CN109297879B - 土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法，该装置包括：液态硅橡胶施加单元、基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器；基质流区土壤存储器为空心柱体，用于存放基质流区土壤，优先流区土壤存储器立于基质流区土壤存储器内部，用于存放优先流区土壤；液态硅橡胶施加单元的液态硅橡胶施加设备位于优先流区土壤存储器的正上方，用于向优先流区土壤存储器恒定均匀地施加液态硅橡胶。本发明能够更直观有效的观察水分和溶质在两区内的扩散能力，与模型模拟相结合，促进土壤优先流研究领域两区扩散作用的量化与测定。此外，本发明操作简单，省时省力。

Description

土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法

技术领域

本发明涉及土壤迁移技术领域，更具体地，涉及一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法。

背景技术

土壤水分和溶质的迁移是土壤学和水文学的重要研究领域，其与地表地下水质、土壤养分吸收等息息相关。土壤溶质迁移理论广泛应用于地表地下水污染、重金属迁移和土壤盐分运动等方面，土壤溶质主要通过水动力弥散作用、流动区与不流动区间扩散作用及优先流作用进行迁移。

优先流作为土壤水分和溶质特殊运动形式，是一种非平衡流，土壤水分和溶质快速穿透至地下水层，绕过土壤基质进行迁移。土壤优先流区和基质流区对水流运动有重要的影响，土壤水分和溶质通过优先通道进行迁移时，极少量的水分和溶质会通过扩散作用迁移至基质流区。目前，对两区内水分和溶质扩散能力的研究方法多采用模型模拟方法，分别计算和量化液体、溶质从优先流区至基质流区的扩散距离。

然而，模型模拟水分、溶质扩散距离及扩散程度往往存在精确性难以确定的问题，并且，模拟值和实际值的拟合程度通常也难以确定。鉴于此，有必要研制一种模拟土壤优先流区和基质流区两区溶液扩散的装置与方法，来对模型模拟结果进行验证。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法，用以更直观的观察水分和溶质在两区内的扩散能力，提高模拟精确度和拟合程度，为充分量化土壤优先流提供技术支撑和理论支持。

第一方面，本发明提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置，包括：液态硅橡胶施加单元、基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器；所述基质流区土壤存储器为空心柱体，用于存放基质流区土壤，所述优先流区土壤存储器立于所述基质流区土壤存储器内部，用于存放优先流区土壤，且所述优先流区土壤存储器与所述基质流区土壤存储器的底面等高；所述优先流区土壤存储器高于所述基质流区土壤存储器的部分为实心，所述优先流区土壤存储器位于所述基质流区土壤存储器内部的部分为空心柱体，且所述优先流区土壤存储器位于所述基质流区土壤存储器内部的柱面以及所述优先流区土壤存储器的底面上具有均匀设置的小孔；所述基质流区土壤存储器包含底盖，所述底盖上对应所述优先流区土壤存储器位置处，留有与所述优先流区土壤存储器的底面同尺寸的孔洞；所述液态硅橡胶施加单元的液态硅橡胶施加设备位于所述优先流区土壤存储器的正上方，用于向所述优先流区土壤存储器恒定均匀地施加液态硅橡胶。

其中，所述基质流区土壤存储器具体为空心圆柱体，所述空心圆柱体的外径为51cm、内径为50cm且高为50cm；所述优先流区土壤存储器空心部分的外径为11cm、内径为10cm且高为55cm；所述底盖具体为圆盘，所述圆盘的外径为52cm、内径为51cm，所述孔洞的外径为12cm、内径为11cm。

其中，所述优先流区土壤存储器的底端设有外螺纹，所述孔洞位于所述圆盘的中心，且所述孔洞的内壁设有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述内螺纹用于固定所述优先流区土壤存储器。

其中，所述优先流区土壤存储器、所述基质流区土壤存储器和所述底盖的材质均为玻璃。

其中，所述液态硅橡胶施加单元进一步包括：液态硅橡胶存储池、水泵和液态硅橡胶施加设备；所述液态硅橡胶存储池用于存储液态硅橡胶，且所述液态硅橡胶存储池的顶部设有池盖，用于密封所述液态硅橡胶存储池；所述水泵用于将液态硅橡胶由所述液态硅橡胶存储池泵入所述液态硅橡胶施加设备。

其中，所述液态硅橡胶施加设备的喷头直径为10cm，且所述喷头的底端距离所述优先流区土壤存储器顶端的距离为10cm。

进一步的，所述装置还包括操纵阀和支架；所述操纵阀设于所述基质流区土壤存储器的外侧对称位置处，用于固定所述基质流区土壤存储器；所述支架位于所述基质流区土壤存储器的底部，用于支撑所述基质流区土壤存储器。

进一步的，所述装置还包括漏斗和出流液采集器；所述漏斗位于所述优先流区土壤存储器的正下方，且所述漏斗的斗体的最大直径不小于所述优先流区土壤存储器的最大直径；所述出流液采集器位于所述漏斗的咀部的下方，用于收集从所述优先流区土壤存储器流出的液体。

第二方面，本发明提供一种基于如上所述的土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置的测定方法，包括：从待测试土壤中筛选出直径大于第一设定阈值的砾石以及直径小于第二设定阈值的黏粒；将所述基质流区土壤存储器固定好，并将所述砾石填充入所述优先流区土壤存储器，将所述黏粒填充入所述基质流区土壤存储器；控制所述液态硅橡胶施加单元，向所述优先流区土壤存储器的上表面以恒定速率均匀的施加液态硅橡胶，模拟土壤中溶液由优先流区至基质流区的扩散，直至所述优先流区土壤存储器的下表面滴出第一滴液体；静置第一设定时间后，将固化的硅橡胶从所述基质流区土壤存储器中的所述黏粒中分离，并采用排水法，测定所述固化的硅橡胶的体积。

进一步的，在所述将所述黏粒填充入所述基质流区土壤存储器的步骤之后，所述方法还包括：对所述黏粒进行压实处理，以充分模拟所述待测试土壤的基质流区。

本发明提供的一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法，通过模拟土壤中的优先流区和基质流区，能够更直观有效的观察水分和溶质在两区内的扩散能力(扩散距离、扩散体积等)，与模型模拟相结合，促进土壤优先流研究领域两区扩散作用的量化与测定。此外，本发明操作简单，省时省力。

附图说明

图1为本发明实施例一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一种基质流区土壤存储器的结构示意图；

图3为本发明实施例一种优先流区土壤存储器的结构示意图；

图4为本发明实施例一种基质流区土壤存储器的底盖的结构示意图；

图5为本发明实施例一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散测定方法的流程图。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术中模型模拟水分、溶质从优先流区至基质流区扩散距离及扩散程度和实际值拟合效果差的问题，本发明实施例提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法，通过设置基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器，为模拟待测试土壤中的基质流区和优先流区提供支持。

另外，通过设置液态硅橡胶施加单元，向优先流区施加液态硅橡胶，从而模拟土壤中溶液由优先流区向基质流区的扩散作用。

本发明实施例能够更直观的观察水分和溶质在两区内扩散能力(扩散距离、扩散体积等)，为充分量化土壤优先流提供技术支撑和理论支持。

作为本发明实施例的一个方面，本实施例提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置，参考图1，为本发明实施例一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置的结构示意图，包括：液态硅橡胶施加单元101、基质流区土壤存储器102和优先流区土壤存储器103。

其中，基质流区土壤存储器102为空心柱体，用于存放基质流区土壤，优先流区土壤存储器103立于基质流区土壤存储器102内部，用于存放优先流区土壤，且优先流区土壤存储器102与基质流区土壤存储器102的底面等高。

并且，优先流区土壤存储器103高于基质流区土壤存储器102的部分为实心，优先流区土壤存储器103位于基质流区土壤存储器102内部的部分为空心柱体，且优先流区土壤存储器103位于基质流区土壤存储器102内部的柱面以及优先流区土壤存储器103的底面上具有均匀设置的小孔。

并且，基质流区土壤存储器102包含底盖，底盖上对应优先流区土壤存储器103位置处，留有与优先流区土壤存储器103的底面同尺寸的孔洞；液态硅橡胶施加单元101的液态硅橡胶施加设备位于优先流区土壤存储器103的正上方，用于向优先流区土壤存储器103恒定均匀地施加液态硅橡胶。

可以理解为，如图1所示，本发明实施例的土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置中至少包括液态硅橡胶施加单元101、基质流区土壤存储器102、优先流区土壤存储器103。实际应用中，在基质流区土壤存储器102中填充待测试土壤中的基质流区物质，并在优先流区土壤存储器103中填充待测试土壤中的优先流区物质。

之后，利用液态硅橡胶施加单元101，向优先流区土壤存储器103的上表面以恒定速率、均匀的施加液态硅橡胶。液态硅橡胶在流入优先流区土壤存储器103后，像土壤中优先流区至基质流区的溶液扩散一样，缓慢由优先流区土壤存储器103扩散至基质流区土壤存储器102中，实现土壤中优先流区至基质流区的溶液扩散模拟过程。

本发明实施例提供的一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置，通过模拟土壤中的优先流区和基质流区，能够更直观有效的观察水分和溶质在两区内的扩散能力(扩散距离、扩散体积等)，与模型模拟相结合，促进土壤优先流研究领域两区扩散作用的量化与测定。此外，本发明操作简单，省时省力。

其中，根据上述实施例可选的，基质流区土壤存储器具体为空心圆柱体，空心圆柱体的外径为51cm、内径为50cm且高为50cm；

优先流区土壤存储器空心部分的外径为11cm、内径为10cm且高为55cm；

底盖具体为圆盘，圆盘的外径为52cm、内径为51cm，孔洞的外径为12cm、内径为11cm。

可以理解为，其中可选的，基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器均为空心圆柱体，其结构分别如图2和图3所示。其中，图2为本发明实施例一种基质流区土壤存储器的结构示意图，图3为本发明实施例一种优先流区土壤存储器的结构示意图。其中图2(a)为基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器的立体示意图，图2(b)为基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器的正视图，图2(c)为基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器的俯视图。

根据图2中的基质流区土壤存储器102外径为51cm，内径为50cm，高为50cm。图3中优先流区土壤存储器103外径为11cm，内径为10cm，高为55cm。基质流区土壤存储器102的底部为圆盘，外径为52cm，内径为51cm，中央空心外径为12cm，内径为11cm。在其中的一个实施例中，优先流区土壤存储器、基质流区土壤存储器和底盖的材质均为玻璃。

其中，根据上述实施例可选的，优先流区土壤存储器的底端设有外螺纹，孔洞位于圆盘的中心，且孔洞的内壁设有与外螺纹配合的内螺纹，内螺纹用于固定优先流区土壤存储器。

可以理解为，如图4所示，为本发明实施例一种基质流区土壤存储器的底盖的结构示意图，其中图4(a)为圆盘的立体示意图，图4(b)为圆盘的俯视图。底盖即圆盘，圆盘的中心设有圆形孔洞，且孔洞的内壁设有内螺纹。则相应的，在优先流区土壤存储器的底端设有外螺纹，该外螺纹与孔洞内壁设置的内螺纹相匹配。实际应用中，通过内螺纹与外螺纹的旋合，实现优先流区土壤存储器在基质流区土壤存储器上的固定。

其中，根据上述实施例可选的，液态硅橡胶施加单元进一步包括：液态硅橡胶存储池、水泵和液态硅橡胶施加设备；

液态硅橡胶存储池用于存储液态硅橡胶，且液态硅橡胶存储池的顶部设有池盖，用于密封液态硅橡胶存储池；

水泵用于将液态硅橡胶由液态硅橡胶存储池泵入液态硅橡胶施加设备。

可以理解为，如图1所示，液态硅橡胶施加单元至少具体包括液态硅橡胶存储池1011、水泵1012和液态硅橡胶施加设备1013三个部分。其中，液态硅橡胶存储池用于存储液态硅橡胶，水泵用于将液态硅橡胶由液态硅橡胶存储池泵入液态硅橡胶施加设备。液态硅橡胶施加设备则位于优先流区土壤存储器的正上方，由喷头喷出的液态硅橡胶可恒定均匀的施加于优先流区土壤存储器内的物质内。

其中，根据上述实施例可选的，液态硅橡胶施加设备的喷头直径为10cm，且喷头的底端距离优先流区土壤存储器顶端的距离为10cm。

可以理解为，根据上述实施例，人工模拟液体施加速率范围时，须选择施加范围内直径为10cm(与模拟优先流区土壤存储器直径一致)，以保证模拟优先流区土壤存储器上表面土壤受力平衡，液体在土壤内部运动方式为垂直运动(沿砾石与砾石间大孔隙运动，出流液由漏斗收集，最后流至出流液采集器)和水平运动(沿模拟优先流区土壤存储器壁洞口侧向入渗，扩散至模拟基质流区土壤存储器土壤内)。

进一步的，在上述实施例的基础上，本发明实施例的装置还包括操纵阀和支架；

操纵阀设于基质流区土壤存储器的外侧对称位置处，用于固定基质流区土壤存储器；

支架位于基质流区土壤存储器的底部，用于支撑基质流区土壤存储器。

可以理解为，为方便固定基质流区土壤存储器，以方便进行模拟试验，在基质流区土壤存储器的底部设置支架，具体如图1所示。同时，为避免基质流区土壤存储器中的颗粒或液体从缝隙中撒落，在基质流区土壤存储器的外侧对称位置处设置操纵阀，用于固定和夹紧基质流区土壤存储器。松动操纵阀，则可使得基质流区土壤存储器中间分离，分成单独的两部分。

进一步的，在上述实施例的基础上，本发明实施例的装置还包括漏斗和出流液采集器；

漏斗位于优先流区土壤存储器的正下方，且漏斗的斗体的最大直径不小于优先流区土壤存储器的最大直径；

出流液采集器位于漏斗的咀部的下方，用于收集从优先流区土壤存储器流出的液体。

可以理解为，如图1所示，为更精确的判断优先流区土壤存储器中液体的流出，在优先流区土壤存储器的下方设置漏斗，并在漏斗的下方设置出流液采集器。其中在一个实施例中，漏斗直径为10cm，高为5cm，使得出流液通过漏斗流至出流液采集器，出流液采集器则用来收集流出的液体。

为进一步说明本发明的技术方案，提供如下优选的结构，但不对本发明的保护范围进行限制。

如图1所示，本发明实施例提供的一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置，包括：液态硅橡胶施加单元101、基质流区土壤存储器102、优先流区土壤存储器103、操纵阀104、支架105、漏斗106和出流液采集器107。其中，液态硅橡胶施加单元101进一步包括液态硅橡胶存储池1011、水泵1012和液态硅橡胶施加设备1013。

其中，液态硅橡胶存储池1011上部设有池盖，用于密封液态硅橡胶存储池1011。液态硅橡胶施加设备1013下部距优先流区土壤存储器103上部10cm，用于向优先流区土壤存储器103喷洒液体。优先流区土壤存储器103位于基质流区土壤存储器102内部。

基质流区土壤存储器102外部设置操纵阀104，用于固定基质流区土壤存储器102。优先流区土壤存储器103高出基质流区土壤存储器102上表面部分为实心，优先流区土壤存储器103位于基质流区土壤存储器102内部设置小孔，用于液体在两区内扩散模拟。

基质流区土壤存储器102底部为圆盘，该圆盘中央空心，空心直径与优先流区土壤存储器103直径一致。支架105位于基质流区土壤存储器102的底部，且位于漏斗106的圆管的外部，用于支撑基质流区土壤存储器102。出流液采集器107位于漏斗106的圆管下部，用于收集液体。

基质流区土壤存储器102为玻璃存储器，外径为51cm，内径为50cm，高为50cm；优先流区土壤存储器103为玻璃存储器，外径为11cm，内径为10cm，高为55cm。液态硅橡胶施加设备1013的喷头直径为10cm。

基质流区土壤存储器102底端的圆盘为玻璃圆盘，外径为52cm，内径为51cm，中央空心外径为12cm，内径为11cm，该中央空心含有螺旋齿，用于固定优先流土壤存储器103。

作为本发明实施例的另一个方面，本实施例根据上述实施例提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散测定方法，该测定方法基于如上述实施例的土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置。参考图5，为本发明实施例一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散测定方法的流程图，包括：

S501，从待测试土壤中筛选出直径大于第一设定阈值的砾石以及直径小于第二设定阈值的黏粒。

可以理解为，在实际应用中，可以先从野外土壤剖面上分层取土，然后将土进行风干处理后带回，作为待测试土壤。之后，预先设置第一设定阈值和第二设定阈值，对待测试土壤中的颗粒按直径大小进行筛选处理，筛选出直径大于第一设定阈值的颗粒作为砾石，直径小于第二设定阈值的颗粒作为黏粒。例如，用筛子筛选出直径大于2mm砾石以及小于0.002mm黏粒。

S502，将基质流区土壤存储器固定好，并将砾石填充入优先流区土壤存储器，将黏粒填充入基质流区土壤存储器。

可以理解为，本步骤将根据上述步骤筛选出的砾石和黏粒进行土壤优先流区和基质流区的模拟。具体而言，将筛选出的砾石填充到上述实施例中模拟装置的优先流区土壤存储器中，并将黏粒填充入基质流区土壤存储器中，分别用来模拟待测试土壤的优先流区和基质流区。另外，还需对基质流区土壤存储器进行固定。

其中，在一个实施例中，将粒径均匀砾石放置在优先流区土壤存储器内，黏粒放置在基质流区土壤存储器内，固定基质流区土壤存储器外围操纵阀。

S503，控制液态硅橡胶施加单元，向优先流区土壤存储器的上表面以恒定速率均匀的施加液态硅橡胶，模拟土壤中溶液由优先流区至基质流区的扩散，直至优先流区土壤存储器的下表面滴出第一滴液体。

可以理解为，通过控制液态硅橡胶施加单元，使液态硅橡胶施加单元以恒定速率均匀地向优先流区土壤存储器的上表面施加液态硅橡胶。液态硅橡胶在通过优先流区土壤存储器的上表面流入到优先流区土壤存储器中的砾石中后，通过优先流区土壤存储器的侧壁上的小孔渗入到基质流区土壤存储器中的黏粒中，以模拟土壤中溶液由优先流区至基质流区的扩散。

例如，将液态硅橡胶密封放置在液态硅橡胶存储池内，开启电源，让液体以恒定速率施加至优先流区土壤存储器柱表面上，待出流液采集器收集第一滴液体时，停止施加液体，并记录时间。

S504，静置第一设定时间后，将固化的硅橡胶从基质流区土壤存储器中的黏粒中分离，并采用排水法，测定固化的硅橡胶的体积。

可以理解为，在上述步骤处理的基础上，将装置静置第一设定时间，例如静置24小时之后，开启外围操纵阀，将黏粒轻轻从基质流区土壤存储器内分离，分离之后，用毛刷轻轻将附着在优先流区土壤存储器外围壁上固化硅橡胶上的剩余土壤颗粒物去除，固化的硅橡胶体积用排水法测定。

本发明实施例提供的一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散测定方法，通过模拟土壤中的优先流区和基质流区，能够更直观有效的观察水分和溶质在两区内的扩散能力(扩散距离、扩散体积等)，与模型模拟相结合，促进土壤优先流研究领域两区扩散作用的量化与测定。此外，本发明操作简单，省时省力。

其中，在一个实施例中，在将黏粒填充入基质流区土壤存储器的步骤之后，本发明实施例的方法还包括：对黏粒进行压实处理，以充分模拟待测试土壤的基质流区。

可以理解的是，本发明实施例的测定方法中，利用上述实施例的模拟装置进行土壤优先流区和基质流区的溶液扩散的测定。因此，在上述各实施例的土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置中的描述和定义，可以用于本发明实施例的理解，具体可参考上述实施例，此处不在赘述。

为进一步说明本发明的技术方案，提供如下优选的处理流程，但不对本发明的保护范围进行限制。

先从野外土壤剖面上分层取土，然后将土进行风干处理并带回。之后，分别用直径为2mm和0.002mm的筛子筛选出砾石和黏粒，待砾石和黏粒量足够时，将砾石放置在优先流区土壤存储器内，并将砾石添加至该存储器实心部分以下，保持表面平整。在平整砾石表面上部放置带孔玻璃圆盘，直径为10cm。

之后，将黏粒均匀放置在基质流区土壤存储器内部，并适当压实，充分模拟基质流区。拧紧基质流区土壤存储器外壁操纵阀，防止两部分接合缝隙处有液体及固体颗粒物流出。固定漏斗和出流液采集器。随后启动液态硅橡胶施加单元，保证以恒定的速率滴定液体。液体施加开始时，用秒表计时，记录液体滴定时间，出流液采集器收集第一滴液体时，停止滴定，并用秒表记录所需时间。

24h之后，液态硅橡胶固化，松动操纵阀，分离基质流区土壤存储器，慢慢将黏粒取出，之后用毛刷轻轻将附着在优先流区土壤存储器外壁固化硅橡胶上的剩余黏粒去除，将优先流区土壤存储器从底部圆盘上卸下，用直尺测量固化硅橡胶的长度(扩散距离)，用排水法测定固化硅橡胶的体积，根据液体施加速率和时间，得到出液体施加量，并计算固化硅橡胶的体积与液体施加总量的比值，即为溶质扩散能力。

可以理解的是，本发明实施例的所有实施例中，各确定的尺寸可以根据实际情况进行适当调整。

可以理解的是，以上所描述的各实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解，各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述各方法的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等，包括若干指令，用以使得一台计算机设备(如个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行上述各方法实施例或者方法实施例的某些部分所述的方法。

另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置，其特征在于，包括：液态硅橡胶施加单元、基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器；

所述基质流区土壤存储器为空心柱体，用于存放基质流区土壤，所述优先流区土壤存储器立于所述基质流区土壤存储器内部，用于存放优先流区土壤，且所述优先流区土壤存储器与所述基质流区土壤存储器的底面等高；

所述优先流区土壤存储器高于所述基质流区土壤存储器的部分为实心，所述优先流区土壤存储器位于所述基质流区土壤存储器内部的部分为空心柱体，且所述优先流区土壤存储器位于所述基质流区土壤存储器内部的柱面以及所述优先流区土壤存储器的底面上具有均匀设置的小孔；

所述基质流区土壤存储器包含底盖，所述底盖上对应所述优先流区土壤存储器位置处，留有与所述优先流区土壤存储器的底面同尺寸的孔洞；

所述液态硅橡胶施加单元的液态硅橡胶施加设备位于所述优先流区土壤存储器的正上方，用于向所述优先流区土壤存储器恒定均匀地施加液态硅橡胶。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基质流区土壤存储器具体为空心圆柱体，所述空心圆柱体的外径为51cm、内径为50cm且高为50cm；

所述优先流区土壤存储器空心部分的外径为11cm、内径为10cm且高为55cm；

所述底盖具体为圆盘，所述圆盘的外径为52cm、内径为51cm，所述孔洞的外径为12cm、内径为11cm。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述优先流区土壤存储器的底端设有外螺纹，所述孔洞位于所述圆盘的中心，且所述孔洞的内壁设有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述内螺纹用于固定所述优先流区土壤存储器。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述优先流区土壤存储器、所述基质流区土壤存储器和所述底盖的材质均为玻璃。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述液态硅橡胶施加单元进一步包括：液态硅橡胶存储池、水泵和液态硅橡胶施加设备；

所述液态硅橡胶存储池用于存储液态硅橡胶，且所述液态硅橡胶存储池的顶部设有池盖，用于密封所述液态硅橡胶存储池；

所述水泵用于将液态硅橡胶由所述液态硅橡胶存储池泵入所述液态硅橡胶施加设备。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述液态硅橡胶施加设备的喷头直径为10cm，且所述喷头的底端距离所述优先流区土壤存储器顶端的距离为10cm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括操纵阀和支架；

所述操纵阀设于所述基质流区土壤存储器的外侧对称位置处，用于固定所述基质流区土壤存储器；

所述支架位于所述基质流区土壤存储器的底部，用于支撑所述基质流区土壤存储器。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括漏斗和出流液采集器；

所述漏斗位于所述优先流区土壤存储器的正下方，且所述漏斗的斗体的最大直径不小于所述优先流区土壤存储器的最大直径；

所述出流液采集器位于所述漏斗的咀部的下方，用于收集从所述优先流区土壤存储器流出的液体。

9.一种基于如权利要求1-8中任一所述的土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置的测定方法，其特征在于，包括：

从待测试土壤中筛选出直径大于第一设定阈值的砾石以及直径小于第二设定阈值的黏粒；

将所述基质流区土壤存储器固定好，并将所述砾石填充入所述优先流区土壤存储器，将所述黏粒填充入所述基质流区土壤存储器；

控制所述液态硅橡胶施加单元，向所述优先流区土壤存储器的上表面以恒定速率均匀的施加液态硅橡胶，模拟土壤中溶液由优先流区至基质流区的扩散，直至所述优先流区土壤存储器的下表面滴出第一滴液体；

静置第一设定时间后，将固化的硅橡胶从所述基质流区土壤存储器中的所述黏粒中分离，并采用排水法，测定所述固化的硅橡胶的体积。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述将所述黏粒填充入所述基质流区土壤存储器的步骤之后，还包括：

对所述黏粒进行压实处理，以充分模拟所述待测试土壤的基质流区。

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