專利名稱：多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種稻田多層儲水式柱型滲漏水收集器，主要應用于研究稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)元素遷移規(guī)律以及農業(yè)面源污染減控時，多層次稻田土壤剖面滲漏水的一次性采集和儲存功能，也可應用于淺水生態(tài)濕地土壤剖面多層次滲漏水的收集。
背景技術：
稻田土壤是我國一類重要的農業(yè)土壤資源，面積約3. 8億畝，占全國耕地面積的 25%。稻田生態(tài)系統(tǒng)是土壤生態(tài)系統(tǒng)的一個分支，也是農田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。受人為和自然因素的影響，稻田生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)元素和污染物進入該系統(tǒng)的土壤庫中后，會直接或經(jīng)過轉化后隨土壤重力水而下滲，不但是營養(yǎng)元素從稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)中損失的一個重要途徑，也是地下水污染的潛在來源。隨著化肥的大量使用和灌溉條件的日益完善，營養(yǎng)元素流失已成為農業(yè)生產中普遍存在的問題，并且逐漸以面源污染的形式對農業(yè)環(huán)境構成威脅，這方面問題在作為我國水稻土主要分布地區(qū)的太湖流域表現(xiàn)尤其顯著。過量的N、 P營養(yǎng)元素并不能使作物產量進一步提高，反而造成肥料利用率低，引起河流和湖泊水質的富營養(yǎng)化，尤其是N素的淋失更是造成地下水污染的重要原因。在研究稻田土壤化肥運移流失過程中，對于土壤元素的運移分布動態(tài)以及N、P等在土壤中的淋失對環(huán)境污染負荷的研究中多采用收集土壤滲漏水來進行研究分析。因此，在研究稻田土壤元素遷移規(guī)律時，對土壤滲漏水進行收集和測定是一項重要的工作步驟，不但要保證收集到不同土壤層次的滲漏水，而且需要盡量高效簡便地收集和保存，避免水樣混合污染影響測定結果。目前，滲漏水的收集方法主要有槽形無張力滲漏水收集器、滲漏池收集、箱式滲漏水收集裝置等，滲漏水的測定項目主要有滲漏出水量，PH、BOD、COD、TN、TP、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮濃度等，對于滲漏水的采集質量有較高的要求。但現(xiàn)有的這些采樣裝置一般比較復雜，體積大，不能對不同土壤層次進行同時采樣，且通過人工田間定點安裝設備對田間自然土壤狀態(tài)擾動很大，采集水樣也很耗時費力，不能很好地滿足當前該領域科研實驗的采樣需求。

發(fā)明內容
解決的技術問題根據(jù)土壤物質遷移研究中滲漏水收集的特點和稻田土壤實際田間采樣的需要，本發(fā)明提供一種多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，作為一種操作使用簡單的野外采樣設備，使科研工作者能夠根據(jù)需要一次性同時收集多層次不同深度的土壤滲漏水。提高了滲漏水采集的工作效率和安全性，節(jié)省了人力物力和財力，為科研人員和環(huán)境工作帶來了便利。技術方案多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，所述滲漏水收集器自上而下包括至少一個采樣單元，采樣單元的頂部設有一圈飛邊，所述采樣單元自上而下由集水層和儲水層組成，集水層和儲水層之間設有隔離過濾層，集水層外壁上設有孔，集水層內部設有填料，儲水層內設有吸水導管，所述吸水導管與滲漏水抽樣裝置相連。所述隔離過濾層由有洞隔板和置于隔板上的玻璃棉網(wǎng)組成。所述采樣單元由同軸設置的外管和內管構成，外管和內管間自上而下依次設有無洞隔板、玻璃棉網(wǎng)、有洞隔板和無洞隔板，各隔板與內、外管接觸處密封，內管內設有吸水導管和通氣導管，其中吸水導管口設于儲水層底部，通氣導管口位于儲水層頂部。所述填料為石英砂。所述滲漏水抽樣裝置包括儲樣瓶和真空泵，儲樣瓶上設有吸水管和抽氣管，所述抽氣管與真空泵連接。所述集水層外管壁孔為三角形鏤空柵格，管壁內沿三角形邊長1mm、外沿邊長 3mm ο所述飛邊寬度0. 5cm,厚度與采樣單元壁相同。有益效果本發(fā)明與常規(guī)田間人工采樣相比，有如下優(yōu)點
1、一次性收集多層次土壤滲漏水；
2、根據(jù)采樣需要設定不同采樣層次深度，土層剖面深度控制精確；
3、滲漏水收集多層次同時進行，收集效率高；
4、土壤滲漏水的原位采集，可以動態(tài)研究土壤養(yǎng)分元素遷移隨時間的變化；
4、對稻田土壤自然發(fā)生層次狀態(tài)影響小，采樣精度高，實驗誤差小；
5、該收集裝置的采集其部分所用材料為常規(guī)規(guī)格PVC管，取材容易，生產制作方便。


圖1為滲漏水采集器結構示意圖。其中1.外管、2.內管、3.飛邊、4.集水層、5.隔離過濾層、6.儲水層、7.無洞隔板、8.通氣導管口、9.吸水導管口。圖2為滲漏水抽樣裝置結構示意圖。其中10.吸水管、11.抽氣管、12.儲樣瓶、 13.真空泵。
具體實施例方式實施例1
多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，關鍵部分滲漏水收集器由內徑為9cm和1.5cm的聚乙烯管、隔板、石英砂、玻璃棉網(wǎng)、聚氯乙烯軟管等特殊部件構成，每個土層滲漏水收集單元分為集水層、分隔過濾層和儲水層，各部分結構示意圖如圖1所示。1滲漏水采集器
滲漏水采集器設計長度為125cm，用內徑為9cm和1. 5cm的PVC外管和內管套在一起，呈同心圓的關系組成。內外管之間用數(shù)個隔板相連接，根據(jù)實際土壤采樣深度要求確定不同采樣層次隔板的位置。整個水樣采集器由多個采樣單元組成，可根據(jù)實際需要設定不同采樣單元的具體深度。一個土壤層次的采樣單元分為集水層、隔離過濾層和儲水層，由無洞隔板、有洞隔板、防側漏處理層、吸水導管、石英砂填充層等組成。(1)集水層集水層位于每個采樣單元的上部，集水層外管壁設置用于透水的三角形鏤空柵格，柵格形狀為三角形，管壁內沿三角形邊長1mm、外沿邊長3mm ；集水層內部填充粗石英砂，石英砂的粗度直徑大于鏤空三角形柵格的內邊長；(2)分隔過濾層集水層和儲水層單元之間為分隔過濾層，用一層有洞隔板和玻璃棉網(wǎng)將上部收水層中的石英砂層與儲水層分割開，以過濾掉所收集滲漏水中的較大雜質；(3)儲水層儲水層位于分隔過濾層下部，用于儲存收集的滲漏水；每個儲水層設置兩個吸水導管，一根位于儲水層頂部用于通氣，一根位于儲水層底部用于取樣， 不取樣時用夾子夾住管口 ；(3)內管內管是每個儲水層中引出的吸水導管的通道，所有吸水導管均經(jīng)內管從水樣采集桶的頂部引出，用以將各層次儲存的滲漏水吸出儲水層，并收集起來；內管與隔板之間緊密焊接起來，并進行防滲水處理；(4)外管外管在每個集水層上部邊緣設置一圈環(huán)狀飛邊，飛邊寬度0. 5cm,厚度與管壁相同，防止不同土層滲漏水在取樣時混合；外管與隔板之間緊密焊接起來，并進行防滲水處理。整個滲漏水采集器的結構示意圖見附圖1。2滲漏水抽樣裝置
滲漏水抽樣裝置由引流管、吸水管、儲樣瓶、橡皮塞和便攜真空抽氣泵組成，利于負壓抽氣原理將收集在儲水層中的滲漏水經(jīng)由收集器頂部的吸水導管抽出，見示意圖2。引流導管一端與吸水導管連接，并設置一個活塞以防倒吸，另一端通過橡皮塞插入儲樣底部。抽氣導管一端與抽氣手泵連接，另一端通與橡皮塞上的抽氣孔洞連接，抽氣導管開口在瓶口端附近，以防止將水樣抽到氣泵內。抽樣的時候引流管活塞打開，多次拉動真空抽氣泵在儲樣瓶中產生負壓，則收集桶儲水層中的水樣會通過引流管進入儲樣瓶中。實施例2
多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，滲漏水收集器自上而下包括至少一個采樣單元，采樣單元的頂部設有一圈飛邊3，所述采樣單元自上而下由集水層4和儲水層6組成，集水層和儲水層之間設有隔離過濾層5，集水層外壁上設有孔，集水層內部設有填料，儲水層內設有吸水導管，所述吸水導管與滲漏水抽樣裝置相連。所述隔離過濾層由有洞隔板和置于隔板上的玻璃棉網(wǎng)組成。所述采樣單元由同軸設置的外管1和內管2構成，外管和內管間自上而下依次設有無洞隔板、玻璃棉網(wǎng)、有洞隔板和無洞隔板，各隔板與內、外管接觸處密封，內管內設有吸水導管和通氣導管，其中吸水導管口設于儲水層底部，通氣導管口位于儲水層頂部。填料為石英砂。滲漏水抽樣裝置包括儲樣瓶和真空泵，儲樣瓶上設有吸水管和抽氣管，所述抽氣管與真空泵連接。集水層外管壁孔為三角形鏤空柵格，管壁內沿三角形邊長1mm、外沿邊長3mm ；飛邊寬度0. 5cm,厚度與采樣單元壁相同。實施例3
1采樣器的安裝
本采樣設備安裝較為簡便，選擇好需要研究的稻田地塊，先鐵锨或土鉆挖一個深lm、長 lm、寬30cm的土坑，將采樣器置入土坑中至預定深度，調整好不同深度收水層與土壤接觸的位置。采樣器方向與土壤表面垂直，再按土壤發(fā)生層次將土壤填回。為盡量使采集器與土壤緊密接觸，不存在空隙，如土壤含水量較低，則在土壤回填過程中需向采樣桶四周灌注泥漿，以保證收集效率和減少采樣誤差。2滲漏水收集
滲漏水樣宜在種植一季作物后進行收集，以減少挖采樣坑洞對土層結構的影響。采集滲漏水時，盡量使采樣器與周圍土壤緊密接觸。收集滲漏水的速度，取決于采樣地塊土壤不同土層的水分狀況。采樣器安置后，將采樣器頂部所有吸水管口用夾子夾緊，滲漏水將自動向桶內儲水層集中。待一定時間水樣收集滿后，用抽液裝置將儲水層中收集的滲漏水抽取出來。采集到的滲漏水按所需的研究目的予以處理和保存。3水樣保存
通過抽液器收集來的滲漏水可直接儲存于樣品瓶，或經(jīng)過濾后存于樣品瓶，然后置于 4°C下保存，供試驗分析使用。
權利要求
1.多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，其特征在于所述滲漏水收集器自上而下包括至少一個采樣單元，采樣單元的頂部設有一圈飛邊 (3)，所述采樣單元自上而下由集水層(4)和儲水層(6)組成，集水層和儲水層之間設有隔離過濾層(5)，集水層外壁上設有孔，集水層內部設有填料，儲水層內設有吸水導管，所述吸水導管與滲漏水抽樣裝置相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述隔離過濾層由有洞隔板和置于隔板上的玻璃棉網(wǎng)組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述采樣單元由同軸設置的外管(1)和內管(2)構成，外管和內管間自上而下依次設有無洞隔板、玻璃棉網(wǎng)、有洞隔板和無洞隔板，各隔板與內、外管接觸處密封，內管內設有吸水導管和通氣導管，其中吸水導管口設于儲水層底部，通氣導管口位于儲水層頂部。
4.根據(jù)權利要求1所述的多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述填料為石英砂。
5.根據(jù)權利要求1所述的多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述滲漏水抽樣裝置包括儲樣瓶和真空泵，儲樣瓶上設有吸水管和抽氣管，所述抽氣管與真空泵連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述集水層外管壁孔為三角形鏤空柵格，管壁內沿三角形邊長1mm、外沿邊長3mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述飛邊寬度0. 5cm,厚度與采樣單元壁相同。
全文摘要
多層儲水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，所述滲漏水收集器自上而下包括至少一個采樣單元，采樣單元的頂部設有一圈飛邊，所述采樣單元自上而下由集水層和儲水層組成，集水層和儲水層之間設有隔離過濾層，集水層外壁上設有孔，集水層內部設有填料，儲水層內設有吸水導管，所述吸水導管與滲漏水抽樣裝置相連。作為一種操作使用簡單的野外采樣設備，使科研工作者能夠根據(jù)需要一次性同時收集多層次不同深度的土壤滲漏水。提高了滲漏水采集的工作效率和安全性，節(jié)省了人力物力和財力，為科研人員和環(huán)境工作帶來了便利。
文檔編號G01N1/14GK102243146SQ201110097769
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權日2011年4月19日
發(fā)明者夏立忠, 李運東, 楊林章, 馬力 申請人:中國科學院南京土壤研究所