CN205567201U - 一种可调节地下水位深度的植物生长箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可调节地下水位深度的植物生长箱，包括植物生长箱、地下水位调节系统和供水系统相连接；植物生长箱为一上端开口、下端密闭的容器，于容器底部铺设有滤水层；水箱内的水依靠重力流入植物生长箱内；水位观察管为一竖直设置的两端开口的直管，其下端口与供水管相连接通，水位观察管的下端口处于滤水层上表面下方；水位调节阀为浮力阀或浮球阀，通过线绳悬垂于水位观察管内。本装置可以线性模拟地下水位的升降变化，为相关地下水位变化的植物生理生态试验、土壤理化性质试验、土壤养分含量变化试验等提供支持。利用地下水位调节系统实现地下水位的升降变化功能，通过供水系统实现地下水位变化过程中的水分供给。
Description
技术领域
本实用新型涉及土壤中地下水位调节的模拟方法，可提供一种线性调节土壤中地下水位的方法，为实现与此相关的植物生长、土壤养分、水分运移等方面的科研试验提供了有效支持。
背景技术
随着人类社会的发展，人类对自然资源的利用能力得到不断加强，以及全球变暖对水资源全球分配格局的影响，造成了不同地区土壤地下水位的变化(降低为主)，这已经成为当前人类发展过程中面对的严重环境问题之一。土壤地下水位的变化对植物和土壤养分产生显著的影响，其对植物的生理过程、生态分布格局、生存、更新发展等方面具有重要的意义。
在研究地下水位变化对植物和土壤养分影响作用中，目前主要采用人工模拟调节地下水位方法来实现，如何有效调节地下水分的变化成为关键的技术节点。以往的工作主要是设置生长容器，内部填加生长基质用来栽植植株，并在其内部填加一定水量，形成单一的地下水位，无法实现地下水位的线性升降变化，同时，植物生长过程中的水分损耗也无法及时补充和量化。
本项发明装置通过地下水位调节系统，可以实现生长箱内地下水位的线性变化，并及时补充植物生长过程中的水分损失及数量，为相关研究工作提供了有利支持。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种可以模拟不同地下水位埋深的植物生长试验装置。
针对现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种可以进行地下水位线性调节的试验装置，解决了地下水位模拟试验中无法实现的地下水位连续变化的需求，同时，也可量化试验过程中土壤水分的损失数量。
为实现上述目的所采用的技术方案是：一种可调节地下水位深度的植物生长箱：包括植物生长箱、地下水位调节系统和供水系统相连接；地下水位调节系统包括水位观察调节管和水位调节阀，供水系统包括水箱和供水管；
植物生长箱为一上端开口、下端密闭的容器，于容器底部铺设有滤水层，在滤水层上铺设有土壤至容器上开口端；于容器的滤水层内设有筛管供水管，所述筛管供水管一端密闭，另一端经供水管与水箱的出水口相连接，于供水管上设有供水阀门，筛管供水管的管壁上开设有1个以上的通孔作为出水孔，且于筛管供水管的外管壁上包裹有纱网；水箱内的水依靠重力流入植物生长箱内；
水位观察调节管为一竖直设置的两端开口的直管，其下端口与供水管相连接通，水位观察调节管的下端口处于滤水层上表面下方；
水位调节阀为浮力阀或浮球阀，浮力阀或浮球阀的浮漂通过线绳悬垂于水位观察管内。植物生长箱规格设置矩形箱体，材质为厚度4mm以上的铁皮或水泥墙体。
所述植物生长箱底铺设滤水层，滤水层为20cm以上厚度的砂石层，砂石的粒径为1-2cm；在砂石层上铺设有实验土壤至箱体上沿。
所述植物生长箱的箱体内一侧面下部距离底部3-5cm处，设置箱体筛管供水管，管径10-15cm，管体上设置有出水孔，孔径3-5mm，管体外包扎纱网；
所述筛管供水管一端设置有堵头，另一端与供水管相连通，供水管通过阀门与水箱连接。
所述地下水位调节系统包括水位观察调节管和水位调节阀，水位观察调节管垂直设置于平行于植物生长箱底部的供水管上，其下开口端与供水管相连通，水位观察管的上沿(是指上开口端，上端开口与大气相连)高度超过生长箱上沿(是指上开口端)，水位观察管上开口端设置水位调节阀支架，支架上设有辊轴，水位调节阀通过浮力阀控制，浮力阀浮漂通过线绳悬垂于水位观察管内，水位下降时，因重力作用引发浮力阀向下运动，触发开启供水阀门的信号；水位升高时，因浮力作用引发浮力阀向上运动，触发关闭供水阀门的信号，根据情况于水位观察调节管与供水管之间设置一个观察室。
浮漂为浮子或浮球。
所述水位观察调节管为透明钢化玻璃管。
水箱的出水口设置于水箱底部或下部，水箱内水面高度高于出水口，出水口的高度高于植物生长箱上开口端50-100cm。
于与筛管供水管连接的供水管上设置有释水阀门，释水阀门的进出水口轴线、筛管供水管轴线、以及释水阀门与筛管供水管之间的供水管轴线处于同一水平面上。
构建一种可调节的地下水位变化模拟装置，本装置由植物生长箱、地下水位调节系统、供水系统等组成。
生长箱规格设置矩形箱体，深度为300cm，截面为120×120cm，材质为4mm铁皮(具体规格也可根据试验需求调整)。箱体内底层填加20cm厚度直径1-2cm的砂石，作为滤水层；其上填加实验土壤，直至箱体上沿。在箱体一侧面下部距离底部5cm处，安装箱体供水管，管径10cm(见图)，供水管在箱体内部分，前端安装堵头，管体上全面钻孔(出水孔)，孔径5mm，管体外包扎纱网，防止泥土堵塞。
地下水位调节系统主要由水位观察管、供水管和水位调节阀组成，如图，在生长箱侧面安装供水管，供水管通过阀门与水箱连接；在垂向供水管与箱体之间的管道上，竖直安装水位观察管，材质为钢化玻璃管，可透明看见管内水位情况，管体表面设置长度标尺(单位cm)，用于计算地下水位数值，上沿高度超过生长箱上沿，水位观察管上口部位安装浮力阀开关支架(辊轴)，浮力阀浮漂通过线绳悬垂于水位观察管内，为浮力阀开关提供开关信号。
供水系统主要由供水管、阀门、水箱及支架组成。如图，在供水管上安装浮力阀开关，通过水位观察管内的水位悬垂线控制阀门的开关。水箱安装位置高于供水管上沿50-100cm，保证有效的水分供给。
本实用新型具有以下优点及有益效果：
1.通过本实用新型可以在一定(20-300cm)深度范围内，实现线性调节生长箱内的地下水位深度值，模拟地下水位的精确升降变化过程。
附图说明
图1为可调节地下水位深度的植物生长箱示意图(纵剖面)。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，首先在试验区内建设地下观察室，根据生长箱规格，建立深度300cm，宽为130cm，长度为220cm的地下观察室，将生长箱安装于观察室一侧，供水管9和水位观察调节管7侧面面向供水箱方向。待完成生长箱植物栽植、供水管9和水位观察调节管7安装等完成后，开启供水管阀门8，调节水位观察调节管7内的浮力阀垂线长度，设置地下水位深度。(1)当需要长期维持一定地下水位要求时，生长箱2内水分因植物1消耗和土壤蒸发过程损耗时，地下水位相应下降，引发水位观察调节管7内浮力阀下降，开启供水开关，向生长箱内供水，当生长箱内水位提升后，浮力阀上浮，关闭供水。由此可以维持实验长期保持在一定的地下水位状态。(2)当实验要求地下水位线性变化时，通过水位观察管内安装的浮力阀垂线长度的调整以及释水阀门的开启/关闭，设置地下水位升/降的变化数值，并人为设定持续时间，获得地下水位的线性变化过程。(3)如试验过程中发生降雨过程，引起生长箱内水位迅速增高时，可以通过开启释水阀门10的方法降低地下水位(在关闭供水阀门前提下)。
Claims (9)
1.一种可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：包括植物生长箱(2)、地下水位调节系统和供水系统相连接；地下水位调节系统包括水位观察调节管(7)和水位调节阀(6)，供水系统包括水箱(11)和供水管(9)；
植物生长箱(2)为一上端开口、下端密闭的容器，于容器底部铺设有滤水层，在滤水层上铺设有土壤至容器上开口端；于容器的滤水层内设有筛管供水管(3)，所述筛管供水管(3)一端密闭，另一端经供水管与水箱的出水口相连接，于供水管(9)上设有供水阀门(8)，筛管供水管(3)的管壁上开设有1个以上的通孔作为出水孔，且于筛管供水管(3)的外管壁上包裹有纱网；水箱(11)内的水依靠重力流入植物生长箱内；
水位观察调节管(7)为一竖直设置的两端开口的直管，其下端口与供水管相连接通，水位观察调节管(7)的下端口处于滤水层上表面下方；
水位调节阀(6)为浮力阀或浮球阀，浮力阀或浮球阀的浮漂通过线绳悬垂于水位观察管内。
2.根据权利要求1所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：植物生长箱(2)规格设置矩形箱体，材质为厚度4mm以上的铁皮或水泥墙体。
3.根据权利要求1所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：所述植物生长箱(2)底铺设滤水层，滤水层为20cm以上厚度的砂石层，砂石的粒径为1-2cm；在砂石层上铺设有实验土壤至箱体上沿。
4.根据权利要求1所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：所述植物生长箱的箱体内一侧面下部距离底部3-5cm处，设置箱体筛管供水管(3)，管径10-15cm，管体上设置有出水孔，孔径3-5mm，管体外包扎纱网；
所述筛管供水管(3)一端设置有堵头，另一端与供水管(9)相连通，供水管通过供水阀门(8)与水箱连接。
5.根据权利要求1所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：所述地下水位调节系统包括水位观察调节管(7)和水位调节阀(6)，水位观察调节管(7)垂直设置于平行于植物生长箱底部的供水管(9)上，其下开口端与供水管(9)相连通，水位观察管的上沿(是指上开口端，上端开口与大气相连)高度超过生长箱上沿(是指上开口端)，水位观察管上开口端设置水位调节阀(6)支架，支架上设有辊轴(5)，水位调节阀通过浮力阀控制，浮力阀浮漂通过线绳悬(4)垂于水位观察管内，水位下降时，因重力作用引发浮力阀向下运动，触发开启供水阀门的信号；水位升高时，因浮力作用引发浮力阀向上运动，触发关闭供水阀门的信号。
6.根据权利要求5所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：浮漂为浮子或浮球。
7.根据权利要求1或5所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：所述水位观察调节管(7)为透明钢化玻璃管。
8.根据权利要求1所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：水箱(11)的出水口设置于水箱底部或下部，水箱内水面高度高于出水口，出水口的高度高于植物生长箱上开口端50-100cm。
9.根据权利要求1所述的可调节地下水位深度的植物生长箱，其特征在于：于与筛管供水管连接的供水管上设置有释水阀门(10)，释水阀门(10)的进出水口轴线、筛管 供水管轴线、以及释水阀门(10)与筛管供水管(3)之间的供水管轴线处于同一水平面上。
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| CN201620009268.6U CN205567201U (zh) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | 一种可调节地下水位深度的植物生长箱 |
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| CN (1) | CN205567201U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106941947A (zh) * | 2016-01-06 | 2017-07-14 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种可调节地下水位深度的植物生长箱 |
| CN107121533A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-01 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种模拟地表水位变化及干湿交替的试验装置及其使用方法 |
| CN108459142A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-08-28 | 中国林业科学研究院林业新技术研究所 | 一种能够自动控制水位的生态模拟装置 |
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2016
- 2016-01-06 CN CN201620009268.6U patent/CN205567201U/zh not_active Expired - Fee Related
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