CN113405834A - 一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置 - Google Patents

一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，包括具有模拟实验空腔的迁移模拟仓、安装在迁移模拟仓底部并使其呈倾斜状态的倾斜调节组件，以及布置在迁移模拟仓上的快速取样单元，所述迁移模拟仓的上部还设有喷淋组件。与现有技术相比，本发明利用迁移模拟系统以及土壤快速多点取样系统合成了一种适用于基本同一时间进行多点采样，以便快速检测土壤中元素以及化合物沉降分布的应用方法，保证分布测定的时效性，并做到设计简单、操作便捷、仿真模拟性强。

Description

一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁 移模拟实验装置
技术领域
本发明属于模拟实验技术领域，涉及一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置与方法。
背景技术
“棕地”是指由于生产、经营、处理、储存有毒有害物质，堆放或者处理处置危废，以及从事矿山开采等活动造成的土壤污染。在近年，随着市中心土地资源的日益紧张，在很多城市对工业用地和“棕地”的复兴利用成为一个十分重要和紧迫的趋势。但是无论在棕地的治理还是场地调查过程中，其内部的污染物时常因为降雨、地下水冲洗、地表水渗流以及土壤淋洗液的使用而发生迁移，进一步扩大了污染物的影响范围。
目前对于污染物迁移的模拟实验发展迅速，各式各样的污染物迁移模拟装置日趋成熟。目前使用的三维模拟箱虽然能够更加准确模拟实际污染场地的污染物迁移情况，但是分析计算所需的参数和模型复杂，需要大量修正，同时对土壤的采集也十分困难。这类复杂的分析方法只适用于某种特定场地的模拟分析，不适合污染物迁移规律的探究与总结。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其具备快速精准采样能力又保证模拟结果的可靠性，适用于对污染物迁移规律的模拟与总结。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，包括具有模拟实验空腔的迁移模拟仓、安装在迁移模拟仓底部并使其呈倾斜状态的倾斜调节组件，以及布置在迁移模拟仓上的快速取样单元，所述迁移模拟仓的上部还设有喷淋组件。
进一步的，所述的快速取样单元包括前通管、后通管、拉力钢丝、前封闭塞、后封闭塞和复位弹性件，所述前通管和后通管分别对称布置在迁移模拟仓两侧壁板上，所述的前封闭塞和后封闭塞分别滑动配合布置在前通管和后通管内，在后封闭塞上远离前通管的一端还连接所述复位弹性件，并由复位弹性件对后封闭塞施加远离前通管的复位弹性力。
更进一步的，所述的前封闭塞的外侧端口处设有取样拉环。
更进一步的，所述的复位弹性件包括复位弹簧、复位钢丝和复位拉环，其中，所述复位弹簧的两端分别连接所述后通管和复位拉环，所述复位拉环与后封闭塞之间通过复位钢丝连接。
更进一步的，所述的后封闭塞的长度不小于拉力钢丝与前封闭塞的总长。
进一步的，所述的倾斜调节组件包括固定支撑座和升降支撑座，所述固定支撑座和升降支撑座分别位于迁移模拟仓底部沿倾斜方向的两端，且所述固定支撑座与迁移模拟仓的底部一端铰接，在迁移模拟仓的另一端还铰接一连接杆，所述升降支撑座与连接杆铰接。
进一步的，所述的迁移模拟仓顶部开口，在顶部开口处设有可开闭的上盖，所述上盖采用分段模块化设计。
进一步的，所述迁移模拟仓的下部还设有排土出口和排水口。
进一步的，所述的喷淋组件包括若干喷淋头，所述喷淋头通过带有喷淋控制阀的喷淋管路连接外部给液设备。
进一步的，所述的迁移模拟仓包括底板，以及安装在底板上的两块挡板和两块土壤隔板，并由底板、两块挡板和两块土壤隔板围成安置测试土样的模拟实验空腔，所述挡板沿迁移模拟仓倾斜方向布置，所述土壤隔板则布置在迁移模拟仓倾斜方向两侧，在土壤隔板上设置有所述快速取样单元。更进一步的，所述的土壤隔板采用透明材质制成，在土壤隔板上还印有单位面积相同的网格。
进一步的，所述的模拟实验空腔呈长方体，其侧截面的高宽比为3～5:1，可选为4:1。此处的侧截面指垂直于迁移模拟仓倾斜方向的截面。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)迁移模拟仓设计为厚度较窄的立方体形状，即只考虑污染物的二维迁移情况，便于模型的简化与迁移规律的归纳。同时，较窄的宽度能够缩短快速取样设备的取样时间，同时节省取样设备的材料消耗。
(2)迁移模拟仓两侧的土壤隔板设计成可自由拆卸，便于土壤样品的添加及排布，且在土壤隔板上印有单位面积已知的网格，方便土壤方量的估算。
(3)快速取样装置结构简单，操作简便快捷，取样装置能够复位，适合样品的重复测量。
(4)迁移模拟仓底部安装可升降的升降支撑座与固定支撑座等，能够通过控制倾角改变污染物在土壤中的分布与迁移速率。
附图说明
图1为本发明的迁移模拟实验装置的内部结构示意图；
图2为快速取样单元在未取样时的示意图；
图3为快速取样单元在取样时的结构示意图；
图中标记说明：
1-迁移模拟仓，11-上盖，12-排土出口，13-排水口，14-底板，15-土壤隔板，16-挡板；
2-倾斜调节组件，21-固定支撑座，22-升降支撑座，23-连接杆；
3-快速取样单元，31-前通管，32-后通管，33-拉力钢丝，34-前封闭塞，35-后封闭塞，36-复位弹簧，37-取样拉环，38-复位拉环，39-复位钢丝；
4-喷淋组件，41-喷淋头，42-喷淋控制阀，43-喷淋管路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。
为更好的实现对污染物迁移规律的探究与总结，本发明提供了一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其结构参见图1所示，包括具有模拟实验空腔的迁移模拟仓1、安装在迁移模拟仓1底部并使其呈倾斜状态的倾斜调节组件2，以及布置在迁移模拟仓1上的快速取样单元3，所述迁移模拟仓1的上部还设有喷淋组件4。
在一些实施方式中，请再参见图2所示，所述的快速取样单元3包括前通管31、后通管32、拉力钢丝33、前封闭塞34、后封闭塞35和复位弹性件，所述前通管31和后通管32分别对称布置在迁移模拟仓1两侧壁板上，所述的前封闭塞34和后封闭塞35分别滑动配合布置在前通管31和后通管32内，在后封闭塞35上远离前通管31的一端还连接所述复位弹性件，并由复位弹性件对后封闭塞35施加远离前通管31的复位弹性力。另外，为方便取样，前通管31的外侧端口可加工成取样口。同时，前通管31的内径可选为2～3cm左右。
更进一步的，请再参见图2所示，所述的前封闭塞34的外侧端口处设有取样拉环37。
更进一步的，请再参见图2所示，所述的复位弹性件包括复位弹簧36、复位钢丝39和复位拉环38，其中，所述复位弹簧36的两端分别连接所述后通管32和复位拉环38，所述复位拉环38与后封闭塞35之间通过复位钢丝39连接。
更进一步的，所述的后封闭塞35的长度不小于拉力钢丝33与前封闭塞34的总长。
在一些实施方式中，请再参见图1所示，快速取样单元3在迁移模拟仓1上呈对称矩阵式布置，这样，可以确保取样位置的代表性和普遍性，优选设置在土壤隔板15上，土壤隔板15可采用可拆卸设计，方便土壤的装填及转移，更有利于非均质土壤的排布与设计。
在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的倾斜调节组件2包括固定支撑座21和升降支撑座22，所述固定支撑座21和升降支撑座22分别位于迁移模拟仓1底部沿倾斜方向的两端，且所述固定支撑座21与迁移模拟仓1的底部一端铰接，在迁移模拟仓1的另一端还铰接一连接杆23，所述升降支撑座22与连接杆23铰接。
在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的迁移模拟仓1顶部开口，在顶部开口处设有可开闭的上盖11，所述上盖11采用分段模块化设计。
在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述迁移模拟仓1的下部还设有排土出口12和排水口13。
在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的喷淋组件4包括若干喷淋头4，所述喷淋头4通过带有喷淋控制阀42的喷淋管路43连接外部给液设备。
在一些实施方式中，请再参见图1所示，所述的迁移模拟仓1包括底板14，以及安装在底板14上的两块挡板16和两块土壤隔板15，并由底板14、两块挡板16和两块土壤隔板15围成安置测试土样的模拟实验空腔，所述挡板16沿迁移模拟仓1倾斜方向布置，所述土壤隔板15则布置在迁移模拟仓1倾斜方向两侧，在土壤隔板15上设置有所述快速取样单元3。更进一步的，所述的土壤隔板15采用透明材质制成，在土壤隔板15上还印有单位面积相同的网格，网格的单位面积可选为1dm3。
在一些实施方式中，所述的模拟实验空腔呈长方体，其侧截面的高宽比为3～5:1，可选为4:1。以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
实施例1：
为更好的实现对污染物迁移规律的探究与总结，本实施例提供了一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其结构参见图1所示，包括具有模拟实验空腔的迁移模拟仓1、安装在迁移模拟仓1底部并使其呈倾斜状态的倾斜调节组件2，以及布置在迁移模拟仓1上的快速取样单元3，迁移模拟仓1的上部还设有喷淋组件4。
请再参见图2所示，快速取样单元3包括前通管31、后通管32、拉力钢丝33、前封闭塞34、后封闭塞35和复位弹性件，前通管31和后通管32分别对称布置在迁移模拟仓1两侧壁板上，前封闭塞34和后封闭塞35分别滑动配合布置在前通管31和后通管32内，在后封闭塞35上远离前通管31的一端还连接复位弹性件，并由复位弹性件对后封闭塞35施加远离前通管31的复位弹性力。另外，为方便取样，前通管31的外侧端口可加工成取样口。同时，前通管31的内径可选为2～3cm左右。
请再参见图2所示，前封闭塞34的外侧端口处设有取样拉环37。
请再参见图2所示，复位弹性件包括复位弹簧36、复位钢丝39和复位拉环38，其中，复位弹簧36的两端分别连接后通管32和复位拉环38，复位拉环38与后封闭塞35之间通过复位钢丝39连接。后封闭塞35的长度不小于拉力钢丝33与前封闭塞34的总长。
请再参见图1所示，快速取样单元3在迁移模拟仓1上呈对称矩阵式布置，这样，可以确保取样位置的代表性和普遍性，优选设置在土壤隔板15上，土壤隔板15可采用可拆卸设计，方便土壤的装填及转移，更有利于非均质土壤的排布与设计。
请再参见图1所示，倾斜调节组件2包括固定支撑座21和升降支撑座22，固定支撑座21和升降支撑座22分别位于迁移模拟仓1底部沿倾斜方向的两端，且固定支撑座21与迁移模拟仓1的底部一端铰接，在迁移模拟仓1的另一端还铰接一连接杆23，升降支撑座22与连接杆23铰接。
请再参见图1所示，迁移模拟仓1顶部开口，在顶部开口处设有可开闭的上盖11，上盖11采用分段模块化设计。
请再参见图1所示，迁移模拟仓1的下部还设有排土出口12和排水口13。
请再参见图1所示，喷淋组件4包括若干喷淋头4，喷淋头4通过带有喷淋控制阀42的喷淋管路43连接外部给液设备。
请再参见图1所示，迁移模拟仓1包括底板14，以及安装在底板14上的两块挡板16和两块土壤隔板15，并由底板14、两块挡板16和两块土壤隔板15围成安置测试土样的模拟实验空腔，挡板16沿迁移模拟仓1倾斜方向布置，土壤隔板15则布置在迁移模拟仓1倾斜方向两侧，在土壤隔板15上设置有快速取样单元3。土壤隔板15采用透明材质制成，在土壤隔板15上还印有单位面积相同的网格，网格的单位面积可选为1dm3。模拟实验空腔呈长方体，其侧截面呈高宽比约为4:1的长方形。
本实施例的装置的具体使用过程为：
请再参见图2和图3所示，往迁移模拟仓1内装入试验土样，调整迁移模拟仓1至设定倾斜角度，通过喷淋组件4喷淋药液等，模拟实际污染场地的污染物迁移情况，模拟过程中，根据测定需要确定待测土壤样品的取样位置，然后用食指穿入对应位置的快速取样单位的取样拉环37，并向外缓慢抽提，将拉力钢丝33四周的土壤转移至迁移模拟仓1外，待后封闭塞35露出为止。取样完毕后，手指松开取样拉环37，复位弹簧36会自动将前封闭塞34和后封闭塞35复位，如复位弹簧36失效，则可以利用复位拉环38将快速取样单位复位。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，包括具有模拟实验空腔的迁移模拟仓、安装在迁移模拟仓底部并使其呈倾斜状态的倾斜调节组件，以及布置在迁移模拟仓上的快速取样单元，所述迁移模拟仓的上部还设有喷淋组件。
2.根据权利要求1所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的快速取样单元包括前通管、后通管、拉力钢丝、前封闭塞、后封闭塞和复位弹性件，所述前通管和后通管分别对称布置在迁移模拟仓两侧壁板上，所述的前封闭塞和后封闭塞分别滑动配合布置在前通管和后通管内，在后封闭塞上远离前通管的一端还连接所述复位弹性件，并由复位弹性件对后封闭塞施加远离前通管的复位弹性力。
3.根据权利要求2所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的前封闭塞的外侧端口处设有取样拉环；
所述的复位弹性件包括复位弹簧、复位钢丝和复位拉环，其中，所述复位弹簧的两端分别连接所述后通管和复位拉环，所述复位拉环与后封闭塞之间通过复位钢丝连接。
4.根据权利要求2所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的后封闭塞的长度不小于拉力钢丝与前封闭塞的总长。
5.根据权利要求1所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的倾斜调节组件包括固定支撑座和升降支撑座，所述固定支撑座和升降支撑座分别位于迁移模拟仓底部沿倾斜方向的两端，且所述固定支撑座与迁移模拟仓的底部一端铰接，在迁移模拟仓的另一端还铰接一连接杆，所述升降支撑座与连接杆铰接。
6.根据权利要求1所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的迁移模拟仓顶部开口，在顶部开口处设有可开闭的上盖，所述上盖采用分段模块化设计；
所述迁移模拟仓的下部还设有排土出口和排水口。
7.根据权利要求1所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的喷淋组件包括若干喷淋头，所述喷淋头通过带有喷淋控制阀的喷淋管路连接外部给液设备。
8.根据权利要求1所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的迁移模拟仓包括底板，以及安装在底板上的两块挡板和两块土壤隔板，并由底板、两块挡板和两块土壤隔板围成安置测试土样的模拟实验空腔，所述挡板沿迁移模拟仓倾斜方向布置，所述土壤隔板则布置在迁移模拟仓倾斜方向两侧，在土壤隔板上设置有所述快速取样单元。
9.根据权利要求8所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的土壤隔板采用透明材质制成，在土壤隔板上还印有单位面积相同的网格。
10.根据权利要求1所述的一种具备快速多点取样功能的倾斜式土壤中元素与化合物迁移模拟实验装置，其特征在于，所述的模拟实验空腔呈长方体，其侧截面的高宽比为3～5:1。
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姚逸晖等: "模拟降雨对铀在土壤中的迁移转化影响研究", 《江西科学》 *
姚逸晖等: "模拟降雨对铀在土壤中的迁移转化影响研究", 《江西科学》, 15 February 2020 (2020-02-15), pages 24 - 27 *

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