CN203224383U - 一种便携式土壤水分原位采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种便携式土壤水分原位采集器，其特征在于：整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下向上依次包括管帽、栅网进水口、采集仓、地面护套、自制浮子水位计、抽水管、水阀、堵头、气阀和导气管，其中采集仓一端用管帽封住，另一端用堵头封住；堵头上安装导气管，导气管上配有气阀，地面护套处安装有自制浮子水位计和配有水阀的抽水管。本实用新型可有效降低堵塞、器壁粘附影响，提高土壤空气采样效率和精度，且结构严密、制作工艺简单、成本低廉、易于操作、高效耐用、携带方便。

Description

一种便携式土壤水分原位采集器

所属技术领域

本实用新型涉及一种便携式土壤水分原位采集器，属于土壤实验与水样采集测试技术领域，适于不同生境中土壤环境监测、生态系统管理等研究中土壤水分的采集，尤其适用于环境条件恶劣的高寒草地，如冻原、高寒湿地、高寒草甸、高寒草原等多种不同研究区的土壤水分采集。 

背景技术

土壤水分是存在于土壤空隙或吸附在土壤颗粒上的水，分布在地表面以下至潜水面以上的土壤层中，是土壤重要的物质组分和土壤肥力的重要影响因子，是植物与土壤微生物生长发育的重要物质基础和生态环境因子。土壤水分是地球环境中水循环这一自然传送带链条中的一个关键环节，是地球环境物质循环和能量传递的重要载体，也是自然界水资源的重要组成部分。土壤水分的组成、数量等状况与土壤物理、化学、生物性质及其土壤物理、化学、生物过程密切相关。作为水循环的重要环节与地球化学循环的重要载体和媒介之一，土壤水分也是地球化学、地质矿产、植物营养与墒情等研究中的一项重要内容。土壤水分研究是土壤学、环境学、生态学、水文学、地质学、地理学、农学等学科研究中的一个重要方面，而土壤水分的采集则是土壤水分研究的基础。 

土壤水分在地面以下土壤间隙中，没有河湖自然水体那么便于采集。测量土壤水分含量的方法很多：传统的方法有烘干称重法、中子仪法、热分散传感法；目前最常用的新方法有时域反射仪法、张力计法、简化电阻块法、干湿计法、远红外遥感法、高频电容传感法、伽马射线衰减法、湿度计法、电磁技术等。 

很多时候仅知道土壤水分含量是远远不够的，往往还需要了解土壤水分的物质组成，比如，土壤水分中的某些同位素可有效示踪土壤水的来源、分布和运移等问题；通过监测土壤水分中某些可能与环境污染或者当地的地质环境有关的含量异常元素，可以有效地指导地方病防治；通过检测土壤水分中的微生物含量可以了解土壤的营养状况等。但目前因受到土壤水取样方法的限制，土壤水分的地球化学研究进展缓慢。因此便捷的土壤水取样装置和方法的显得尤为重要和迫切(肖德安，王世杰.土壤水研究进展与方向评述[J].生态环境学报，2009，18(3)：1182-1188)。近年关于土壤水分采集的专利有很多，如申请号为200520110649.5的专利，但土壤水分采集过程中湿润地区普遍的泥沙堵塞与干旱地区显著的采集器器壁粘附，一直是土壤水分采集的两大障碍，既能防止泥沙淤塞又能降低采样器器壁粘附的土壤水分采样装置鲜有报道。 

实用新型内容

本实用新型为了克服以往土壤水分采集中常见的采集设备堵塞、粘附、易扰动天然土壤环境、采样不纯的缺陷，提供一种高效、省力、低成本、土壤结构微损的便携式土壤水分原位采集器。其特征在于：整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下向上依次包括管帽、栅网进水口、采集仓、地面护套、自制浮子水位计、抽水管、水阀、堵头、气阀和导气管。其中采集仓一端用管帽封住，另一端用堵头封住，堵头上安装导气管，导气管上配有气阀，地面护套处安装有自制浮子水位计和配有水阀的抽水管。 

其中所述栅网进水口，沿横断面由内向外设置有涂有防水乳胶并相互嵌套的5层，依次为：采集仓内管管壁筛状支护层、内层不锈钢网支护层、细纱过滤夹层、外层不锈钢网支护层和采集仓外管管壁筛状支护层。 

其中栅网进水口的管壁钻孔为外高内低倾斜状，便于水分进入；栅网进水口上、下缘到地面护套的高 度，分别代表采样点的深度范围的上、下限；栅网进水口下缘以下部分即储水室，其具体高度根据采样点相应深度土壤水分含量高低可适当调节。 

本实用新型的优点与益处： 

1.本实用新型在有效过滤土壤水分采集中的固体杂质的同时，既能防止泥沙淤塞又能降低采样器器壁粘附，进而可以有效提高采样效率、控制采样误差。 

2.本实用新型栅网进水口管壁钻孔外高内低的倾斜状构造，便于水分进入；防水乳胶，可以有效降低器壁粘附；内层不锈钢网支护层和外层不锈钢网支护层可以保护细纱过滤层和防止土壤中固体细粒物质进入进而堵塞进水口。 

3.结构严密、制作工艺简单、成本低廉、易于操作、高效耐用、携带方便。 

附图说明

下面结合附图和实施案例进一步说明本实用新型的细节和使用方法。 

图1是本实用新型的外观示意图。 

图2是本实用新型的纵向剖面图。 

图3是本实用新型的栅网进水口示意图。 

图4是本实用新型的自制浮子水位计示意图。 

具体实施方式

如图1、图2所示，本便携式土壤水分原位采集器整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下向上依次包括管帽(1)、栅网进水口(2)、采集仓(3)、地面护套(4)、自制浮子水位计(5)、抽水管(6)、水阀(7)、堵头(8)、气阀(9)和导气管(10)。其中采集仓(3)一端用管帽(1)封住，另一端用堵头(8)封住，堵头(8)上安装导气管(10)，导气管(10)上配有气阀(9)，地面护套(4)处安装有自制浮子水位计(5)和配有水阀(7)的抽水管(6)。 

其中，栅网进水口(2)，如图3所示，沿横断面由内向外设置有涂有防水乳胶并相互嵌套的5层，依次为：采集仓内管管壁筛状支护层(2.1)、内层不锈钢网支护层(2.2)、细纱过滤夹层(2.3)、外层不锈钢网支护层(2.4)和采集仓外管管壁筛状支护层(2.5)。 

其中采集仓内管管壁筛状支护层(2.1)和采集仓外管管壁筛状支护层(2.5)材料可以采用陶瓷、不锈钢或硬塑料等惰性硬管，考虑轻便与成本因素，本实施例采用PP-R管；防水乳胶本实施例中选用特氟龙材料。 

栅网进水口(2)的管壁钻孔为外高内低倾斜状；栅网进水口(2)上、下缘到地面护套(4)的高度，即代表采样点的深度范围的上、下限；栅网进水口(2)下缘以下部分即储水室，其具体高度根据采样点相应深度土壤水分含量高低可适当调节。 

其中，自制浮子水位计(5)如图4所示，自下向上依次设置有：浮子(5.1)、塑料丝线(5.2)、支架管(5.3)、螺旋弹簧及其数值显示装置(5.4) 

附属部件有气筒、真空泵、土钻。 

具体采样步骤： 

透气性检验：将便携式土壤水分原位采集器栅网进水口(2)下沿以下部分垂直浸入水中，如果没有水渗入，表明装置储水性能良好；然后用防水胶带密封栅网进水口(2)，将便携式土壤水分原位采集器整体垂直浸入水中，关闭水阀(7)，打开气阀(9)，使用气筒通过导气管(10)向本装置中注入空气，看不到有气泡冒出，则表明整体气密性良好，取下防水胶带准备布设采集器。 

布设采集器：先用土钻(口径比采集器外径略小，保证集气室外壁与围土密实接触)在采样点钻取深度与便携式土壤水分原位采集器地面护套(4)以下部分长度相当的小钻孔，插入本便携式土壤水分原位采集器(若土壤含水量过高，如沼泽，湿地，可先灌入些许细沙以防止泥浆堵塞采气窗)，用围土夯实。 

抽气采集土壤水分：将手动真空泵接在导气管(10)上，关闭水阀(7)，打开气阀(9)，开始抽气，由于采集仓内逐渐产生负压，土壤水分与土壤空气将自动进入集气室，水位计显示采集器内水位将逐渐上升，当水位计显示土壤水分采集量达到最低采水量、实验用量或者接近储水器最大储水量时可以开始土壤水分的抽取转移。 

土壤水分转移：关闭气阀(9)，打开水阀(7)，用真空泵通过抽水管(6)抽取采集仓中的土壤水分并转移至已编号的集水瓶中，以备带回室内测试。 

Claims (3)

1.便携式土壤水分原位采集器，其特征在于：整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下向上依次包括管帽(1)、栅网进水口(2)、采集仓(3)、地面护套(4)、自制浮子水位计(5)、抽水管(6)、水阀(7)、堵头(8)、气阀(9)和导气管(10)，其中采集仓(3)一端用管帽(1)封住，另一端用堵头(8)封住；堵头(8)上安装导气管(10)，导气管(10)上配有气阀(9)，地面护套(4)处安装有自制浮子水位计(5)和配有水阀(7)的抽水管(6)。 

2.根据权利要求1所述的便携式土壤水分原位采集器，其特征在于所述栅网进水口(2)，沿横断面由内向外设置有涂有防水乳胶并相互嵌套的5层，依次为：采集仓内管管壁筛状支护层(2.1)、内层不锈钢网支护层(2.2)、细纱过滤夹层(2.3)、外层不锈钢网支护层(2.4)和采集仓外管管壁筛状支护层(2.5)。 

3.根据权利要求1所述的便携式土壤水分原位采集器，其特征是所述栅网进水口(2)的管壁钻孔为外高内低倾斜状。 

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