CN219201268U - 一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，涉及水文地质学和土壤物理学领域，包括试验箱、测量杯和加注瓶，试验箱的中央的上方设置有污水管，污水管的两侧分别设置有等间距排布的清水管，试验箱的下方设置有等间距排布的出水管，试验箱与测量杯通过出水管连接，出水管包括直角管一和直角管二，直角管二的一端与直角管一旋转密封连接，另一端与测量杯旋转密封连接；加注瓶为密封瓶，加注瓶下端连接有蒸发补水管，蒸发补水管伸入到测量杯内，加注瓶通过蒸发补水管向测量杯内补水，且保持水位始终位于蒸发补水管的下端口高度。本实用新型实现了污染源对包气带污染范围、污染程度的测定，具有很大的理论意义和实际意义。

Description

一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置

技术领域

本实用新型属于水文地质学和土壤物理学领域，尤其涉及一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置。

背景技术

包气带是水文循环中重要的环节之一，大气降水或灌溉水通过包气带入渗补给地下水，浅层地下水通过包气带向地表蒸发；同时地表污染物通过包气带进入含水层，从而污染地下水，对人民生活安全造成威胁，因此开展包气带水分运移机理具有重要的理论和实际意义。

目前而言，水污染引起的土壤污染越来越严重，污水通过包气带渗入地下，因此开展污水对包气带的污染范围和污染程度的研究很有必要。

实用新型内容

为了实现污水对包气带污染范围和污染程度的研究，本实用新型提供一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，本实用新型能够模拟大气降水或灌溉水通过包气带入渗补给地下水量的测定，能够实现污染源对包气带污染范围、污染程度的测定，具有很大的理论意义和实际意义。

本实用新型提供的技术方案是：一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，包括用于盛装模拟包气带土壤的试验箱，用于盛放入渗补给水的测量杯，以及用于盛放蒸发补给水的加注瓶；试验箱的中央的上方设置有污水管，污水管的两侧分别设置有等间距排布的清水管，保持污水管和清水管的流量相等，从而模拟大气降水或者灌溉水的降水条件；试验箱的下方设置有等间距排布的出水管，试验箱与测量杯通过出水管连接，出水管上设置有控制阀，打开控制阀，将获得距离污染源不同距离的入渗水，通过测量不同距离入渗水中污染物的含量，来了解污染范围和污染程度；所述的出水管包括直角管一和直角管二，直角管一的竖直部分与试验箱相连，因此，直角管一保持固定不动，直角管二的水平部分与测量杯旋转密封连接，在测量杯不动的情况下，直角管二可相对转动，直角管一的水平部分与直角管二的竖直部分通过旋转密封连接，测量杯不仅作为盛接入渗水的容器，还作为蒸发补给的平衡容器，起到两方面的作用；所述的加注瓶为密封瓶，加注瓶下端连接有蒸发补水管，蒸发补水管伸入到测量杯内，根据大气压强原理，加注瓶通过蒸发补水管向测量杯内补水，且保持水位始终位于蒸发补水管的下端口高度。

作为进一步的技术方案是：所述的测量杯和加注瓶内分别设置有位移传感器，所述的测量杯下端设置有取样管。

作为进一步的技术方案是：所述的测量杯上方设置有排空口。

作为进一步的技术方案是：所述的加注瓶内设置有竖向设置的扰流管，扰流管上下两端开口且均不与加注瓶密封连接，扰流管的下端口位于蒸发补水管下方，所述的位移传感器位于扰流管内。扰流管与加注瓶内壁之间设置有散气网，散气网位于蒸发补水管的上方。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型在试验箱的中央设置污水管，模拟污染源；在污水管的两侧设置等间距排布的清水管，模拟大气降水或灌溉水；再在试验箱的底部设置等间距排布的入渗水的出水管，通过对测量杯内入渗水量测定，入渗水内污染物质浓度测量，能够获知三方面数据，分别是：大气降水或灌溉水对包气带的入渗补给量、污水对包气带的污染范围、污染程度。

2.本实用新型出水管的两个直角管可转动的设计，使得测量杯不仅作为盛接入渗水的容器，还作为蒸发补给的平衡容器，起到两方面的作用。

3.本实用新型中的加注瓶向测量杯供水采用大气压强原理，瓶内水柱产生的压强远小于外界大气压，当蒸发补水管浸入水中时，蒸发补水管内外的气压相等，水维持此高度不会继续流出，当测量杯内水位下降到蒸发补水管口刚漏出水面时，空气可以从蒸发补水管口进入加注瓶内，使瓶内压强大于外面大气压强，瓶内的水就会流出，直至蒸发补水管口内外压强相等，在结果上讲，形成了自动补水的效果。

4.由于补水过程中会有空气进入加注瓶内，每一次进入空气都会引起加注瓶内水位扰动，影响液位传感器的测量准确性，本实用新型中的扰流管有效的降低了测量误差，加之在加注瓶内设计的散气网，将大气团打散成为小气团，有效降低瓶内水位的扰动，大幅提升液位传感器的测量准确性。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型在大气降水补给测试时的侧视图。

图3是本实用新型在潜水蒸发测试时的侧视图。

图4是本实用新型的俯视图。

图中：1、清水管；2、污水管；3、试验箱；4、三参数传感器；5、测量杯；6、位移传感器；7、直角管一；8、直角管二；9、排空口；10、取样管；11、蒸发补水管；12、加注瓶；13、扰流管；14、散气网。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-4所示，本实施例包括用于盛装模拟包气带土壤的试验箱3，用于盛放入渗补给水的测量杯5，以及用于盛放蒸发补给水的加注瓶12。

试验箱3的中央的上方设置有污水管2，污水管2的两侧分别设置有等间距排布的清水管1，保持污水管2和清水管1的流量相等，从而模拟大气降水或者灌溉水的降水条件。

试验箱3的下方设置有等间距排布的出水管，试验箱3与测量杯5通过出水管连接，出水管上设置有控制阀，打开控制阀，获取距离污染源不同距离的入渗水；通过测量杯5内位移传感器6来测量来自大气降水的补给量；在通过取样管10进行取样，通过化学实验的方式测定各个测量杯5内污染物的含量，来了解污染范围和污染程度。

如图2和图3所示，出水管包括直角管一7和直角管二8，直角管一7的竖直部分与试验箱3相连，所以直角管一7保持固定不动；直角管二8的水平部分与测量杯5旋转密封连接，在测量杯5不动的情况下，直角管二8可相对转动，直角管一7的水平部分与直角管二8的竖直部分通过旋转密封连接，所以直角管二8是可以转动的。在进行大气降水补给量试验时，将直角管二8转至图2所示的位置，此时的测量杯5位于试验箱3下方，试验箱3内的入渗水在重力作用下进入测量杯5。在进行潜水蒸发量试验时，将直角管二8转至图3所示的位置，此时的测量杯5高度与试验箱3高度有重合，测量杯5可作为蒸发补给的水位平衡容器来使用。同时，水位平衡容器数量的增加有利于保证模拟包气带水份均匀且充足。

所述的加注瓶12为密封瓶，加注瓶12下端连接有蒸发补水管11，蒸发补水管11伸入到测量杯5内，根据大气压强原理，瓶内水柱产生的压强远小于外界大气压，当蒸发补水管11浸入水中时，蒸发补水管11内外的气压相等，水维持此高度不会继续流出，当测量杯5内水位下降到蒸发补水管11口刚漏出水面时，空气可以从蒸发补水管11口进入加注瓶12内，使瓶内压强大于外面大气压强，瓶内的水就会流出，直至蒸发补水管11口内外压强相等，在结果上讲，形成了自动补水的效果。

测量杯5和加注瓶12内分别设置有位移传感器6，位移传感器6用于测量水位高度，在结合测量杯5和加注瓶12的固有内径，能够求得体积变化。

试验箱3内各个测试层设置有三参数传感器4和负压传感器。

测量杯5上方设置有排空口9，即在测量杯5上方留有一个空气平衡孔，平衡孔较小，能减少测量杯5内水分的蒸发，使测量数据更准确。

由于补水过程中会有空气进入加注瓶12内，每一次进入空气都会引起加注瓶12内水位扰动，影响液位传感器的测量准确性，为了降低瓶内水位扰动，在加注瓶12内设置有竖向设置的扰流管13，扰流管13上下两端开口且均不与加注瓶12密封连接，这样能够保证扰流管13内水位与加注瓶12水位一致，扰流管13的下端口位于蒸发补水管11下方，进入加注瓶12内的空气之间从扰流管13外上升，不会对扰流管13内的水位产生影响，所述的位移传感器6位于扰流管13内。

扰流管13与加注瓶12内壁之间设置有散气网14，散气网14位于蒸发补水管11的上方，进入的空气通过散气网14后，将大团空气打散成为小气泡，从而也能够降低加注瓶12的水位波动，也有利于提升测量精度。

Claims (5)

1.一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，包括用于盛装模拟包气带土壤的试验箱(3)和用于盛放入渗补给水的测量杯(5)和用于盛放蒸发补给水的加注瓶(12)，其特征在于：试验箱(3)的中央的上方设置有污水管(2)，污水管(2)的两侧分别设置有等间距排布的清水管(1)，试验箱(3)的下方设置有等间距排布的出水管，试验箱(3)与测量杯(5)通过出水管连接，出水管上设置有控制阀；所述的出水管包括直角管一(7)和直角管二(8)，直角管一(7)的竖直部分与试验箱(3)相连，直角管二(8)的水平部分与测量杯(5)旋转密封连接，直角管一(7)的水平部分与直角管二(8)的竖直部分通过旋转密封连接；所述的加注瓶(12)为密封瓶，加注瓶(12)下端连接有蒸发补水管(11)，蒸发补水管(11)伸入到测量杯(5)内，加注瓶(12)通过蒸发补水管(11)向测量杯(5)内补水，且保持水位始终位于蒸发补水管(11)的下端口高度。

2.根据权利要求1所述的一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，其特征在于：所述的测量杯(5)和加注瓶(12)内分别设置有位移传感器(6)，所述的测量杯(5)下端设置有取样管(10)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，其特征在于：所述的测量杯(5)上方设置有排空口(9)。

4.根据权利要求2所述的一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，其特征在于：所述的加注瓶(12)内设置有竖向设置的扰流管(13)，扰流管(13)上下两端开口且均不与加注瓶(12)密封连接，扰流管(13)的下端口位于蒸发补水管(11)下方，所述的位移传感器(6)位于扰流管(13)内。

5.根据权利要求4所述的一种模拟土壤包气带水分运移的试验装置，其特征在于：扰流管(13)与加注瓶(12)内壁之间设置有散气网(14)，散气网(14)位于蒸发补水管(11)的上方。

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