CN206671328U - 一种原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可不破坏土壤结构，原位采集土壤异位批量进行土柱模拟，同时可以收集土壤径流液、渗漏液的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置。该装置包括供水器、蠕动泵、降雨筛、土柱桶、底座盖、有孔塞、无孔塞、导管和集水器，蠕动泵两端通过软管分别与供水器和降雨筛相连，降雨筛置于土柱桶的上方，底座盖置于土柱桶的下方并可与土柱桶紧密盖合，底座盖的中心设置有渗漏口，土柱桶的侧壁上设置有多个不同高度的径流口，有孔塞和无孔塞与渗漏口或各径流口尺寸相适应，渗漏口通过有孔塞连接导管后与集水器相连，径流口分别通过有孔塞连接导管后与各个集水器相连，无孔塞设置于不使用的径流口处。采用该装置可容易地计算出单位时间、单位面积内的径流液或渗漏液的量。

Description

一种原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置

技术领域

本实用新型涉及土壤径流液、渗漏液收集装置，特别涉及用于在模拟降雨时收集田间土壤径流液和渗漏液的收集装置。该装置主要用于土壤科学、环境科学中面源污染物迁移、转化等研究。

背景技术

随着工业废水和城市生活污水等点源污染得到有效控制，农业面源污染已经取代点源成为水环境污染的最重要来源。第一次全国污染源普查资料显示，在我国主要污染物排放量中，农业源占大部分，我国农业生产排放的COD、氮、磷等主要污染物量，已远超过工业与生活源，成为污染源之首，其中COD排放量占总量的46%以上，磷、氮占50%以上。太湖、昆明的滇池、巢湖地区污染的总氮和总磷约有77 %和33 %、46 %和53 %、70%和50%来自农业面源；大理洱海流域非点源氮、磷污染负荷分别占流域污染负荷的97.1%和92.5%。在农业生产过程中，化肥等农用物资的不合理和过量使用，在降水或灌溉过程中，污染物通过农田地表径流和地下渗透进入附近水体。

目前国内外用于了解农田氮磷流失过程的研究方法主要有野外实地监测和人工模拟实验。由于农田氮磷流失的发生具有间歇性、突发性，存在许多不确定因素，因此实地监测劳动强度大、周期长；而且年际间降雨条件会有较大差异，造成监测结果不尽相同，影响流失负荷的估算精度。野外实地监测仍是农田氮磷流失研究中不可缺少的手段，但多数情况下仅作为一种辅助手段，主要用于各类模型的验证和模型参数的校正以及流失规律的认识。

很多情况下是通过人工模拟实验研究农田氮磷养分的流失特征，采取的方法有农田径流池或渗漏池实验，土柱、土盒或渗漏池、径流池等实验装置与人工模拟降雨器结合。这类方法根据养分流失的影响因素来设计试验方案，研究各个因素量或方式的变化对径流和渗漏流失方式中流失量的影响以及流失养分形态组成的影响(包括水溶性、颗粒态及有机态的影响)。目前较多地集中在不同施肥量，或采用模拟降雨的不同雨强对流失量和流失形态的影响。

通过人工模拟降雨的方法，可以缩短氮磷养分流失的监测时间，从而很快地对具体点位的养分移动进行监测。综观前人研究成果，目前的模拟淋溶装置主要为两种情况，第一，固定在室内，室内模拟降雨试验多采用回填土柱的方法，回填土因扰动而影响土壤结构，难以了解田间真实的氮磷流失状况，这影响了实验的实地代表性；第二，室外模拟降雨，受动力和供水的制约，有的降雨器体积也比较庞大，安装复杂，试验点位固定难以移动，因此难以增加研究点位，不利于批量实验的开展。

国家专利局已公开的专利号为CN200986456Y的土壤径流液、渗漏液收集装置，主要用于田间原位收集径流液或渗漏液，移动性较差，受到周围场地、动力、供水和气候等因素影响较大，不利于批量模拟实验的开展。

实用新型内容

为解决上述现有技术的问题，本实用新型提供了一种可以原位采集土壤，异位批量进行土柱模拟，同时可以收集土壤径流液、渗漏液的实验装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，该装置由模拟降雨系统和液体收集系统组成；

所述模拟降雨系统包括供水器（1）、蠕动泵（2）和降雨筛（4）；

所述液体收集系统包括土柱桶（6）、底座盖（13）、有孔塞、无孔塞、导管和集水器；

所述的蠕动泵（2）两端通过软管（3）分别与供水器（1）和降雨筛（4）相连；所述降雨筛置于土柱桶（6）的上方；所述底座盖（13）置于土柱桶（6）的下方并可与所述土柱桶（6）紧密盖合；所述底座盖（13）的中心设置有底部渗漏口（12）；所述土柱桶的侧壁上设置有多个不同高度的径流口和渗漏口，其中最上端的为第一径流口；所述的有孔塞和无孔塞与各渗漏口或各径流口尺寸相适应；所述底部渗漏口（12）通过有孔塞连接导管后与集水器相连；所述径流口和渗漏口分别通过有孔塞连接导管后与各个集水器相连；所述无孔塞设置于不使用的径流口和渗漏口处。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述供水器（1）为一定容量的塑料桶。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述蠕动泵（2）为多通道蠕动泵，出液口并联有多条软管。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述降雨筛（4）由PVC 管和降雨筛面（5）组成，所述PVC管内径比所述土柱桶（6）外径略大，高度约8cm左右，降雨筛面（5）位于PVC管接近底部处1-2cm处，以保证降雨筛放在土柱桶上不会发生偏离掉落。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述降雨筛（4）上纵横排列多孔，孔间距 2cm，孔径为2mm左右。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述降雨筛（4）的筛面粘附胶皮，所述胶皮可被针头刺破，根据雨强、降雨密度需要，用针头选择性的刺破部分筛孔胶皮，以便水从孔中穿过，通过蠕动泵及筛上排水孔控制雨强。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述土柱桶（6）的直径为30-50cm，下端开口且设有刃部。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述的第一径流口距土柱桶（6）顶端的垂直距离为5cm左右。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述径流口或渗漏口或底部渗漏口（12）的直径为2cm。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，所述多个径流口和渗漏口以第一径流口为基点向下向右排列。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，在原位采集土壤，并将所述底座盖（13）与土柱桶（6）盖合后，可通过胶水密封所述底座盖（13）与土柱桶（6）的接触部位。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置的特征还在于，集水器，一般为具有一定容量的敞口塑料瓶，该集水器置于上述导管开口端的下方。

模拟降雨系统：其中供水器（1），一般为具有一定容量的塑料桶，用于提供模拟降雨所需水；蠕动泵（2），一般为多通道蠕动泵，用于定量定速地将供水器中的水转移到降雨筛（4）中，通过调节泵速来控制供水速度；降雨筛（4），由一定内径的 PVC 管、降雨筛面组成，PVC管内径比所述液体收集系统中土柱桶外径略大，降雨筛位于PVC管接近底部处，筛上纵横排列多孔，筛面粘附胶皮，根据雨强、降雨密度需要，用针头刺破胶皮，以便水从孔中穿过，通过蠕动泵及筛上排水孔控制雨强。

液体收集系统：其中土柱桶（6）为桶状，采集土壤时，上下两端完全开口，土壤采集完毕加上底座盖（13）并在桶周进行密封，以确保底部渗滤液从指定渗滤口流出。在该桶状的土柱桶侧壁上不同高度处设有若干径流口和渗漏口，用于接收不同土层的渗漏液或径流液；底座盖（13），采集完土壤后，在底部加盖底座盖（13），底座盖中间留有底部渗漏口（12），以便收集土柱最底端的渗滤液；塞子，分为无孔塞和有孔塞，无孔塞用于将不需要收集液体的径流口或渗漏口进行封闭，有孔塞用于连接导管和径流口或渗漏口，以便收集液体；

导管，一般为硬质塑料管，一端插入有孔塞内部，一端置于土柱桶外部连接集水器，用于将土柱桶内的径流液或渗漏液导入集水器；集水器，一般为具有一定容量的敞口塑料瓶，该集水器置于上述导管开口端的下方，用于收集来自上述土柱桶的径流液或渗漏液。

本装置可用于在模拟降雨或者降雨时收集土壤的径流液或渗漏液，以计算在不同降雨强度下单位时间、单位面积径流液或渗漏液的量，进一步研究各个因素量或方式的变化对径流和渗漏流失方式中流失量以及流失养分形态组成的影响。

附图说明：

图1是本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置结构示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置结构示意图。以下参照附图对本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置进行详细说明。

本实用新型的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置由模拟降雨系统和液体收集系统组成。模拟降雨系统包括：供水器（1）、蠕动泵（2）和降雨筛（4）；液体收集系统包括：土柱桶（6）、底座盖（13）、有孔塞、无孔塞、导管和集水器。

所述的蠕动泵（2）两端通过软管（3）分别与供水器（1）和降雨筛（4）相连；所述降雨筛置于土柱桶（6）的上方；所述底座盖（13）置于土柱桶（6）的下方并可与所述土柱桶（6）紧密盖合；所述底座盖（13）的中心设置有底部渗漏口（12）；所述土柱桶的侧壁上设置有多个不同高度的径流口（8）、（9）和渗漏口（10）、（11）、（12），其中最上端的为第一径流口（8）；所述的有孔塞和无孔塞与各渗漏口或各径流口尺寸相适应；所述底部渗漏口（12）通过有孔塞连接导管后与集水器相连；所述径流口和渗漏口分别通过有孔塞连接导管后与各个集水器相连；所述无孔塞设置于不使用的径流口和渗漏口处。

所述供水器（1）为一定容量的塑料桶。

所述蠕动泵（2）为多通道蠕动泵，出液口并联有多条软管。

所述降雨筛（4）由PVC 管和降雨筛面（5）组成，所述PVC管内径比所述土柱桶（6）外径略大，高度约8cm左右，降雨筛面（5）位于PVC管接近底部处1-2cm处。

所述降雨筛（4）上纵横排列多孔，孔间距 2cm，孔径为2mm左右。

所述降雨筛（4）的筛面粘附胶皮，所述胶皮可被针头刺破，根据雨强、降雨密度需要，用针头选择性的刺破部分筛孔胶皮，以便水从孔中穿过，通过蠕动泵及筛上排水孔控制雨强。

所述土柱桶（6）的直径为30-50cm，下端开口且设有刃部。

所述的第一径流口距土柱桶（6）顶端的垂直距离为5cm左右。

所述径流口或渗漏口或底部渗漏口（12）的直径为2cm。

所述多个径流口和渗漏口以第一径流口为基点向下向右排列。

该装置使用时，将土柱桶（6）开刃的一端朝下，用胶皮锤将土柱桶（6）平稳砸入土壤中，土壤表面（7）与第一径流口（8）齐平，取出土柱桶外侧土壤，用开刃的钢板，沿着土柱桶底部水平插入，将整个土柱桶包括桶内土壤完全移出，将土柱桶倾斜一定角度，盖上底座盖（13），移动至一定高度的支架上面，将底座盖（13）与土柱桶（6）接触处用胶水进行密封，以防止液体从底座周边流出。

将降雨筛（4）放置在土柱桶（6）上面，根据实验需要，模拟降雨前用针头将降雨筛面（5）上的胶皮戳破，将蠕动泵（2）的软管（3）一端放在降雨筛上面，另一端放入供水器（1）中，打开蠕动泵（2），通过泵速调节来控制降雨强度。

根据不同试验目的，分别对各个径流口（8）、（9）和渗漏口（10）、（11）和底部渗漏口（12）塞上有孔塞或无孔塞。模拟降雨进入土柱桶内的土壤，经过一系列的土壤水运动过程，可通过径流口（8）、（9）或渗漏口（10）、（11）和底部渗漏口（12）排出；排出的土壤水通过导管（14）、（16）汇集到集水器（15）、（17）。径流口可以收集不同时间段内的径流液，不同高度的渗漏口则可收集各土层的渗漏液。

为了便于说明，本实用新型公开了上述实施方式，但是在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种尺寸可以做相应的替换、变化和修改。

Claims (10)

1.一种原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，该装置由模拟降雨系统和液体收集系统组成；

所述模拟降雨系统包括供水器（1）、蠕动泵（2）和降雨筛（4）；

所述液体收集系统包括土柱桶（6）、底座盖（13）、有孔塞、无孔塞、导管和集水器；

所述的蠕动泵（2）两端通过软管（3）分别与供水器（1）和降雨筛（4）相连；所述降雨筛置于土柱桶（6）的上方；所述底座盖（13）置于土柱桶（6）的下方并可与所述土柱桶（6）紧密盖合；所述底座盖（13）的中心设置有底部渗漏口（12）；所述土柱桶的侧壁上设置有多个不同高度的径流口和渗漏口，其中最上端的为第一径流口；所述的有孔塞和无孔塞与各渗漏口或各径流口尺寸相适应；所述底部渗漏口（12）通过有孔塞连接导管后与集水器相连；所述径流口和渗漏口分别通过有孔塞连接导管后与各个集水器相连；所述无孔塞设置于不使用的径流口和渗漏口处。

2.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述蠕动泵（2）为多通道蠕动泵，出液口并联有多条软管。

3.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述降雨筛（4）由PVC 管和降雨筛面（5）组成，所述PVC管内径比所述土柱桶（6）外径大，高度为8cm，降雨筛面（5）位于PVC管接近底部1-2cm处。

4.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述降雨筛（4）上纵横排列多孔，孔间距 2cm，孔径为2mm。

5.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述降雨筛（4）的筛面粘附胶皮，所述胶皮可被针头刺破。

6.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述土柱桶（6）的直径为30-50cm，下端开口且设有刃部。

7.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述的第一径流口距土柱桶（6）顶端的垂直距离为5cm。

8.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述径流口或渗漏口或底部渗漏口（12）的直径为2cm。

9.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，所述多个径流口和渗漏口以第一径流口为基点向下向右排列。

10.如权利要求1所述的原位土壤采集异位模拟土柱淋溶装置，其特征在于，在原位采集土壤，并将所述底座盖（13）与土柱桶（6）盖合后，可通过胶水密封所述底座盖（13）与土柱桶（6）的接触部位。