專利名稱：基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤監(jiān)測技術(shù)，特別涉及一種基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置。
背景技術(shù)：
土地是人類賴以生存及其一切社會活動的基本條件，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)用地的需求越來越大，而世界人口的不斷增加，對農(nóng)業(yè)耕地的需求也越來越大，使得工農(nóng)業(yè)在土地的使用上產(chǎn)生不可調(diào)和的矛盾。因而，提高有限土地內(nèi)農(nóng)作物的產(chǎn)量，是解決矛盾的有效方法之一，而通過施肥為作物提供適量的礦質(zhì)養(yǎng)分元素，是保障農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量的根本措施之一。據(jù)統(tǒng)計，全球每年施入農(nóng)田的肥料數(shù)以千萬噸，但在實際應(yīng)用中，由于過度地施肥，又容易導(dǎo)致土壤板結(jié)化以及土壤鹽堿化，反過來又直接影響了糧食生產(chǎn)并導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，是農(nóng)業(yè)開發(fā)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大限制條件和障礙因素。土壤鹽堿化形成的鹽堿土是土壤中可溶性鹽類或代換性鈉離子濃度達(dá)到一定程度后，農(nóng)作物難以生長的一類土壤，水鹽運(yùn)移是鹽堿土形成的一個重要因素，即鹽隨水來，鹽隨水去，也就是說，由于鹽堿區(qū)成土母質(zhì)和地下水往往都含有一定的鹽分，當(dāng)?shù)叵滤唤咏乇?，而該地表地區(qū)又比較干旱時，在土壤毛細(xì)管作用下上升到地表的地下水蒸發(fā)后，留下溶解在地下水中的鹽分，日積月累，使得土壤含鹽量逐漸增加，從而形成鹽堿土。研究表明，土壤中水鹽的運(yùn)移受灌溉、降雨、施肥、土壤蒸發(fā)、土地利用等因素影響，土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律、機(jī)理極其復(fù)雜，難以摸清。因而，加強(qiáng)土壤水鹽系統(tǒng)研究，了解土壤中水鹽平衡變化規(guī)律，可為土壤鹽堿化的監(jiān)測、評價、治理提供必要的基礎(chǔ)，以期指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，室內(nèi)土柱模擬實驗作為一種常規(guī)水鹽試驗方法，常用來模擬土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律，但現(xiàn)有的土柱模擬試驗裝置，主要存在以下幾個方面的技術(shù)問題:一、模擬試驗功能簡單，滿足水鹽試驗功能需要多套裝置，成本高?，F(xiàn)有的土柱模擬試驗裝置，針對入滲試驗或蒸發(fā)試驗功能，分別設(shè)計土柱入滲模擬試驗裝置以及土柱蒸發(fā)模擬試驗裝置，每一模擬實驗裝置只能分別用于開展水分入滲過程中土壤水鹽運(yùn)移試驗，或者，只能進(jìn)行簡單的蒸發(fā)試驗，由于需要針對入滲試驗以及蒸發(fā)試驗，分別設(shè)計模擬試驗裝置，使得模擬試驗成本較高；進(jìn)一步地，在入滲試驗結(jié)束后，無法得到滿足后續(xù)的蒸發(fā)試驗需要的不擾動試樣，也無法模擬在固定地下水埋深條件下的不同強(qiáng)度穩(wěn)定水分蒸發(fā)試驗。二、模擬試驗準(zhǔn)確性較低。現(xiàn)有的土柱模擬試驗裝置，通過單取樣孔進(jìn)行取樣，在多次重復(fù)取樣后，導(dǎo)致土柱內(nèi)的土壤會形成空洞，從而影響了試驗的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置，擴(kuò)展模擬試驗功能、降低模擬試驗成本。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置，該裝置包括:土柱、取樣孔、上位馬里奧特瓶、紅外燈、補(bǔ)液箱、下位馬里奧特瓶、第一控制閥、第二控制閥以及鐵架臺，其中，鐵架臺設(shè)置有第一基座以及第二基座，第一基座位于第二基座下方，土柱置于鐵架臺的第一基座上；沿與鐵架臺放置方向平行的土柱徑向方向上，在預(yù)先設(shè)置的不同徑向高度位置，繞土柱的外壁一周，分別均勻設(shè)置有多個取樣孔；土柱的底端與下位馬里奧特瓶的底端連接，土柱的頂端與上位馬里奧特瓶的底端連接；下位馬里奧特瓶的頂端通過第一控制閥與補(bǔ)液箱的第一底端相連；補(bǔ)液箱置于鐵架臺的第二基座上，補(bǔ)液箱的第二底端通過第二控制閥與上位馬里奧特瓶的頂端連接；鐵架臺的頂端固定有紅外燈。較佳地，所述土柱為長方形或圓柱形，豎直放置；所述預(yù)先設(shè)置的徑向高度位置為六個，在每一徑向高度位置，繞土柱的外壁一周，均勻設(shè)置六個取樣孔。較佳地，所述土柱的底端密封，并設(shè)有出流孔，出流孔與下位馬里奧特瓶的底端連接；所述第一基座、第二基座位于鐵架臺的異側(cè)，第一基座與土柱的底端的接觸部位開設(shè)有容置出流孔的通孔。較佳地，通過乳膠管分別連接所述出流孔與下位馬里奧特瓶的底端、下位馬里奧特瓶的頂端與補(bǔ)液箱的第一底端、補(bǔ)液箱的第二底端與上位馬里奧特瓶的頂端以及土柱的頂端與上位馬里奧特瓶的底端。較佳地，所述土柱的底部裝填有反濾層，反濾層由礫石和雙層尼龍布構(gòu)成，所述下位馬里奧特瓶底端設(shè)置的刻度線與反濾層的上表面在同一水平線上；所述紅外燈位于土柱的正上方。較佳地，所述裝置進(jìn)一步包括:直鋼管、倒U型鋼管以及螺栓，其中，直鋼管，為中空通管，底端固定在鐵架臺的第二基座上，倒U型鋼管的長端插入直鋼管中，通過螺栓將倒U型鋼管的長端固定在直鋼管上，所述紅外燈固定在倒U型鋼管的短端。較佳地，所述裝置進(jìn)一步包括:分別將所述土柱、下位馬里奧特瓶、上位馬里奧特瓶、直鋼管固定在鐵架臺上的鐵圈，和/或，滑輪，設(shè)置于鐵架臺的底端下方。較佳地，所述鐵架臺進(jìn)一步包括:第一支架、第二支架、第三支架以及第四支架，其中，所述第一基座位于第一支架以及第二支架上，第一支架以及第二支架下方設(shè)置有所述滑輪，第三支架以及第四支架固定在所述第一基座上，所述第二基座位于第三支架上；
所述下位馬里奧特瓶通過所述鐵圈固定在第四支架上；第一支架位于第三支架下方，第二支架位于第四支架下方；所述土柱以及上位馬里奧特瓶分別通過鐵圈固定在第三支架上。較佳地，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括:水/鹽/溫度傳感器、數(shù)據(jù)處理器以及顯示器，其中，水/鹽/溫度傳感器，一端連接至取樣孔內(nèi)，另一端與數(shù)據(jù)處理器的輸入端相連；數(shù)據(jù)處理器的輸出端與顯示器相連。較佳地，所述裝置進(jìn)一步包括:溫度控制器、和/或，第一水壓表、和/或，第二水壓表，其中，溫度控制器，固定在倒U型鋼管的短端，輸出端與紅外燈相連；第一水壓表，設(shè)置于第二控制閥與上位馬里奧特瓶之間；第二水壓表，設(shè)置于第一控制閥與下位馬里奧特瓶之間。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明實施例的一種基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置，包括:土柱、取樣孔、上位馬里奧特瓶、紅外燈、補(bǔ)液箱、下位馬里奧特瓶、第一控制閥、第二控制閥以及鐵架臺，其中，鐵架臺設(shè)置有第一基座以及第二基座，第一基座位于第二基座下方，土柱置于鐵架臺的第一基座上；沿與鐵架臺放置方向平行的土柱徑向方向上，在預(yù)先設(shè)置的不同徑向高度位置，繞土柱的外壁一周，分別均勻設(shè)置有多個取樣孔；土柱的底端與下位馬里奧特瓶的底端連接，土柱的頂端與上位馬里奧特瓶的底端連接；下位馬里奧特瓶的頂端通過第一控制閥與補(bǔ)液箱的第一底端相連；補(bǔ)液箱置于鐵架臺的第二基座上，補(bǔ)液箱的第二底端通過第二控制閥與上位馬里奧特瓶的頂端連接；鐵架臺的頂端固定有紅外燈。這樣，將模擬研究土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律所需的水分入滲試驗以及蒸發(fā)試驗功能融于一體，擴(kuò)展了模擬試驗功能，降低了模擬試驗成本；進(jìn)一步地，通過在同一徑向高度上設(shè)置多個取樣孔，經(jīng)過多次重復(fù)取樣，土柱內(nèi)的土壤也不會形成空洞，從而提高了試驗的準(zhǔn)確性。


圖1為本發(fā)明基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的土柱俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明?，F(xiàn)有模擬土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬試驗裝置，需要針對入滲試驗以及蒸發(fā)試驗，分別設(shè)計模擬試驗裝置，使得模擬試驗成本較高；進(jìn)一步地，通過單取樣孔進(jìn)行取樣，在多次重復(fù)取樣后，導(dǎo)致土柱內(nèi)的土壤會形成空洞，從而影響了試驗的準(zhǔn)確性。本發(fā)明中，提出的土柱模擬裝置，將模擬研究土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律所需的水分入滲試驗以及蒸發(fā)試驗功能融于一體，可連續(xù)開展水分入滲與蒸發(fā)的土柱模擬試驗。圖1為本發(fā)明基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置主視結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，該裝置包括:土柱1、取樣孔2、上位馬里奧特瓶16、紅外燈13、補(bǔ)液箱11、下位馬里奧特瓶
5、第一控制閥19、第二控制閥20以及鐵架臺10，其中，
鐵架臺10設(shè)置有第一基座17以及第二基座18，第一基座17位于第二基座18下方，土柱I置于鐵架臺10的第一基座17上；沿與鐵架臺10放置方向平行的土柱I徑向方向上，在預(yù)先設(shè)置的不同徑向高度位置，繞土柱I的外壁一周，每個徑向高度位置上分別均勻設(shè)置有多個取樣孔2 ；土柱I的底端與下位馬里奧特瓶5的底端連接，土柱I的頂端與上位馬里奧特瓶16的底端連接；下位馬里奧特瓶5的頂端通過第一控制閥19與補(bǔ)液箱11的第一底端22相連；補(bǔ)液箱11置于鐵架臺10的第二基座18上，補(bǔ)液箱11的第二底端23通過第二控制閥20與上位馬里奧特瓶16的頂端連接；鐵架臺10的頂端固定有紅外燈13。較佳地，土柱I為長方形或圓柱形，豎直放置。所述預(yù)先設(shè)置的徑向高度位置為六個，在每一徑向高度位置，繞土柱I的外壁一周，均勻設(shè)置六個取樣孔2。當(dāng)然，實際應(yīng)用中，設(shè)置取樣孔的數(shù)量可根據(jù)實際需要確定。實際應(yīng)用中，可以設(shè)置同一徑向高度的六個取樣孔在同一水平面上，不同徑向高度的取樣孔在同一徑向面上。本發(fā)明中，取樣孔2在進(jìn)行試驗時用橡膠塞堵住，取樣時打開橡膠塞，對同一徑向高度的取樣孔，前后取樣的位置不重復(fù)，即對六個取樣孔輪流取樣，并在取出少量的土樣后，用相同含水量的原裝土壤回填，取完樣后塞緊橡膠塞。這樣，通過在同一徑向高度上設(shè)置多個取樣孔，并在取樣后，用相同含水量的原裝土壤回填，即使經(jīng)過多次重復(fù)取樣，土柱內(nèi)的土壤也不會形成空洞，從而提高了試驗的準(zhǔn)確性。圖2為本發(fā)明的土柱俯視結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2，在每一徑向高度上，繞土柱I的外壁一周，均勻設(shè)置六個取樣孔2，同一徑向高度的六個取樣孔2在同一水平面上，不同徑向高度的取樣孔2在同一徑向面上，即不同徑向高度的取樣孔2，在俯視圖上，重合為一個取樣孔2。這樣，在不同徑向方向以及同一徑向方向的不同位置，分別設(shè)置多個取樣孔2，可以滿足試驗的多樣性取樣需求。較佳地，也可以在采樣孔內(nèi)設(shè)置相關(guān)采樣器，從而替代手工取樣，并對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，從而實現(xiàn)自動化的試驗。這樣，該裝置還可以進(jìn)一步包括:水/鹽/溫度傳感器、數(shù)據(jù)處理器以及顯示器(圖中未示出)，其中，水/鹽/溫度傳感器，一端連接至取樣孔2內(nèi)，另一端與數(shù)據(jù)處理器的輸入端相連；數(shù)據(jù)處理器的輸出端與顯示器相連。本發(fā)明中，水/鹽/溫度傳感器可以按照預(yù)先設(shè)定的采集周期采集相應(yīng)觀測點(取樣孔2)的數(shù)據(jù)，將采樣得到的數(shù)據(jù)輸出至與之連接的數(shù)據(jù)處理器，通過數(shù)據(jù)處理器中安裝的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行計算處理，并將處理的數(shù)據(jù)輸出至顯示器進(jìn)行顯示，可實現(xiàn)對土柱內(nèi)水分、鹽分以及溫度等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、存儲和顯示。較佳地，土柱I的底端密封，并設(shè)有出流孔7，出流孔7與下位馬里奧特瓶5的底端連接。較佳地，第一基座17、第二基座18位于鐵架臺10的異側(cè)，第一基座17與土柱I的底端的接觸部位開設(shè)有容置出流孔7的通孔。當(dāng)然，實際應(yīng)用中，第一基座17、第二基座18也可位于鐵架臺10的同側(cè)。較佳地，通過乳膠管3分別連接出流孔7與下位馬里奧特瓶5的底端、下位馬里奧特瓶5的頂端與補(bǔ)液箱11的第一底端22、補(bǔ)液箱11的第二底端23與上位馬里奧特瓶16的頂端以及土柱I的頂端與上位馬里奧特瓶16的底端。較佳地，在連接出流孔7與下位馬里奧特瓶5的底端的乳膠管上，設(shè)置有第三控制閥21。較佳地，土柱I的底部裝填有反濾層，反濾層由礫石8和雙層尼龍布9構(gòu)成，下位馬里奧特瓶5底端設(shè)置的刻度線與反濾層的上表面在同一水平線上。較佳地，紅外燈13位于土柱I的正上方，用于模擬蒸發(fā)條件，可以通過改變紅外燈13的數(shù)量和功率，模擬多樣化的蒸發(fā)條件。較佳地，該裝置進(jìn)一步包括:直鋼管14、倒U型鋼管12以及螺栓15，其中，直鋼管14，為中空通管，底端固定在鐵架臺10的第二基座18上，倒U型鋼管12的長端插入直鋼管14中，調(diào)整后紅外燈與土柱頂端的距離后，通過螺栓15將倒U型鋼管12的長端固定在直鋼管14上，紅外燈13固定在倒U型鋼管12的短端。本發(fā)明中，固定包括:焊接固定、螺栓固定以及螺釘固定等。較佳地，該裝置還可以對試驗所需的溫控進(jìn)行控制，進(jìn)一步包括:溫度控制器(圖中未示出)，固定在倒U型鋼管12的短端，輸出端與紅外燈13相連，這樣，可以根據(jù)實際需要設(shè)置試驗溫度，通過感知試驗溫度，從而控制相連的多個紅外燈13的通斷，例如，如果感知的試驗溫度小于設(shè)置的試驗溫度，則觸發(fā)開啟位于土柱I上方的多個紅外燈13，以提升試驗溫度，如果感知的試驗溫度大于設(shè)置的試驗溫度，則觸發(fā)將位于土柱I上方進(jìn)行照明的一個或多個紅外燈13關(guān)閉，以降低試驗溫度。較佳地，連接紅外燈13的線纜貫穿于倒U型鋼管12和直鋼管14，并連接至電源。較佳地，該裝置進(jìn)一步包括:分別將土柱1、下位馬里奧特瓶5、上位馬里奧特瓶16、直鋼管14固定在鐵架臺10上的鐵圈4。較佳地，該裝置進(jìn)一步包括:滑輪6，設(shè)置于鐵架臺10的底端下方。本發(fā)明中，鐵架臺10的底端下方設(shè)有多個滑輪6，可根據(jù)試驗場地，用于移動或固定鐵架臺10。較佳地，鐵架臺10進(jìn)一步包括:第一支架24、第二支架25、第三支架26以及第四支架27，其中，第一基座17位于第一支架24以及第二支架25上，第一支架24以及第二支架25下方設(shè)置有滑輪6，第三支架26以及第四支架27固定在第一基座17上，第二基座18位于第三支架26上；下位馬里奧特瓶5通過鐵圈4固定在第四支架27上；第一支架24位于第三支架26下方，第二支架25位于第四支架27下方；土柱I以及上位馬里奧特瓶16分別通過鐵圈4固定在第三支架26上。實際應(yīng)用中，本發(fā)明的裝置還可以對灌水量進(jìn)行控制，即該裝置可以進(jìn)一步包括:第一水壓表(圖中未示出)，設(shè)置于第二控制閥20與上位馬里奧特瓶16之間，根據(jù)顯示的水壓信息與流量的關(guān)系，通過調(diào)節(jié)補(bǔ)液箱11液面高低及第二控制閥20的控制閥門大小，對土柱I的灌水量進(jìn)行控制，可模擬不同作物、植被的設(shè)施土壤的灌水。當(dāng)然，本發(fā)明的裝置還可以模擬不同的地下水情況，即該裝置可以進(jìn)一步包括:第二水壓表(圖中未示出)，設(shè)置于第一控制閥19與下位馬里奧特瓶5之間，通過調(diào)節(jié)下位馬里奧特瓶5相對土柱I的高度及第一控制閥19的控制閥門大小，控制和調(diào)節(jié)地下水位，用于模擬不同的地下水情況。這樣，可根據(jù)試驗的實際需要，調(diào)節(jié)控制改變模擬環(huán)境條件，實現(xiàn)水鹽動態(tài)變化的監(jiān)測。下面對本發(fā)明基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置的工作流程進(jìn)行說明。在進(jìn)行水分入滲試驗時，第一控制閥19、第二控制閥20以及第三控制閥21關(guān)閉，當(dāng)然，實際應(yīng)用中，也可以分別將與下位馬里奧特瓶5的頂端、底端以及上位馬里奧特瓶16的頂端相連的乳膠管3用止水夾夾住，本發(fā)明中，設(shè)置控制閥，除可分別進(jìn)行通斷控制外，還可以調(diào)節(jié)流經(jīng)的溶液流量。將補(bǔ)液箱11裝入足夠量的水或者其它試驗所需的溶液，開啟第二控制閥20，同時斷開出流孔7與下位馬里奧特瓶5的連接，根據(jù)需要的試驗參數(shù)，調(diào)節(jié)第二控制閥20的開啟程度，使補(bǔ)液箱11中的水或溶液流經(jīng)上位馬里奧特瓶16，并進(jìn)入土柱I內(nèi)部，模擬入滲試驗。在該模擬入滲試驗過程中，保證出流孔7排氣通暢，土柱I內(nèi)的下滲水量由上位馬里奧特瓶16內(nèi)的水位變化值顯示。入滲試驗過程結(jié)束后，用塑料薄膜將土柱I的頂端密封住，防止水分自然蒸發(fā)，待其入滲分布完畢后，連接出流孔7與下位馬里奧特瓶5，關(guān)閉第一控制閥19、第二控制閥20以及第三控制閥21，調(diào)節(jié)下位馬里奧特瓶5位置，使下位馬里奧特瓶5的底端刻度線與反濾層的上表面在同一水平線上，在補(bǔ)液箱11中裝入預(yù)先設(shè)定濃度的鹽溶液，并開啟第一控制閥19以及第三控制閥21，即連接好出流孔7與下位馬里奧特瓶5，補(bǔ)液箱11中的溶液流經(jīng)下位馬里奧特瓶5，由下位馬里奧特瓶5的底端流出，并從出流孔7進(jìn)入土柱I內(nèi)部。根據(jù)蒸發(fā)試驗需求的水分蒸發(fā)強(qiáng)度，調(diào)整好紅外燈13與土柱I的頂端的距離后，通過螺栓15，將倒U型鋼管12固定在直鋼管14上，開啟紅外燈13進(jìn)行蒸發(fā)試驗，并可通過溫度控制器控制開啟的紅外燈13的數(shù)量，對蒸發(fā)試驗溫度進(jìn)行控制。在試驗過程中，可以在不同時間段打開橡膠塞，通過不同徑向高度位置設(shè)置的取樣孔，進(jìn)行不重復(fù)位置取樣；或者，通過水/鹽/溫度傳感器、數(shù)據(jù)處理器以及顯示器，對不同徑向高度位置進(jìn)行自動取樣，獲取取樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行取樣數(shù)據(jù)處理，得到土柱內(nèi)實時的水分、鹽分以及溫度等數(shù)據(jù)。本發(fā)明中，在水分蒸發(fā)和入滲試驗過程中，可根據(jù)試驗的實際需要，可以在不同時間段打開橡膠塞，通過不同徑向高度位置設(shè)置的取樣孔，進(jìn)行不重復(fù)位置取樣，從而獲取入滲和蒸發(fā)試驗過程中，不同土層深度的土壤水分和鹽分含量，為鹽堿土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律研究提供技術(shù)裝備支持。這樣，本發(fā)明基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置，將模擬研究土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律所需的土柱裝置進(jìn)行系統(tǒng)的組合，將水分入滲試驗以及蒸發(fā)試驗功能融于一體，可連續(xù)開展水分入滲與蒸發(fā)的土柱模擬試驗，擴(kuò)展了模擬試驗功能、有效降低了模擬試驗成本；進(jìn)一步地，在入滲試驗結(jié)束后，可以得到滿足后續(xù)的蒸發(fā)試驗需要的不擾動試樣，從而能夠模擬在固定地下水埋深條件下的不同強(qiáng)度穩(wěn)定水分蒸發(fā)試驗，滿足了鹽堿土試驗的多樣化需求；而且，該融合水分入滲與蒸發(fā)的土柱模擬裝置，通過在土柱不同徑向高度位置繞土柱壁一周均勻設(shè)置六個取樣孔，可實現(xiàn)對同一高度位置的土壤多次取樣、且每次取樣的位置不重復(fù)，取出少量土樣后用相同含水率的原裝土壤回填，可避免取樣后土柱內(nèi)土壤出現(xiàn)空洞，能夠精確地對土柱內(nèi)不同深度土壤含水率、含鹽量、離子組分等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測量，結(jié)構(gòu)合理，使用方便，可控性好，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可縮短試驗周期，為鹽堿土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律及作用機(jī)理研究提供技術(shù)裝備支持，可用于連續(xù)進(jìn)行不同類型土壤的水分入滲試驗，以及，在固定地下水埋深條件下，進(jìn)行不同強(qiáng)度的穩(wěn)定水分蒸發(fā)實驗，以獲取土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)及優(yōu)化等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置，其特征在于，該裝置包括:土柱、取樣孔、上位馬里奧特瓶、紅外燈、補(bǔ)液箱、下位馬里奧特瓶、第一控制閥、第二控制閥以及鐵架臺，其中， 鐵架臺設(shè)置有第一基座以及第二基座，第一基座位于第二基座下方，土柱置于鐵架臺的第一基座上； 沿與鐵架臺放置方向平行的土柱徑向方向上，在預(yù)先設(shè)置的不同徑向高度位置，繞土柱的外壁一周，分別均勻設(shè)置有多個取樣孔； 土柱的底端與下位馬里奧特瓶的底端連接，土柱的頂端與上位馬里奧特瓶的底端連 接; 下位馬里奧特瓶的頂端通過第一控制閥與補(bǔ)液箱的第一底端相連； 補(bǔ)液箱置于鐵架臺的第二基座上，補(bǔ)液箱的第二底端通過第二控制閥與上位馬里奧特瓶的頂端連接； 鐵架臺的頂端固定有紅外燈。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述土柱為長方形或圓柱形，豎直放置；所述預(yù)先設(shè)置的徑向高度位置為六個，在每一徑向高度位置，繞土柱的外壁一周，均勻設(shè)置六個取樣孔。
3.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述土柱的底端密封，并設(shè)有出流孔，出流孔與下位馬里奧特瓶的底端連接； 所述第一基座、第二基座位于鐵架臺的異側(cè)，第一基座與土柱的底端的接觸部位開設(shè)有容置出流孔的通孔。
4.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，通過乳膠管分別連接所述出流孔與下位馬里奧特瓶的底端、下位馬里奧特瓶的頂端與補(bǔ)液箱的第一底端、補(bǔ)液箱的第二底端與上位馬里奧特瓶的頂端以及土柱的頂端與上位馬里奧特瓶的底端。
5.按權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述土柱的底部裝填有反濾層，反濾層由礫石和雙層尼龍布構(gòu)成，所述下位馬里奧特瓶底端設(shè)置的刻度線與反濾層的上表面在同一水平線上； 所述紅外燈位于土柱的正上方。
6.按權(quán)利要求1至5任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括:直鋼管、倒U型鋼管以及螺栓，其中， 直鋼管，為中空通管，底端固定在鐵架臺的第二基座上，倒U型鋼管的長端插入直鋼管中，通過螺栓將倒U型鋼管的長端固定在直鋼管上，所述紅外燈固定在倒U型鋼管的短端。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括: 分別將所述土柱、下位馬里奧特瓶、上位馬里奧特瓶、直鋼管固定在鐵架臺上的鐵圈，和/或， 滑輪，設(shè)置于鐵架臺的底端下方。
8.按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述鐵架臺進(jìn)一步包括:第一支架、第二支架、第三支架以及第四支架，其中， 所述第一基座位于第一支架以及第二支架上，第一支架以及第二支架下方設(shè)置有所述滑輪，第三支架以及第四支架固定在所述第一基座上，所述第二基座位于第三支架上；所述下位馬里奧特瓶通過所述鐵圈固定在第四支架上； 第一支架位于第三支架下方，第二支架位于第四支架下方； 所述土柱以及上位馬里奧特瓶分別通過鐵圈固定在第三支架上。
9.按權(quán)利要求1至5任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括:水/鹽/溫度傳感器、數(shù)據(jù)處理器以及顯示器，其中， 水/鹽/溫度傳感器，一端連接至取樣孔內(nèi)，另一端與數(shù)據(jù)處理器的輸入端相連； 數(shù)據(jù)處理器的輸出端與顯示器相連。
10.按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括:溫度控制器、和/或，第一水壓表、和/或，第二水壓表，其中， 溫度控制器，固定在倒U型鋼管的短端，輸出端與紅外燈相連； 第一水壓表，設(shè)置于第 二控制閥與上位馬里奧特瓶之間； 第二水壓表，設(shè)置于第一控制閥與下位馬里奧特瓶之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律的土柱模擬裝置。包括土柱、取樣孔、上位馬里奧特瓶、紅外燈、補(bǔ)液箱、下位馬里奧特瓶、第一控制閥、第二控制閥及鐵架臺，鐵架臺設(shè)置有上下的第二基座以及第一基座，土柱置于鐵架臺的第一基座上；沿土柱不同徑向方向上，繞土柱的外壁一周，分別均勻設(shè)置有多個取樣孔；土柱的底端、頂端分別與下位馬里奧特瓶的底端以及上位馬里奧特瓶的底端連接；下位馬里奧特瓶的頂端通過第一控制閥與補(bǔ)液箱的第一底端相連；補(bǔ)液箱置于鐵架臺的第二基座上，第二底端通過第二控制閥與上位馬里奧特瓶的頂端連接；鐵架臺的頂端固定有紅外燈。應(yīng)用本發(fā)明，可以擴(kuò)展模擬試驗功能、降低模擬試驗成本。
文檔編號G01N33/24GK103091473SQ20131004001
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者逄煥成, 趙永敢, 李玉義, 王婧, 魏由慶 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所