CN109100491A - 一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，包括由上至下依次连接的储液器、一个或多个土体容器、收集器，所述储液器包括储液器顶端和储液器底端，所述储液器顶端敞口，通过储液器顶端向储液器内注入淋溶液，所述储液器底端封闭，所述储液器底端开设若干第一小孔，所述土体容器包括外筒和设置在外筒内部的内筒，所述内筒内放置土样，所述外筒内盛放用来加热土样的水，所述外筒包括外筒顶端和外筒底端，所述外筒顶端和外筒底端封闭，所述内筒包括内筒顶端和内筒底端，所述内筒顶端敞口，所述内筒底端封闭，所述内筒底端开设若干第四小孔，所述储液器内的淋溶液通过第一小孔流入内筒内淋溶土样，然后经第四小孔流入收集器内。

Description

一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置及方法

技术领域

本发明涉及试验室淋溶模拟技术领域，尤其涉及一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置及方法。

背景技术

随着我国工业的飞速发展，空气、地下水、土壤等污染也都在不断加剧，这些污染对土壤、建筑物等造成的影响逐渐被重视。研究人员通过建立实验室模拟装置来模拟酸雨、农药等对各类土体的影响和土体中各种元素的垂直迁移情况。在实际试验中，需要在测试土体中埋设管以收集淋溶水，还需要将试验区域土体四周包围，这样试验虽能反映土体的实际情况，但是试验对土体扰动大，淋溶液也会对下部土体造成污染，而且试验研究过程过于冗长，工作量大，需要投入大量的人力物力。

现有室内淋溶试验多是传统的土柱淋溶法，这种方法对土体扰动大，容易形成对土体的局部流通，长时间试验土体容易造成大量流失，而且现有装置对于不同深度处淋溶液的提取技术方面存在一定的局限性，不能准确地得到不同深度的土柱截面处的淋溶液，无法模拟不同温度状态下不同深度的土体环境，使得对试验数据进行数学建模的时候存在很大的模糊性与不准确性，导致试验结果缺失科学性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，该装置能够准确模拟不同温度状态下不同深度的土体环境，本发明还提供了一种工艺简单的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试方法。

本发明提供一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，包括由上至下依次连接的储液器、一个或多个土体容器、收集器，所述储液器包括储液器顶端和储液器底端，所述储液器顶端敞口，通过储液器顶端向储液器内注入淋溶液，所述储液器底端封闭，所述储液器底端开设若干第一小孔，所述土体容器包括外筒和设置在外筒内部的内筒，所述内筒内放置土样，所述外筒内盛放用来加热土样的水，所述外筒包括外筒顶端和外筒底端，所述外筒顶端和外筒底端封闭，所述内筒包括内筒顶端和内筒底端，所述内筒顶端敞口，所述内筒底端封闭，所述内筒底端开设若干第四小孔，所述储液器内的淋溶液通过第一小孔流入内筒内淋溶土样，然后经第四小孔流入收集器内。

进一步地，所述内筒顶端高于外筒顶端，所述内筒底端高于外筒底端。

进一步地，所述储液器的侧壁向下延伸形成第一延伸部，所述第一延伸部的下部侧壁设有第一内螺纹，所述内筒的上部侧壁设有第一外螺纹，所述第一外螺纹和第一内螺纹配合连接。

进一步地，所述内筒的上部侧壁设有第二小孔，所述第二小孔位于外筒顶端的上方，所述第二小孔连接第三水管，所述第三水管上设有第一阀门，所述第一阀门开启后，通过第二小孔和第三水管采集淋溶液。

进一步地，所述内筒顶端放置垫片，所述垫片上开设若干第三小孔。

进一步地，所述内筒底端的上方放置透水石。

进一步地，所述内筒的下部侧壁向下延伸形成第二延伸部，所述第二延伸部的下部侧壁设有第二外螺纹，所述收集器的上部侧壁设有第二内螺纹，所述第二外螺纹与第二内螺纹配合连接。

进一步地，所述第二延伸部的内径与内筒的上部的外径一致，所述土体容器的数量为多个时，通过将第二延伸部与内筒的上部套设使上下相邻的内筒连接。

进一步地，所述外筒底端的四个角处连接立柱，所述立柱的顶端和底端均敞口。

本发明还提供一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试方法，包括以下步骤：

S1，将土样放置在内筒的透水石上；

S2，向外筒内注入水对土样进行加热，注入的水的水面高度与内筒中的土样高度一致；

S3，向储液器里注入淋溶液，所述淋溶液从储液器流入内筒实现淋溶土样的模拟。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明提供的模拟淋溶测试装置通过向外筒内注水加热土样，不仅能够模拟不同温度对土体淋滤结果的影响过程，而且可以模拟不同深度的土体在不同温度条件下的环境；

2、本发明提供的模拟淋溶测试装置通过将外筒和内筒合理设置，有效保证淋溶液与土样刚接触时温度保持不同，更贴近土体所处的实际环境；

3、本发明提供的模拟淋溶测试装置结构简单、操作简便、易于装配；

4、本发明提供的模拟淋溶测试装置通过设置垫片使淋溶液能够均匀淋溶到土体表面，避免喷洒不均，避免形成局部流通；

5、本发明提供的模拟淋溶测试装置能够设计不同规格，获得的原状土体可以直接放于土体容器内做淋溶试验，减少对土体的扰动；

6、本发明提供的模拟淋溶测试方法过程简单、方便控制。

附图说明

图1为本发明实施例1一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的结构示意图。

图3为本发明实施例3一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的结构示意图。

图4为本发明一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的储液器底端仰视图。

图5为本发明一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的垫片的俯视图。

图6为本发明一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的垫片的侧视图。

图7为本发明一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的透水石的俯视图。

图8为本发明一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的透水石端的侧视图。

图9为本发明一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置的内筒底端的仰视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图4，本发明的实施例1提供了一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，包括由上至下依次连接的储液器1、土体容器2、收集器3，储液器1包括储液器顶端11和储液器底端12，储液器顶端11敞口，储液器底端12封闭，储液器底端12开设若干均匀排列的第一小孔121，储液器1的侧面设置刻度尺4，刻度尺4用来测量储液器1内注入的淋溶液的高度，储液器1的侧壁向下延伸形成第一延伸部13，第一延伸部13的下部侧壁设有第一内螺纹。

参考图1、图5至图9，土体容器2包括外筒21和设置在外筒21内部的内筒22，外筒21和内筒22一体连接，内筒22内盛放土样，外筒21内盛放用来加热土样的水，外筒21的上部侧壁开设有进水口211，进水口211连接第一水管212，通过第一水管212和进水口211向外筒21内注水，外筒21的下部侧壁开设有第一出水口213，第一出水口213连接第二水管214，通过第一出水口213和第二水管214将外筒21内的水排出，外筒21包括外筒顶端215和外筒底端216，外筒顶端215和外筒底端216均封闭，外筒底端216的四个角处连接立柱5，通过立柱5将外筒21稳定在地面上，立柱5的顶端和底端均敞口，内筒22的上部侧壁设有第一外螺纹和第二小孔221，第一外螺纹和第一内螺纹配合连接将内筒22和储液器1连接，第二小孔221位于外筒顶端215的上方，第二小孔221连接第三水管222，第三水管222上设有第一阀门223，开启第一阀门223，可以通过第三水管222和第二小孔221采集从储液器1流出的淋溶液，内筒22的下部侧壁向下延伸形成第二延伸部224，第二延伸部224的下部侧壁设有第二外螺纹，内筒22包括内筒顶端225和内筒底端226，内筒顶端225敞口，内筒底端226封闭，内筒顶端225高于外筒顶端215，内筒底端226高于外筒底端216，内筒顶端225放置垫片227，垫片227的尺寸与内筒顶端225的外径一致，垫片227上开设若干均匀排列的第三小孔2271，内筒底端226开设有若干均匀排列的第四小孔2261，第四小孔2261、第三小孔2271和第一小孔121的直径一致，内筒底端226的上方放置透水石228。

外筒21中放置温度计6，通过温度计6测量外筒21内盛放的水的温度，实时监测水温变化。

收集器3收集从内筒22流出的淋溶液，收集器3的上部侧壁设有第二内螺纹，第二内螺纹与第二外螺纹配合连接使收集器3与内筒22连接，收集器3的下部侧壁开设有第二出水口31，第二出水口31连接第四水管32，第四水管32上设有第二阀门33，开启第二阀门33，可以通过第二出水口31和第四水管32将收集器3内的淋溶液排出，收集器3包括收集器顶端34和收集器底端35，收集器顶端34敞口，收集器底端35封闭。

利用本发明提供的装置模拟淋溶试验时，通过储液器顶端11向储液器1内注入淋溶液，淋溶液经第一小孔121和第三小孔2271流入内筒22中对土样进行淋溶，然后经第四小孔2261流出到收集器3中，为了使淋溶液淋滤均匀，第四小孔2261、第三小孔2271和第一小孔121上下不对齐。

请参考图2，本发明的实施例2中，土体容器2的数量为两个，相应地，内筒22和外筒21的数量为两个，通过将位于上方的内筒22的第二延伸部224与位于下方的内筒22的上部套设将两个内筒22连接，收集器3与位于下方的内筒22连接，两个外筒21通过立柱5连接。

请参考图3，本发明的实施例3中，土体容器2的数量为三个，相应地，内筒22和外筒21的数量均为三个，三个内筒22上下套接，收集器3与位于最下方的内筒22连接，相邻的外筒21之间通过立柱5连接。

土体容器2的数量为四个或四个以上时，这些土体容器2的内筒22由上至下依次套接，收集器3与位于最下方的土体容器2的内筒22连接，土体容器2的外筒21之间通过立柱5连接。

本发明中内筒22的上部与第二延伸部224的容器壁较薄，第二延伸部224的内径与内筒22的上部的外径一致。

本发明对储液器1、内筒22、外筒21和收集器3的尺寸不作限制，可以根据现有钻机原状土的尺寸制作不同规格，用于适应不同试验要求。

本发明的实施例还提供了一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试方法，包括以下步骤：

步骤S1，将土样放置在内筒22的透水石228上；

步骤S2，向外筒21内注入水对土样进行加热，注入的水的水面高度与内筒22中的土样高度一致，并通过外筒21内的温度计6对水温进行实时监测，若水温下降过快则及时更换外筒21内的水，通过向外筒21内注入不同温度的水可以模拟不同温度条件下的土样环境；

水面高度与土样高度一致可以更好地与实际淋溶情况贴合，使土样处在一个不变的外部环境温度下，保持土样温度不变，在现实生活中，淋溶液的温度(如雨水、工厂所排出的废水等)与土样温度在刚开始接触时在大多数时候是不同的，使外筒21中注入水时的水面高度与内筒22中的土样高度一致，不会影响淋溶液从上部渗入时受到外筒21中温度的影响，此外可以减少用水，使注水与排水时，水能尽快地充满外筒21，减少水温流失，在试验中更为方便快速。

步骤S3，向储液器1里注入淋溶液，淋溶液从储液器1流入内筒22实现淋溶土样的模拟，需要模拟不同深度的土样时，可以将多个土体容器2上下套接，利用第三水管222和第二小孔221采集淋溶液进行不同深度截面处的淋溶液的分析，注入淋溶液后，在储液器顶端11盖上盖子以防异物掉入。

本发明提供的模拟淋溶测试装置通过向外筒21内注水加热土样，不仅能够模拟不同温度对土体淋滤结果的影响过程，而且可以模拟不同深度的土体在不同温度条件下的环境；本发明提供的模拟淋溶测试装置通过将外筒21和内筒22合理设置，有效保证淋溶液与土样刚接触时温度保持不同，更贴近土体所处的实际环境；本发明提供的模拟淋溶测试装置结构简单、操作简便、易于装配；本发明提供的模拟淋溶测试装置通过设置垫片227使淋溶液能够均匀淋溶到土体表面，避免喷洒不均，避免形成局部流通；本发明提供的模拟淋溶测试装置能够设计不同规格，获得的原状土体可以直接放于土体容器内做淋溶试验，减少对土体的扰动；本发明提供的模拟淋溶测试方法过程简单、方便控制。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，包括由上至下依次连接的储液器、一个或多个土体容器、收集器，所述储液器包括储液器顶端和储液器底端，所述储液器顶端敞口，通过储液器顶端向储液器内注入淋溶液，所述储液器底端封闭，所述储液器底端开设若干第一小孔，所述土体容器包括外筒和设置在外筒内部的内筒，所述内筒内放置土样，所述外筒内盛放用来加热土样的水，所述外筒包括外筒顶端和外筒底端，所述外筒顶端和外筒底端封闭，所述内筒包括内筒顶端和内筒底端，所述内筒顶端敞口，所述内筒底端封闭，所述内筒底端开设若干第四小孔，所述储液器内的淋溶液通过第一小孔流入内筒内淋溶土样，然后经第四小孔流入收集器内。

2.如权利要求1所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述内筒顶端高于外筒顶端，所述内筒底端高于外筒底端。

3.如权利要求1所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述储液器的侧壁向下延伸形成第一延伸部，所述第一延伸部的下部侧壁设有第一内螺纹，所述内筒的上部侧壁设有第一外螺纹，所述第一外螺纹和第一内螺纹配合连接。

4.如权利要求1所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述内筒的上部侧壁设有第二小孔，所述第二小孔位于外筒顶端的上方，所述第二小孔连接第三水管，所述第三水管上设有第一阀门，所述第一阀门开启后，通过第二小孔和第三水管采集淋溶液。

5.如权利要求1所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述内筒顶端放置垫片，所述垫片上开设若干第三小孔。

6.如权利要求1所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述内筒底端的上方放置透水石。

7.如权利要求1所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述内筒的下部侧壁向下延伸形成第二延伸部，所述第二延伸部的下部侧壁设有第二外螺纹，所述收集器的上部侧壁设有第二内螺纹，所述第二外螺纹与第二内螺纹配合连接。

8.如权利要求7所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述第二延伸部的内径与内筒的上部的外径一致，所述土体容器的数量为多个时，通过将第二延伸部与内筒的上部套设使上下相邻的内筒连接。

9.如权利要求1所述的不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试装置，其特征在于，所述外筒底端的四个角处连接立柱，所述立柱的顶端和底端均敞口。

10.一种不同土体深度及不同温度的模拟淋溶测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将土样放置在内筒的透水石上；

S2，向外筒内注入水对土样进行加热，注入的水的水面高度与内筒中的土样高度一致；

S3，向储液器里注入淋溶液，所述淋溶液从储液器流入内筒实现淋溶土样的模拟。