CN113720993A - 土柱试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土柱试验装置，包括：筒体，筒体具有土柱腔、第一上开口、下开口和第一水口，第一上开口、下开口和第一水口中的每一者与土柱腔连通，第一上开口位于下开口的上方，第一水口在上下方向上位于上开口和下开口之间；储水槽，储水槽具有储水腔以及与储水腔连通的第二上开口和第二水口，第二水口位于第二上开口的下方，储水槽可拆卸地安装在筒体的下开口处以便封盖下开口，第二上开口和下开口连通；和马里奥特瓶，马里奥特瓶具有进水口和出水口，出水口可选择地与第一水口和第二水口中的一者相连。因此，根据本发明实施例的土柱试验装置具有结构简单、拆装灵活、组成部件少、操作简单和成本较低的优点。

Description

土柱试验装置

技术领域

本发明涉及土柱试验技术领域，具体涉及一种土柱试验装置。

背景技术

土柱试验广泛应用于农业、林业、环境、水文地质和水利等研究领域，它是试验室模拟土壤中水环境、水和溶质(离子、污染物等)迁移(包括蒸发、入渗过程)以及其他多孔介质中的水和溶质迁移的重要手段。由于田间原位试验耗时长、成本高，且数据难以获取，同时复杂的田间环境难以满足机理性研究中所需的严格的试验布控条件，当试验处理较多时，田间试验工作量巨大，又会造成人力、物力和财力的三重压力，土柱试验能够在试验室内进行，具有可控性高、操作简便、成本较低等优点，因此开展室内土柱试验具有重要意义。

土柱试验在盐渍土改良研究中应用广泛，关于盐渍土改良的室内土柱试验主要关注盐分的淋洗效果，涉及淋洗液、出流液、土壤中的离子残留等多个指标。土壤盐渍化的形成与许多自然因素和人为因素有关，其中强烈蒸发是导致土壤盐渍化的重要原因之一。土壤蒸发、入渗是土壤环境中两个重要的水分运环节，两者无法割裂。显然，仅考虑淋洗过程的室内土柱试验并不能充分模拟盐渍化形成-改良-再形成的多个循环过程。现有的土柱试验装置功能单一，一般仅能满足单一的土壤水文过程，如：仅用于模拟土壤蒸发或仅能用于模拟土壤淋洗过程。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种土柱试验装置。

根据本发明实施例的土柱试验装置，包括：

筒体，所述筒体具有土柱腔、第一上开口、下开口和第一水口，所述第一上开口、所述下开口和所述第一水口中的每一者与所述土柱腔连通，所述第一上开口位于所述下开口的上方，所述第一水口在上下方向上位于所述上开口和所述下开口之间；

储水槽，所述储水槽具有储水腔以及与所述储水腔连通的第二上开口和第二水口，所述第二水口位于所述第二上开口的下方，所述储水槽可拆卸地安装在所述筒体的所述下开口处以便封盖所述下开口，所述第二上开口和所述下开口连通；和

马里奥特瓶，所述马里奥特瓶具有进水口和出水口，所述出水口可选择地与所述第一水口和所述第二水口中的一者相连。

因此，根据本发明实施例的土柱试验装置具有结构简单、拆装灵活、组成部件少、操作简单和成本较低的优点。

根据本发明实施例的土柱试验装置还包括透水板，所述透水板水平地设置在所述储水槽内，所述透水板位于所述第二上开口和所述第二水口之间，所述透水板上设有透水孔。

在一些实施例中，所述储水槽内设有开口向上的安装槽，所述安装槽的底面位于所述第二上开口和所述第二水口之间，所述透水板可拆卸地安装遭所述安装槽内。

根据本发明实施例的土柱试验装置还包括送水管，所述送水管的第一端与所述出水口相连，所述送水管的第二端可选择地与所述第一水口和所述第二水口中的一者相连。

根据本发明实施例的土柱试验装置还包括底盖，所述底盖和所述储水槽可选择地安装在所述筒体的所述下开口处以便封盖所述下开口，所述底盖可拆卸地安装在所述下开口上。

根据本发明实施例的土柱试验装置还包括自动收集器和出水管，所述出水管的进口和所述送水管的第二端可选择地安装在所述第二水口上，所述自动收集器上设有玻璃管，所述玻璃管与所述出水管的出口配合以便所述玻璃管可收集所述出水管内流出的液体。

根据本发明实施例的土柱试验装置还包括推土器，所述推土器包括相互连接的盘体和棒体，所述盘体的至少一部分的横截面的形状和大小与所述土柱腔的横截面的形状和大小相适配。

在一些实施例中，所述筒体的外壁面上设有刻度线。

在一些实施例中，所述筒体下端的外壁面设有外螺纹，所述储水槽上端的内壁面设有内螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹配合，所述筒体下端设有开口向下的橡胶圈槽。

在一些实施例中，所述马里奥特瓶设在升降台上。

附图说明

图1是根据本发明实施例的土柱试验装置的示意图。

图2是根据本发明实施例的土柱试验装置的示意图。

图3是根据本发明实施例的土柱试验装置的示意图。

图4是根据本发明实施例的推土器和筒体的示意图。

图5是根据本发明实施例的筒体的示意图。

图6是根据本发明实施例的储水槽的示意图。

图7是根据本发明实施例的储水槽俯视图的示意图。

图8是根据本发明实施例的底盖的示意图。

图9是根据本发明实施例的推土器的示意图。

图10是根据本发明实施例的橡胶圈槽的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的土柱试验装置1000。如图1至图10所示，根据本发明实施例的土柱试验装置1000包括筒体100、储水槽200和马里奥特瓶300。

筒体100具有土柱腔110、第一上开口111、下开口112和第一水口113，第一上开口111、下开口112和第一水口113中的每一者与土柱腔110连通。第一上开口111位于下开口112的上方，第一水口113在上下方向上位于上开口和下开口112之间。

储水槽200具有储水腔210以及与储水腔210连通的第二上开口211和第二水口212，第二水口212位于第二上开口211的下方。储水槽200可拆卸地安装在筒体100的下开口112处以便封盖下开口112，第二上开口211和下开口112连通，以便储水腔210和土柱腔110连通。

马里奥特瓶300具有进水口301和出水口302，出水口302可选择地与第一水口113和第二水口212中的一者相连。出水口302可选择地与第一水口113和第二水口212中的一者相连包括：a.出水口302可选择与第一水口113相连；b.出水口302可选择与第二水口212相连。

下面参考图1至图3简要地描述利用根据本发明实施例的土柱试验装置1000进行土柱试验的过程。

当利用根据本发明实施例的土柱试验装置1000进行土壤饱和试验时，使出水口302选择与第二水口212相连时(如图2所示)，储水槽200安装在筒体100的下开口112处。从而使得马里奥特瓶300内的液体通过第二水口212进入储水腔210内，进而使得储水腔210内的液体进入土柱腔110内。在储水腔210内的液体进入土柱腔110过程中，可将土柱腔110内的土壤内的气体排出土壤，即出水口302选择与第二水口212相连能够使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000可以开展土壤饱和试验。

如图3所示，将筒体100放置于高低温湿度试验箱410内以便将筒体100内的土柱内的水分蒸发掉，能够使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000土壤蒸发试验。

当利用根据本发明实施例的土柱试验装置1000进行土壤淋洗试验时，使出水口302选择与第一水口113相连时(如图1所示)，储水槽200安装在筒体100的下开口112处。从而使得马里奥特瓶300内的液体通过第一水口113进入土柱腔110内，进入土柱腔110内的液体向下流入储水槽200的储水腔210，进而使得液体从第二水口212流出储水腔210。即出水口302选择与第一水口113相连能够使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000可以开展土壤淋洗试验。

因此，根据本发明实施例的土柱试验装置1000通过设置筒体100、储水槽200和马里奥特瓶300，且马里奥特瓶300的出水口302可选择地与第一水口113和第二水口212中的一者相连，从而使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000可开展单个土柱试验或交替开展多种土柱试验。

因此，根据本发明实施例的土柱试验装置1000具有结构简单、拆装灵活、组成部件少、操作简单和成本较低的优点。

如图1至图9所示，根据本发明实施例的土柱试验装置1000包括筒体100、储水槽200、马里奥特瓶300、底盖400、自动收集器500、出水管510和推土器600。

如图5所示，筒体100具有土柱腔110、第一上开口111、下开口112和第一水口113，第一上开口111、下开口112和第一水口113中的每一者与土柱腔110连通。具体地，土柱腔110为圆柱状，土柱腔110沿上下方向延伸，土柱腔110内可放置土壤。

第一上开口111位于下开口112的上方，第一水口113在上下方向上位于上开口和下开口112之间，第一水口113的内壁面上设有内螺纹。例如，第一上开口111位于筒体100的顶端，下开口112位于筒体100的底端，第一水口113位于筒体100的上部。上下方向如图5中的箭头A所示。

在一些实施例中，筒体100的外壁面上设有刻度线，刻度线用于计量土柱腔110内的土壤的体积、水分的运动以及盐分或其他物质的累积厚度等。

如图6和图7所示，储水槽200具有储水腔210以及与储水腔210连通的第二上开口211和第二水口212。具体地，储水腔210内可存储液体，储水腔210为圆柱腔，储水腔210沿上下方向延伸。在开展土壤饱和试验时，储水腔210内存储液体可让筒体100中的土壤吸水更均匀。第二水口212位于第二上开口211的下方，第二水口212的内壁面上内螺纹。例如，第二上开口211位于储水槽200的顶部，第二水口212位于储水槽200的下部。

储水槽200可拆卸地安装在筒体100的下开口112处以便封盖下开口112，第二上开口211和下开口112连通，从而使得液体可在土柱腔110和储水槽200中相互流通。例如，储水槽200的第二上开口211设有带孔的阻拦物，储水槽200安装在筒体100的下开口112封盖下开口112时，可阻挡土柱腔110内的土壤从筒体100的下开口112流出土柱腔110。

如图6和图7所示，在一些实施例中，根据本发明实施例的土柱试验装置1000还包括透水板220，透水板220可阻挡土柱腔110内的土壤从筒体100的下开口112流出土柱腔110，即透水板220可封盖筒体100的下开口112。透水板220水平地设置在储水槽200内，透水板220位于第二上开口211和第二水口212之间。例如，透水板220为一个圆板，透水板220安装在储水腔210的上部。透水板220上设有透水孔221。透水孔221设有多个，以便液体可通过多个透水孔221在土柱腔110和储水槽200中相互流通。

在一些实施例中，储水槽200内设有开口向上的安装槽230。安装槽230的底面位于第二上开口211和第二水口212之间，例如，安装槽230为环形的槽体，安装槽230的底面位于储水槽200的上部。透水板220可拆卸地安装在安装槽内。具体地，透水板220可水平地放置在安装槽230上,透水板220上表面上可放置滤纸。

在一些实施例中，筒体100下端的外壁面设有外螺纹，储水槽200上端的内壁面设有内螺纹，外螺纹与内螺纹配合以便筒体100的下端面可抵靠在透水板220上，从而使得储水槽200可拆卸地安装在筒体100的下开口112处以便封盖下开口112。筒体100下端设有开口向下的橡胶圈槽114，橡胶圈槽114邻近下开口112，例如，橡胶圈槽114为环形的槽体。橡胶圈槽114内可放置橡胶圈以便筒体100的下端和储水槽200或底盖400连接时保持密封性。

如图1所示，马里奥特瓶300具有进水口301和出水口302。液体可从进水口301进入马里奥特瓶300，从出水口302流出马里奥特瓶300。出水口302可选择地与第一水口113和第二水口212中的一者相连。出水口302可选择地与第一水口113和第二水口212中的一者相连包括：a.出水口302选择与第一水口113相连；b.出水口302选择与第二水口212相连。从而使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000可开展多种土柱试验。

如图1和图2所示，在一些实施例中，马里奥特瓶300设在升降台320上，升降台320可调节马里奥特瓶300在上下方向上的位置，以便马里奥特瓶300处于合适的试验位置。

如图1和图2所示，在一些实施例中，根据本发明实施例的土柱试验装置1000还包括送水管310，送水管310与马里奥特瓶300配合以便将马里奥特瓶300内的液体可选择地输送至筒体100和储水槽200中的一者内。具体地，送水管310的第一端与出水口302相连，送水管310的第二端可选择地与第一水口113和第二水口212中的一者相连，从而使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000可开展多种土柱试验。

在一些实施例中，底盖400可拆卸地安装在筒体100的下开口112处以便底盖400封盖下开口112，从而防止筒体100内的土壤外流。例如，底盖400具有与筒体100下端的外壁面的外螺纹配合的底盖内螺纹。底盖400和储水槽200可选择地安装在筒体100的下开口112处以便封盖下开口112。底盖400和储水槽200可选择地安装在筒体100的下开口112处以便封盖下开口112包括：a.底盖400选择安装在筒体100的下开口112处以便封盖下开口112；b.储水槽200选择安装在筒体100的下开口112处以便封盖下开口112。从而使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000可开展多种土柱试验。底盖400安装在筒体100的下开口112处时(如图3所示)，使得筒体100放置平稳，高度较低，便于将筒体100放置于高低温湿度试验箱410内开展土壤蒸发试验。

如图1所示，在一些实施例中，根据本发明实施例的土柱试验装置1000自动收集器500与出水管510相互配合。出水管510的进口和送水管310的第二端可选择地安装在第二水口212上，出水管510的进口和送水管310的第二端可选择地安装在第二水口212上包括：a.出水管510的进口选择安装在第二水口212上；b.送水管310的第二端选择安装在第二水口212上。从而使得根据本发明实施例的土柱试验装置1000可开展多种土柱试验。

自动收集器500上设有玻璃管501，玻璃管501与出水管510的出口配合以便玻璃管501可收集出水管510内流出的液体。具体地，当出水管510的进口选择地安装在第二水口212上时，自动收集器500上的玻璃管501可收集出水管510的出口流出的液体，以便得到试验液体。

如图9所示，推土器600包括相互连接的盘体610和棒体620。盘体610的至少一部分的横截面的形状和大小与土柱腔110的横截面的形状和大小相适配。盘体610的至少一部分的横截面的形状与土柱腔110的横截面的形状相适配指的是：土柱腔110的横截面的形状为圆形，则盘体610的至少一部分的横截面的形状为圆形；土柱腔110的横截面的形状为矩形，则盘体610的至少一部分的横截面的形状为矩形。盘体610的至少一部分的横截面的大小与土柱腔110的横截面的大小相适配指的是：盘体610的至少一部分的横截面的面积与土柱腔110的横截面的面积相同或略小于土柱腔110的横截面的面积，以便土柱腔110的周壁面和盘体610的该至少一部分的周壁面相配合。例如，盘体610包括相对设置第一盘面611和第二盘面。第一盘面611和第二盘面形状相同。土柱腔110的横截面为圆形，第一盘面611为圆形，第一盘面611的面积略小于土柱腔110的横截面的面积。

根据本发明实施例的土柱试验装置1000通过不同的部件相互配合可开展多种土柱试验，从而完成单个或多个的土柱试验。

如图2所示，根据本发明实施例的土柱试验装置1000通过一同配合的马里奥特瓶300、筒体100和储水槽200可开展土壤饱和试验。具体地，马里奥特瓶300的出水口302通过送水管310与第二水口212相连，储水槽200安装在筒体100的下开口112。

在开展土壤饱和试验时，将马里奥特瓶300随土壤饱和过程逐渐抬高，最终上升至合适的试验位置，土壤放入土柱腔110内，马里奥特瓶300内的液体通过第二水口212进入储水腔210内，进而使得储水腔210内的液体进入土柱腔110内。在储水腔210内的液体进入土柱腔110过程中，土柱腔110内的土壤内的气体排出土壤，从而完成土壤饱和试验。

如图3所示，根据本发明实施例的土柱试验装置1000通过配合的筒体100和底盖400可开展土壤蒸发试验。具体地，若是在完成土壤饱和试验后开展土壤蒸发试验，将储水槽200从筒体100上拆下并将底盖400安装在筒体100的下开口112处封盖下开口112。将储水槽200替换为底盖400，可以避免储水槽中残留的水分影响蒸发试验结果的精确度。最后将筒体100放置在高低温湿度试验箱410完成土壤蒸发试验。若是单独开展土壤蒸发试验，首先将土壤放入土柱腔110内后，再将底盖400安装在筒体100的下开口112处封盖下开口112，最后将筒体100放置在高低温湿度试验箱410完成土壤蒸发试验。

如图1所示，根据本发明实施例的土柱试验装置1000通过一同配合的马里奥特瓶300、筒体100、储水槽200、出水管510、自动收集器500和玻璃管501可开展土壤淋洗试验。具体地，马里奥特瓶300的出水口302通过送水管310与第一水口113连接。例如，第一水口113和第二水口212上设有与其螺纹连接的管件，送水管310可套设在该管件的出口上。储水槽200安装在筒体100的下开口112，出水管510的进口与第二水口212螺纹连接，自动收集器500与出水管510的出口配合。

在开展土壤淋洗试验时，若单独开展土壤淋洗试验时，首先将土壤放入土柱腔110内。若完成土壤蒸发试验再开展土壤淋洗试验，将底盖400从筒体100上拆下并将储水槽200安装在筒体100上。然后将马里奥特瓶300上升至合适的试验位置，马里奥特瓶300内的液体通过第一水口113进入土柱腔110内。液体对土柱腔110内的土壤进行淋洗并使得土壤中的一些物质溶解在液体中从而使得液体中带有溶质。带有溶质的液体向下流入储水槽200的储水腔210，进而使得带有溶质的液体从第二水口212流出储水腔210。流出储水腔210的液体从出水管510的出口流入自动收集器500的玻璃管501内，从而完成土壤淋洗试验。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种土柱试验装置，其特征在于，包括：

筒体，所述筒体具有土柱腔、第一上开口、下开口和第一水口，所述第一上开口、所述下开口和所述第一水口中的每一者与所述土柱腔连通，所述第一上开口位于所述下开口的上方，所述第一水口在上下方向上位于所述上开口和所述下开口之间；

储水槽，所述储水槽具有储水腔以及与所述储水腔连通的第二上开口和第二水口，所述第二水口位于所述第二上开口的下方，所述储水槽可拆卸地安装在所述筒体的所述下开口处以便封盖所述下开口，所述第二上开口和所述下开口连通；和

马里奥特瓶，所述马里奥特瓶具有进水口和出水口，所述出水口可选择地与所述第一水口和所述第二水口中的一者相连。

2.根据权利要求1所述的土柱试验装置，其特征在于，还包括透水板，所述透水板水平地设置在所述储水槽内，所述透水板位于所述第二上开口和所述第二水口之间，所述透水板上设有透水孔。

3.根据权利要求2所述的土柱试验装置，其特征在于，所述储水槽内设有开口向上的安装槽，所述安装槽的底面位于所述第二上开口和所述第二水口之间，所述透水板可拆卸地安装遭所述安装槽内。

4.根据权利要求2所述的土柱试验装置，其特征在于，还包括送水管，所述送水管的第一端与所述出水口相连，所述送水管的第二端可选择地与所述第一水口和所述第二水口中的一者相连。

5.根据权利要求2所述的土柱试验装置，其特征在于，还包括底盖，所述底盖和所述储水槽可选择地安装在所述筒体的所述下开口处以便封盖所述下开口，所述底盖可拆卸地安装在所述下开口上。

6.根据权利要求4所述的土柱试验装置，其特征在于，还包括自动收集器和出水管，所述出水管的进口和所述送水管的第二端可选择地安装在所述第二水口上，所述自动收集器上设有玻璃管，所述玻璃管与所述出水管的出口配合以便所述玻璃管可收集所述出水管内流出的液体。

7.根据权利要求1所述的土柱试验装置，其特征在于，还包括推土器，所述推土器包括相互连接的盘体和棒体，所述盘体的至少一部分的横截面的形状和大小与所述土柱腔的横截面的形状和大小相适配。

8.根据权利要求1所述的土柱试验装置，其特征在于，所述筒体的外壁面上设有刻度线。

9.根据权利要求3所述的土柱试验装置，其特征在于，所述筒体下端的外壁面设有外螺纹，所述储水槽上端的内壁面设有内螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹配合，所述筒体下端设有开口向下的橡胶圈槽。

10.根据权利要求1所述的土柱试验装置，其特征在于，所述马里奥特瓶设在升降台上。

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