽水装置连接，以抽离所述集水池中的水，或将所述装置外部的水抽入到所述测桶中。
可选地，所述注排水管和所述软管之间连接有接头，所述接头的下部与所述注排水管螺纹连接，所述软管插入到所述接头的上部。
可选地，所述测桶中还竖直地插入有进气管，所述进气管的上端与空气连通，下端开设有圆孔，且与所述集水池连通。
可选地，所述进气管中竖直地设置有可轴向自由移动的浮标，所述浮标的外壁带有刻度，优选地，所述浮标的底部固定连接有可随水面上下浮动的浮体，所述进气管底部的开口孔径小于所述浮体的外径。
可选地，所述浮标为各节结构相同的多节结构，并沿轴向可拆卸地连接。
可选地，所述进气管的顶部设置有浮标定位件，所述浮标定位件与所述进气管可拆卸地连接，并且开设有用于使所述浮标穿过的通孔，优选地，所述浮标的顶部可拆卸地连接浮标防脱帽，所述浮标防脱帽的外径大于所述浮标定位件上的通孔直径。
通过上述技术方案，可以将带有土体的测桶埋设于地下，可营造土壤的真实小环境，并在土体内种植有作物时可有效利用地温，提高实验数据的可靠性。在土体下方设置集水池，可以通过注排水管将集水池中的渗滤水抽离实验装置并进行计量和化学分析，解决现有的底部开孔的土柱埋设于地下时无法收集渗滤水的问题。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一个实施方式的土柱实验装置的结构示意图；
图2是图1中的渗水盘的俯视图；
图3是图1中的接头的正视图；
图4是图1中的浮标防脱帽的正面剖视图。
附图标记说明
1 测桶 2 土体
3 砂石反滤层 4 无纺布反滤层
5 渗水盘 6 渗水孔
7 集水池 8 集水面
9 进气管 10 浮标
11 浮体 12 浮标定位件
13 浮标防脱帽 14 注排水管
15 接头 16 抽水装置
17 软管 18 量筒
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”是指地埋式土柱实验装置在正常使用状态的方向，具体地，可参考图1的图面方向。
如图1所示，本公开提供的地埋式土柱实验装置包括测桶1以及容纳在测桶1中的土体2，测桶1中还形成有位于土体2下方的集水池7，地埋式土柱实验装置包括从测桶1的上方穿入并延伸至集水池7底部的注排水管14。这样，当在进行模拟作物种植状况下的实验时，该测桶1可以埋入到地下，营造与作物正常田间种植时一致的小环境，并有效利用地温，排除地温对测桶1种植作物的干扰。在土体2下方设置集水池7，可以将因降雨或灌溉产生的渗滤水收集在集水池7中，通过注排水管14将集水池7中的渗滤水抽离实验装置并进行计量或化学分析，解决现有底部开孔的土柱实验装置埋设于地下时无法收集渗滤水的问题。
进一步地，参照图1，集水池7的底部形成为向下渐缩的锥形的集水面8，该集水面8也即为测桶1的底面，这样，集水池7中的水能够沿着锥面的方向向下流动，汇集到集水面8的锥尖处。注排水管14与锥形的集水面8的锥尖处连通，确保集水池的水能够完全通过注排水管14抽空，提高实验数据的可靠性。
进一步地，参照图1和图2，土体2和集水池7之间设置有渗水盘5，该渗水盘5具有多个渗水孔6，一方面可以将土体2与集水池7隔离开，另一方面确保渗滤水能够顺利地流入集水池7。渗水盘5的材质可以与测桶1的材质相同，便于二者紧密结合，例如可以通过涂胶的方式将渗水盘5固定在测桶1的侧壁，防止土壤颗粒或水从渗水盘5的边部进入集水池7。
进一步地，参照图1，土体2和渗水盘5之间设置有反滤层，以进一步避免土壤颗粒进入集水池7，确保渗滤水的清洁度。反滤层例如可以包括上下叠置的砂石反滤层3和无纺布反滤层4，通过设置二级反滤结构可以提高反滤效果，本公开对反滤层的具体形式不做具体限定。
此外，如图1所示，注排水管14的顶部通过软管17与抽水装置16连接，以抽离集水池7中的水，例如将水抽入到量筒18中进行计量。抽水装置16也可以用于将地埋式土柱实验装置外部的水抽入到测桶1中，例如在下述的控制地下水位的实验中，通过向测桶1中注水，能够调整土体2中的水位。抽水装置16例如可以为自带真空的微型自吸式水泵，在进行抽水时不用预先加水，从而可以避免水泵的水与集水池7中的水混合，影响实验数据的可靠性。
进一步地，注排水管14和软管17之间连接有接头15，接头15可以分别和注排水管14以及软管17可拆卸地连接，方便零部件的更换和维修。例如，注排水管14可以为顶部带有外螺纹的有机玻璃圆管，可保持较高的强度。参照图3，接头15的下部直径较大，可以套设在注排水管14外周并且具有内螺纹以与注排水管14螺纹连接，使得接头15能够紧固在注排水管14的顶部，接头15的上部直径较小，软管17可以插入到接头15的上部。这样，注排水管14和软管17能够形成水流通道。接头15的内部可以装有密封垫圈，例如该密封垫圈环绕接头15的内壁设置，从而可以防止抽水装置16在抽水时接头15处漏气。
为了提高抽水效果，确保抽水顺利进行，如图1所示，测桶1中还竖直地插入有进气管9，进气管9的上端与空气连通，下端开设有圆孔，且与集水池7连通。这样，由于集水池7通过进气管9与空气连通，当抽水装置16抽取集水池7中的水时，集水池7中气压始终与空气相同，从而确保集水池7中的水能够顺利地抽离。
进一步地，本公开提供的地埋式土柱实验装置还可以通过控制土体2中的水位进行控制地下水位模拟实验，即，可以测试作物在不同地下水位情况下的生长状况。
具体地，如图1所示，进气管9中竖直地设置有可轴向自由移动的浮标10，该浮标10例如可以为轻质塑料圆管，能够随水面上下浮动。浮标10的外壁带有刻度，由于进气管9与测桶1的内部形成为连通器结构，浮标10在随水面上下移动时其刻度可以反映土体2中的水位。在控制地下水位模拟试验中，当水位过高时，可以通过注排水管14抽离装置内的水，当水位过低时，可以通过注排水管14注水，从而有效地控制水位。另外需要说明的是，在通过注排水管14向测桶1内注水时，可以不使用抽水装置16，可以利用其它简易的注水形式，只需将水经注排水管14引入到集水池7中即可，例如可以在注排水管14上方放置漏斗。
进一步地，浮标10的底部可以固定连接有可随水面上下浮动的浮体11，浮体11的外径大于浮标10，使得浮标10能够较稳定地上下移动，浮体11可以为轻质圆盘。另外，进气管9底部的开口孔径小于浮体11的外径，以用于限制浮体11，避免浮标11脱离进气管9。
此外，浮标10可以为各节结构相同的多节结构，并且沿轴向可拆卸地连接，这样，可以根据实际需要调整浮标10的长度。具体地，浮标10每一节的上下两端可以分别带有内螺纹和外螺纹，使得相邻的两节能够螺纹配合连接，拆装方便。
此外，进气管9的顶部设置有浮标定位件12，浮标定位件12与进气管9可拆卸地连接，并且开设有用于使浮标10穿过的通孔，该通孔用于对浮标10的上下移动起导向作用。浮标定位件12与进气管9可拆卸地连接可以方便对浮标10的后期维修或更换。例如，浮标定位件12可以为具有外螺纹的圆盘，进气管9的顶部形成有内螺纹，浮标定位件12与进气管9螺纹连接，结构简单，拆卸方便。
进一步地，浮标10的顶部可以可拆卸地连接浮标防脱帽13，例如二者螺纹连接，如图4所示，浮标防脱帽13为底部中心开设有螺纹盲孔的结构。浮标防脱帽的外径大于浮标定位件12上的通孔直径，这样，当土体2内水位降低时浮标10的顶端不会从浮标定位件12中间脱落入进气管9内。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种地埋式土柱实验装置，包括测桶(1)以及容纳在所述测桶(1)中的土体(2)，其特征在于，所述测桶(1)中还形成有位于所述土体(2)下方的集水池(7)，所述地埋式土柱实验装置包括从所述测桶(1)的上方穿入并延伸至所述集水池(7)底部的注排水管(14)。
2.根据权利要求1所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述集水池(7)的底部形成为向下渐缩的锥形的集水面(8)，所述注排水管(14)与所述集水面(8)的锥尖处连通。
3.根据权利要求1所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述土体(2)和所述集水池(7)之间设置有具有多个渗水孔(6)的渗水盘(5)。
4.根据权利要求3所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述土体(2)和所述渗水盘(5)之间设置有反滤层。
5.根据权利要求1所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述注排水管(14)的顶部通过软管(17)与抽水装置(16)连接，以抽离所述集水池(7)中的水，或将所述装置外部的水抽入到所述测桶(1)中。
6.根据权利要求5所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述注排水管(14)和所述软管(17)之间连接有接头(15)，所述接头(15)的下部与所述注排水管(14)螺纹连接，所述软管(17)插入到所述接头(15)的上部。
7.根据权利要求1所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述测桶(1)中还竖直地插入有进气管(9)，所述进气管(9)的上端与空气连通，下端开设有圆孔，且与所述集水池(7)连通。
8.根据权利要求7所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述进气管(9)中竖直地设置有可轴向自由移动的浮标(10)，所述浮标(10)的外壁带有刻度，优选地，所述浮标(10)的底部固定连接有可随水面上下浮动的浮体(11)，所述进气管(8)底部的开口孔径小于所述浮体(11)的外径。
9.根据权利要求8所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述浮标(10)为各节结构相同的多节结构，并沿轴向可拆卸地连接。
10.根据权利要求8所述的地埋式土柱实验装置，其特征在于，所述进气管(9)的顶部设置有浮标定位件(12)，所述浮标定位件(12)与所述进气管(9)可拆卸地连接，并且开设有用于使所述浮标(11)穿过的通孔，优选地，所述浮标(10)的顶部可拆卸地连接浮标防脱帽(13)，所述浮标防脱帽(13)的外径大于所述浮标定位件(12)上的通孔直径。
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