CN216050939U

CN216050939U - 一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置

Info

Publication number: CN216050939U
Application number: CN202122234870.3U
Authority: CN
Inventors: 陈安强; 付斌; 王攀磊; 胡万里; 耿川雄; 闫辉
Original assignee: Institute of Agricultural Environment and Resources of Yunnan Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Agricultural Environment and Resources of Yunnan Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2031-09-15

Abstract

本实用新型涉及一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置，属于农业环境技术领域，本实用新型包括淋溶管内铺设两层尼龙网，两层尼龙网之间铺设一层滤砂；淋溶管一侧与弯管连接，弯管底部通过进水管与淋溶液收集管连接，淋溶液收集管的底部设有汇流槽；液位计置于汇流槽底部，并与控制和记录系统连接；控制和记录系统一端与电机连接，另一端与供电设备连接。电机与水泵通过导线连接，水泵进水口连接抽水管，出水口通过五通管连接保温箱中的取样管和外排管，取样管下方设有取样瓶。本实用新型通过安装液位计、控制和记录系统，可根据设定好的液位高度控制水泵与电机的连接或断开，无需人工值守且可确保淋溶液得到准确的测量和及时收集保存。

Description

一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置

技术领域

本实用新型属于农业环境技术领域，具体的说，涉及一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置。

背景技术

近几十年来，氮磷化肥施用确保了我国粮食产量的连年递增，但是随着氮磷化肥的过量、不合理施用，使得我国氮肥的利用率仅为30%-35%，磷肥的利用率仅为20%，不仅造成了资源浪费，也造成了严重的环境问题。农田氮磷随地表径流进入河湖水体造成了水体富营养化，随地下淋溶进入地下水，造成地下水硝酸盐超标等环境问题，直接或间接威胁生态环境安全和人体健康。

农田土壤氮磷损失过程中淋溶损失是重要途径之一，土壤氮磷在降雨或灌溉作用下，耕层土壤中氮磷淋失出根区使作物不能吸收，并造成氮磷在耕层以下土壤剖面中大量累积，直至迁移进浅层地下水中，造成浅层地下水中氮磷的污染。硝态氮的淋溶损失率远高于径流损失率，特别是在孔隙较大、质地疏松的土壤剖面尤为突出。因此，准确监测土壤氮磷淋溶损失情况对正确量化土壤氮磷的循环过程和评估氮磷流失的环境风险具重大意义。

目前，用于农田土壤氮磷淋溶监测和取样的装置，大多都需要工作人员在降雨或灌溉后不定时的去现场观测是否有淋溶液渗出，通过人工观测淋溶液出液情况，然后抽取淋溶液保存样品和记录其体积，此方法费工、费时，且出现淋溶液渗出后无法及时监测、取样等问题，易造成计量偏差。而且为了埋设收集装置，土层被挖开，淋溶液收集管上方的土层常被扰动，影响淋溶量。因此，有必要提供一种原位未扰动土层土壤氮磷淋溶液取样和监测的自动化装置。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置，通过安装液位计、控制和记录系统，可根据设定好的液位高度控制水泵与电机的连接或断开，实现对土壤淋溶液的自动取样、水位的自动记录、样品取完后多余淋溶液的自动外排，无需人工值守且可确保淋溶液得到准确的测量和及时收集保存。

为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

所述的自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置包括淋溶管1、尼龙网2、滤砂3、弯管4、进水管5、淋溶液收集管6、汇流槽7、液位计8、控制和记录系统9、电机10、供电设备11、水泵12、抽水管13、保温箱14、取样管15、外排管16和取样瓶17；所述的淋溶管1内铺设两层尼龙网2，两层尼龙网2之间铺设一层滤砂3；所述淋溶管1一侧与弯管4连接，另一侧封口；所述弯管4底部通过进水管5与淋溶液收集管6连接，淋溶液收集管6的底部设有汇流槽7；所述液位计8位于淋溶液收集管6底部的汇流槽7内，并与控制和记录系统9连接；所述控制和记录系统9一端与电机10连接，另一端与供电设备11连接。所述电机10与水泵12通过导线连接，水泵12进水口连接抽水管13，出水口通过五通管连接保温箱14中的取样管15和外排管16，取样管15下方设有取样瓶17。

作为优选，所述的每根取样管15以及外排管16上均设有自动控制阀18，自动控制阀18与控制和记录系统9连接。

作为优选，所述的供电设备11包括太阳能板19和蓄电池20，所述太阳能板19与蓄电池20连接，蓄电池20与控制和记录系统9连接。

作为优选，所述的取样管15根数与保温箱14中取样瓶17的个数一致。

本实用新型的有益效果：

本实用新型装置结构简单，主要的收集和贮存装置等都可用现有的PVC管加工而成，方便快捷。特别是淋溶管上方土层未扰动，利于淋溶液的收集。并通过液位计、控制和记录系统控制水泵与电机的连接或断开，从而实现自动记录淋溶液收集管内水位的高度、取样时间和自动采集土壤淋溶液水样和外排剩余的淋溶液，以便用于取水、记录，并且不需人工不定时值守，解决了人工取样时间难以准确把握的问题，可确保淋溶液得到准确的收集、测量和及时保存，对正确定量土壤氮磷循环过程及评估其环境风险具重大意义。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中，1-淋溶管、2-尼龙网、3-滤砂、4-弯管、5-进水管、6-淋溶液收集管、7-汇流槽、8-液位计、9-控制和记录系统、10-电机、11-供电设备、12-水泵、13-抽水管、14-保温箱、15-取样管、16-外排管、17-取样瓶、18-自动控制阀、19-太阳能板、20-蓄电池。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1所示，所述的自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置包括淋溶管1、尼龙网2、滤砂3、弯管4、进水管5、淋溶液收集管6、汇流槽7、液位计8、控制和记录系统9、电机10、供电设备11、水泵12、抽水管13、保温箱14、取样管15、外排管16和取样瓶17。淋溶管1是由现有PVC管制成的“凹”字型的容器，管内铺设两层尼龙网2，两层尼龙网2之间铺设一层滤砂3，可阻止土壤颗粒通过，只允许淋溶液通过。淋溶管1一侧与PVC管制成的弯管4连接，另一侧密封。弯管4底部通过进水管5与PVC管制成的淋溶液收集管6连接，淋溶液收集管6的底部设有PVC管制成的汇流槽7，液位计8位于汇流槽7内，并与控制和记录系统9连接。抽水管13和液位计8放入汇流槽7底部，能够准确测量渗流量和确保一次淋溶液监测完成后，能够通过外排管16排干淋溶液收集管内所有的淋溶液，等待下一次淋溶液的收集。

控制和记录系统9一端与电机10连接，另一端与供电设备11连接。电机10与水泵12通过导线连接，水泵12进水口连接抽水管13，出水口通过五通管接头连接保温箱14中的取样管15和外排管16。保温箱14可使取样瓶17中淋溶液的温度保持不变，确保样品质量。取样管15下方设有取样瓶17。每根取样管15上和外排管16均设有自动控制阀18，自动控制阀18与控制和记录系统9连接，便于控制阀门开、关。控制和记录系统9与供电设备11连接，供电设备11包括太阳能板19和蓄电池20，太阳能板19与蓄电池20连接，蓄电池20与控制和记录系统9连接，用于提供控制和记录系统9用电，利用清洁能源太阳能发电，节能环保。取样管15根数与保温箱14中取样瓶17的个数一致，设置3根取样管15和3个取样瓶17。

本实用新型的工作过程：

从地表挖好一定深度的土坑，土坑深度与淋溶液收集管6基本一致；距离地表一定深度，从土坑的侧面挖掘放置淋溶管1的水平略向上倾斜的土坑，此土坑大小与淋溶管1大小一致。将铺设好尼龙网2和滤砂3的淋溶管1放置在挖好的水平略向上倾斜的土坑内，这样淋溶管1上方的土层未被扰动，确保准确收集淋溶液。再将淋溶液收集管6竖直放置在挖好的土坑内，随后将挖出的土按原土层回填覆盖。然后在控制和记录系统9内设置淋溶液收集管6内的最高目标水位、取样水量和最低目标水位，通过液位计8自动监测淋溶液收集管6内的水位变化，并进行数据记录，待淋溶液收集管6内的水位到达目标水位后，通过液位计8向控制和记录系统9发送液位目标信号，控制和记录系统9收到液位目标信号后驱动电机10和水泵12，通过抽水管13和取样管15向取样瓶15中抽取淋溶液，打开一根取样管15上的自动控制阀18，达到目标取样量后，控制和记录系统9接收信号关闭这根取样管15上的自动控制阀18，并打开外排管16上的自动控制阀18，抽取淋溶液收集管6内的多余淋溶水，排至地表。待水位到设定的最低目标水位时，通过控制和记录系统9发送信号，自动关闭电机10，等待下一次淋溶液的记录和收集。下一次抽取淋溶液时，打开另一根取样管15上的自动控制阀18，向另一个取样瓶17中抽取淋溶水，达到目标取样量后，关闭这根取样管15上的自动控制阀18，打开外排管16上的自动控制阀18，排出多余的淋溶水，第三次抽取时步骤如上两次，如此反复。待保温箱14中的所有取样瓶17用完后，可以将取样瓶17带回实验室化验，重新更换新一批取样瓶17即可。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置，其特征在于：所述的自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置包括淋溶管（1）、尼龙网（2）、滤砂（3）、弯管（4）、进水管（5）、淋溶液收集管（6）、汇流槽（7）、液位计（8）、控制和记录系统（9）、电机（10）、供电设备（11）、水泵（12）、抽水管（13）、保温箱（14）、取样管（15）、外排管（16）和取样瓶（17）；所述的淋溶管（1）内铺设两层尼龙网（2），两层尼龙网（2）之间铺设一层滤砂（3）；所述淋溶管（1）一侧与弯管（4）连接，另一侧封口；所述弯管（4）底部通过进水管（5）与淋溶液收集管（6）连接，淋溶液收集管（6）的底部设有汇流槽（7）；所述液位计（8）位于淋溶液收集管（6）底部的汇流槽（7）内，并与控制和记录系统（9）连接；所述控制和记录系统（9）一端与电机（10）连接，另一端与供电设备（11）连接；所述电机（10）与水泵（12）通过导线连接，水泵（12）进水口连接抽水管（13），出水口通过五通管连接保温箱（14）中的取样管（15）和外排管（16），取样管（15）下方设有取样瓶（17）。

2.根据权利要求1所述的一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置，其特征在于：所述的每根取样管（15）以及外排管（16）上均设有自动控制阀（18），自动控制阀（18）与控制和记录系统（9）通过导线连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置，其特征在于：所述的供电设备（11）包括太阳能板（19）和蓄电池（20），所述太阳能板（19）与蓄电池（20）连接，蓄电池（20）与控制和记录系统（9）连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种自动取样和监测未扰动土层的氮磷淋溶液装置，其特征在于：所述的取样管（15）根数与保温箱（14）中取样瓶（17）的个数一致。