一種模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，包括水箱、生長池、淹水進(jìn)水管和淹水出水管，進(jìn)行模擬地下水位試驗(yàn)時(shí)，將水箱放在合適高度,并通過水位控制器設(shè)定水箱內(nèi)的試驗(yàn)水位，當(dāng)生長池與水箱內(nèi)水位相平并達(dá)到設(shè)定的試驗(yàn)水位時(shí)，水位控制器停止供水，若生長池中地下水位下降，水位控制器重新供水；進(jìn)行降水水淹的模擬試驗(yàn)時(shí)，水位控制器設(shè)定水箱內(nèi)的試驗(yàn)水位為0水位，然后開啟供水直到生長池與水箱內(nèi)水位相平并達(dá)到設(shè)定的0水位，水位控制器停止供水，然后打開淹水進(jìn)水管和淹水出水管，當(dāng)生長池內(nèi)水淹高度達(dá)到要求時(shí)，關(guān)閉淹水進(jìn)水管和淹水出水管。本發(fā)明能夠自動(dòng)精確的控制地下水位及水淹深度情況。
【專利說明】一種模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種模擬地下水位變化及水淹的 試驗(yàn)裝置及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 海岸帶生態(tài)系統(tǒng)中各種生物對地下水位變化及淹水過程的響應(yīng)是生態(tài)學(xué)研究的 重要內(nèi)容之一，研究海岸帶生物對地下水位變化及水淹運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制將揭示海岸帶生物 的適應(yīng)與進(jìn)化規(guī)律，并有助于解釋海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的演變過程和規(guī)律，同時(shí)為海岸帶生物 的應(yīng)用研究提供一定的理論指導(dǎo)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在有關(guān)模擬地下水位變化及降水水淹對生 物生長影響的室內(nèi)、室外模擬研究中，主要還是依靠人工灌水和排水方式，這種不能夠準(zhǔn)確 計(jì)量不同水位及水淹條件下植物的生長狀況，造成了模擬結(jié)果的隨意性和不精確性。另外， 整個(gè)裝置的灌水和放水過程都依賴于人工操作，勞動(dòng)量大，操作也極為不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，能夠自動(dòng)精確 的控制地下水位及水淹深度變化情況。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，包括高度可調(diào)的水箱、生長池和排水 系統(tǒng)，淡水經(jīng)水箱流入生長池中，在所述水箱與供水系統(tǒng)相連的管路上設(shè)有調(diào)節(jié)水位的水 位控制器，所述水箱中的水位在水位平衡時(shí)與所述生長池內(nèi)土壤層中的地下水位相平，并 達(dá)到所述水位控制器設(shè)定的水位高度；在生長池的側(cè)壁上設(shè)有用于水淹試驗(yàn)的淹水進(jìn)水管 和淹水出水管。
[0006] 所述水箱上設(shè)有水箱進(jìn)水管和水箱出水管，所述水箱進(jìn)水管與供水系統(tǒng)相連，所 述水箱出水管與生長池相通。
[0007] 在水箱進(jìn)水管和水箱出水管上均設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整流量的控制閥，其中水 箱進(jìn)水管上的控制閥與所述水位控制器相連，所述水箱進(jìn)水管通過所述水位控制器控制開 啟或閉合。
[0008] 生長池之間設(shè)有中間過道，所述水箱通過支架設(shè)置于生長池之間的中間過道中。
[0009] 所述生長池的側(cè)壁底部設(shè)置有與水箱相連的生長池進(jìn)水管。
[0010] 所述淹水進(jìn)水管與裝置外部的供水系統(tǒng)相連通，所述淹水進(jìn)水管和淹水出水管安 裝在生長池的側(cè)壁上，且設(shè)置于生長池內(nèi)的土壤層上方，所述淹水進(jìn)水管和淹水出水管上 均設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整水流量的控制閥。
[0011] 所述排水系統(tǒng)包括控制閥、濾網(wǎng)和排水管道，其中排水管道與生長池相連通，且在 排水管道設(shè)置于生長池內(nèi)部的端部設(shè)有濾網(wǎng)，排水管道設(shè)置于生長池外部的一端設(shè)有控制 閥。
[0012] 在進(jìn)行模擬地下水位變化試驗(yàn)時(shí)，首先將水箱放在合適高度，并通過水位控制器 設(shè)定水箱內(nèi)的試驗(yàn)水位，然后開啟水箱進(jìn)水管使淡水經(jīng)水箱進(jìn)入到生長池中，當(dāng)生長池內(nèi) 的水位與水箱內(nèi)的水位相平，并達(dá)到水箱內(nèi)由水位控制器設(shè)定的試驗(yàn)水位時(shí)，此時(shí)水位控 制器便發(fā)出信號關(guān)閉水箱進(jìn)水管，使供水系統(tǒng)停止向水箱供水；當(dāng)生長池中地下水位降低 時(shí)，與該生長池相通的水箱內(nèi)水位也會(huì)隨著該生長池中地下水位的下降而下降，此時(shí)水位 控制器感應(yīng)到水箱中的水位下降并發(fā)出信號打開水箱進(jìn)水管，使供水系統(tǒng)重新經(jīng)水箱向生 長池供水，直到水位重新達(dá)到試驗(yàn)水位。
[0013] 進(jìn)行降水水淹的模擬試驗(yàn)時(shí)，首先將水箱放置到合適高度，并通過水位控制器設(shè) 定水箱內(nèi)的試驗(yàn)水位為與土壤層地表距離為0的0水位，然后開啟水箱進(jìn)水管，淡水經(jīng)水箱 進(jìn)入到生長池中，直到生長池內(nèi)水位與水箱內(nèi)水位相平，并達(dá)到水箱內(nèi)設(shè)定的0水位，此時(shí) 水位控制器發(fā)出信號關(guān)閉水箱進(jìn)水管，使供水系統(tǒng)停止向水箱供水，然后打開淹水進(jìn)水管 和淹水出水管，淡水經(jīng)淹水進(jìn)水管流入生長池形成水淹狀態(tài)，當(dāng)生長池內(nèi)水淹高度達(dá)到試 驗(yàn)要求高度時(shí)，關(guān)閉淹水進(jìn)水管和淹水出水管。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：
[0015] 1、本發(fā)明能有效的模擬不同的地下水位及不同水淹深度對植物生長的影響。
[0016] 2、本發(fā)明地下水位控制準(zhǔn)確，大大提高了試驗(yàn)的精確性。
[0017] 3、本發(fā)明可以全自動(dòng)控制水泥防水生長池內(nèi)的地下水水位，操作簡便，勞動(dòng)量低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的主視圖，
[0019] 圖2為圖1中單個(gè)生長池的側(cè)視圖。
[0020] 其中，1為水箱；2為淹水出水管；3為水箱進(jìn)水管；4為水箱出水管；5為中間過道； 6為土壤層；7為石子層；8為生長池；9為生長池進(jìn)水管；10為淹水進(jìn)水管。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0022] 如圖1?2所示，本發(fā)明包括水箱1、生長池8和排水系統(tǒng)，其中水箱1上設(shè)有水箱 進(jìn)水管3和水箱出水管4,所述水箱進(jìn)水管3與外部的供水系統(tǒng)相連，所述水箱出水管4與 生長池8相通，且在所述水箱進(jìn)水管3與供水系統(tǒng)相連的管路上設(shè)置有用于自動(dòng)調(diào)節(jié)控制 水箱1內(nèi)水位的水位控制器，在水箱進(jìn)水管3和水箱出水管4上均設(shè)有控制管路啟停及調(diào) 整流量的控制閥，所述水位控制器為市購產(chǎn)品，型號為J1102B-00,生產(chǎn)廠家為艾拉美，所述 控制閥為本領(lǐng)域公知技術(shù)。如圖1所示，相鄰的兩排生長池8之間設(shè)有中間過道5,所述水 箱1通過支架設(shè)置于生長池8之間的中間過道5中，所述水箱1的高度可根據(jù)試驗(yàn)需要調(diào) 整，水箱1通過放置在不同高度的支架上實(shí)現(xiàn)高度的調(diào)整。
[0023] 所述生長池8為水泥防水生長池，在每個(gè)生長池8的底部設(shè)有石子層7,在石子層 7上設(shè)置有土壤層6,所述生長池8用于模擬植物生長的環(huán)境。如圖2所示，在生長池8的 側(cè)壁底部設(shè)置有生長池進(jìn)水管9,所述生長池進(jìn)水管9與水箱1上的水箱出水管4相連通， 在生長池8的側(cè)壁上部設(shè)有淹水進(jìn)水管10和淹水出水管2,所述淹水進(jìn)水管10和淹水出 水管2緊貼土壤層6表面設(shè)置，其中淹水進(jìn)水管10與外部的供水系統(tǒng)相連通，淹水出水管 2在水淹試驗(yàn)時(shí)將生長池8內(nèi)的水排出，淹水進(jìn)水管10和淹水出水管2上均設(shè)有控制管路 啟閉及調(diào)整水流量的控制閥，所述控制閥為本領(lǐng)域公知技術(shù)。
[0024] 所述排水系統(tǒng)包括控制閥、濾網(wǎng)和排水管道，其中排水管道與生長池8相連通，且 在排水管道設(shè)置于生長池8內(nèi)部的端部設(shè)有濾網(wǎng)，排水管道設(shè)置于生長池8外部的一端設(shè) 有一個(gè)控制閥，作業(yè)人員可通過該控制閥調(diào)整排水量，從而可以進(jìn)一步控制生長池內(nèi)的地 下水位變化情況。
[0025] 本發(fā)明的工作原理為：
[0026] 本發(fā)明根據(jù)試驗(yàn)的要求設(shè)置合適的地下水位及水淹深度，根據(jù)試驗(yàn)要求，可以把 水箱1放在不同的高度，并通過水位控制器精確設(shè)定水箱1內(nèi)的試驗(yàn)水位。當(dāng)水箱1內(nèi)水 位達(dá)到水位控制器設(shè)定的試驗(yàn)水位時(shí)，水位控制器發(fā)出信號使水箱進(jìn)水管3上的控制閥關(guān) 閉，停止向水箱內(nèi)供水。
[0027] 首先，將水箱1通過支架放置在合適的高度并通過水位控制器設(shè)定水箱1內(nèi)的試 驗(yàn)水位，然后開啟水箱進(jìn)水管3,淡水便進(jìn)入水箱1中，并經(jīng)水箱1進(jìn)入到生長池8中，當(dāng)生 長池8內(nèi)的水位與水箱1內(nèi)的水位相平，并達(dá)到水箱1內(nèi)由水位控制器設(shè)定的試驗(yàn)水位時(shí)， 此時(shí)水位控制器便發(fā)出信號關(guān)閉水箱進(jìn)水管3,使供水系統(tǒng)停止向水箱1供水。由于蒸發(fā)及 植物生長需要消耗地下水，導(dǎo)致生長池8中地下水位降低，與該生長池8相通的水箱1，其水 位也會(huì)隨著該生長池8中地下水位的下降而下降，此時(shí)水位控制器感應(yīng)到水箱1中的水位 變化后發(fā)出信號打開水箱進(jìn)水管3的控制閥，使供水系統(tǒng)重新經(jīng)水箱1向生長池8供水，補(bǔ) 給生長池8中的消耗用水，直到水位重新達(dá)到試驗(yàn)水位，當(dāng)試驗(yàn)完成后，開啟排水系統(tǒng)的排 水管道即將水排出。
[0028] 當(dāng)進(jìn)行降水水淹的模擬試驗(yàn)時(shí)，首先將水箱1放置到合適高度，并使水位控制器 設(shè)定的水箱1內(nèi)的試驗(yàn)水位為與土壤層6地表距離為0的0水位位置，即設(shè)定地下水位最 高，然后供水系統(tǒng)開啟供水，淡水通過水箱1進(jìn)入生長池8中，直到生長池8內(nèi)水位與水箱 1內(nèi)水位相平，并達(dá)到水箱1內(nèi)設(shè)定的〇水位，此時(shí)水位控制器發(fā)出信號關(guān)閉水箱進(jìn)水管3， 使供水系統(tǒng)停止向水箱1供水，然后作業(yè)人員打開淹水進(jìn)水管10開始水淹試驗(yàn)，淡水經(jīng)淹 水進(jìn)水管10向生長池8供水，由于生長池8內(nèi)地下水位已達(dá)到0水位的最高位置，淡水經(jīng) 淹水進(jìn)水管10流入生長池8后便形成水淹狀態(tài),作業(yè)人員可以通過調(diào)節(jié)淹水進(jìn)水管10和 淹水出水管2上的控制閥調(diào)整水的流速，使生長池8內(nèi)水淹高度達(dá)到試驗(yàn)要求高度，這樣便 可以模擬不同的水淹狀況進(jìn)行水淹實(shí)驗(yàn)，模擬植物對水淹的耐受限度。試驗(yàn)完成后，水可 由所述排水系統(tǒng)排走。
[0029] 實(shí)施例1、研究蘆華、堿蓬生長季最適地下水水位
[0030] 本實(shí)施例中，水箱1的外形尺寸為長X寬X高=65cmX45cmX35cm，水箱進(jìn)水管 3與水箱出水管4為外徑2. 5cm，內(nèi)徑2. 0cm的PPR管。生長池8的外形尺寸為長X寬X 高=3mX3mX 2m的，其中生長池8埋入地下的高度為1. 5m，在生長池8底部設(shè)有15cm厚的 石子層7,并且石子層7上面設(shè)有1. 35m厚的土壤層6。本實(shí)施例總共建12個(gè)生長池8,其 中每六個(gè)連成一排且排成兩排，兩排生長池8之間的中間過道5間距為2m，淹水進(jìn)水管10 和淹水出水管2安裝在生長池8側(cè)壁上，且距離生長池8上沿為0. 5m。
[0031] 選定一排6個(gè)生長池8,設(shè)定距地表距離分別為0m、0. 5m、lm的三個(gè)地下水位，其中 每個(gè)地下水位包含2個(gè)生長池8,在生長池8中分別種植蘆葦和堿蓬。實(shí)驗(yàn)初期，按照地下 水位0m、0. 5m、lm的位置放置好每個(gè)水箱1并設(shè)定好該水箱1內(nèi)水位控制器的感應(yīng)水位，然 后開啟供水系統(tǒng)，讓淡水經(jīng)各個(gè)水箱1進(jìn)入到相應(yīng)的生長池8中，當(dāng)生長池8內(nèi)水位達(dá)到設(shè) 定水位時(shí)，水位控制器發(fā)出信號停止供水系統(tǒng)經(jīng)該水箱1向生長池8內(nèi)供水。如果實(shí)驗(yàn)中 后期，蘆葦和堿蓬等造成水位差存在，水位控制器感應(yīng)到相對應(yīng)的水箱1內(nèi)的水位變化后 自動(dòng)控制供水系統(tǒng)向該水箱1內(nèi)補(bǔ)水，使該水箱1與對應(yīng)的生長池8內(nèi)的水位重新達(dá)到平 衡。該裝置適合研究蘆葦和堿蓬在生長季是如何響應(yīng)不同地下水位變化。
[0032] 實(shí)施例2、研究蘆華、堿蓬生長對水淹的響應(yīng)
[0033] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于選定一排規(guī)格為3mX3mX 3m的6個(gè)生長池 8用于水淹試驗(yàn)。首先，將水箱1放置到合適位置同時(shí)設(shè)定水位控制器的感應(yīng)水位為地下 水位為0水位的位置，然后使供水系統(tǒng)經(jīng)水箱1向生長池8充入淡水，直到地下水位達(dá)到地 表，即地下水位為0的位置，此時(shí)水位控制器控制供水系統(tǒng)停止經(jīng)水箱1向生長池8內(nèi)供 水。本發(fā)明可以根據(jù)不同降雨強(qiáng)度來設(shè)定水淹的深度，模擬不同降水強(qiáng)度對蘆葦、堿蓬的水 淹影響程度，本發(fā)明設(shè)置了三種水淹深度即〇. lm、0. 2m、0. 3m，每種水淹深度包括兩個(gè)生長 池8,當(dāng)每個(gè)生長池8中的地下水位達(dá)到地表后，依次打開生長池8的淹水進(jìn)水管10和淹水 出水管2,使外部的供水系統(tǒng)通過淹水進(jìn)水管10向各個(gè)生長池8內(nèi)供水，通過調(diào)節(jié)淹水進(jìn) 水管10和淹水出水管2上的控制閥調(diào)整流量，使每個(gè)生長池8內(nèi)水淹高度達(dá)到試驗(yàn)要求高 度，然后便可以進(jìn)行研究蘆葦、堿蓬對降雨造成水淹的生長響應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括高度可調(diào)的水箱 (1)、生長池（8)和排水系統(tǒng)，淡水經(jīng)水箱（1)流入生長池（8)中，在所述水箱（1)與供水系 統(tǒng)相連的管路上設(shè)有調(diào)節(jié)水位的水位控制器，所述水箱（1)中的水位在水位平衡時(shí)與所述 生長池（8)內(nèi)土壤層（6)中的地下水位相平，并達(dá)到所述水位控制器設(shè)定的水位高度；在生 長池（8)的側(cè)壁上設(shè)有用于水淹試驗(yàn)的淹水進(jìn)水管（10)和淹水出水管（2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述水 箱（1)上設(shè)有水箱進(jìn)水管（3)和水箱出水管（4)，所述水箱進(jìn)水管（3)與供水系統(tǒng)相連，所 述水箱出水管（4)與生長池（8)相通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，其特征在于：在水箱 進(jìn)水管（3)和水箱出水管（4)上均設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整流量的控制閥，其中水箱進(jìn)水 管（3)上的控制閥與所述水位控制器相連，所述水箱進(jìn)水管（3)通過所述水位控制器控制 開啟或閉合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，其特征在于：生長池 (8)之間設(shè)有中間過道（5)，所述水箱（1)通過支架設(shè)置于生長池（8)之間的中間過道（5) 中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，其特征在于：所 述生長池（8)的側(cè)壁底部設(shè)置有與水箱（1)相連的生長池進(jìn)水管（9)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述淹 水進(jìn)水管（10)與裝置外部的供水系統(tǒng)相連通，所述淹水進(jìn)水管（10)和淹水出水管（2)安 裝在生長池（8)的側(cè)壁上，且設(shè)置于生長池（8)內(nèi)的土壤層（6)上方，所述淹水進(jìn)水管（10) 和淹水出水管（2)上均設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整水流量的控制閥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述排 水系統(tǒng)包括控制閥、濾網(wǎng)和排水管道，其中排水管道與生長池（8)相連通，且在排水管道設(shè) 置于生長池（8)內(nèi)部的端部設(shè)有濾網(wǎng)，排水管道設(shè)置于生長池（8)外部的一端設(shè)有控制閥。
8. -種根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置的使用方法， 其特征在于：在進(jìn)行模擬地下水位變化試驗(yàn)時(shí)，首先將水箱（1)放在合適高度，并通過水 位控制器設(shè)定水箱（1)內(nèi)的試驗(yàn)水位，然后開啟水箱進(jìn)水管（3)使淡水經(jīng)水箱（1)進(jìn)入到 生長池⑶中，當(dāng)生長池⑶內(nèi)的水位與水箱⑴內(nèi)的水位相平，并達(dá)到水箱⑴內(nèi)由水位 控制器設(shè)定的試驗(yàn)水位時(shí)，此時(shí)水位控制器便發(fā)出信號關(guān)閉水箱進(jìn)水管（3)，使供水系統(tǒng)停 止向水箱⑴供水；當(dāng)生長池⑶中地下水位降低時(shí)，與該生長池⑶相通的水箱⑴內(nèi)水 位也會(huì)隨著該生長池（8)中地下水位的下降而下降，此時(shí)水位控制器感應(yīng)到水箱（1)中的 水位下降并發(fā)出信號打開水箱進(jìn)水管（3)，使供水系統(tǒng)重新經(jīng)水箱（1)向生長池（8)供水， 直到水位重新達(dá)到試驗(yàn)水位。
9. 一種根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置的使用方法， 其特征在于：進(jìn)行降水水淹的模擬試驗(yàn)時(shí)，首先將水箱（1)放置到合適高度，并通過水位控 制器設(shè)定水箱（1)內(nèi)的試驗(yàn)水位為與土壤層（6)地表距離為0的0水位，然后開啟水箱進(jìn) 水管（3)，淡水經(jīng)水箱（1)進(jìn)入到生長池（8)中，直到生長池（8)內(nèi)水位與水箱（1)內(nèi)水位 相平，并達(dá)到水箱（1)內(nèi)設(shè)定的〇水位，此時(shí)水位控制器發(fā)出信號關(guān)閉水箱進(jìn)水管（3)，使供 水系統(tǒng)停止向水箱（1)供水，然后打開淹水進(jìn)水管（10)和淹水出水管（2),淡水經(jīng)淹水進(jìn)水 管（10)流入生長池（8)形成水淹狀態(tài)，當(dāng)生長池（8)內(nèi)水淹高度達(dá)到試驗(yàn)要求高度時(shí)，關(guān) 閉淹水進(jìn)水管（10)和淹水出水管（2)。
【文檔編號】G09B25/08GK104123880SQ201410329329
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】劉玉虹, 于君寶, 劉福德, 王光美, 管博, 曲凡柱 申請人:中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所