[實(shí)用新型]一種淺層地下咸水低溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201521040094.1
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN205232719U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙林;陳藝中;崔元彰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: A01B77/00
• 分類號: A01B77/00;B09C1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種淺層地下水低溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是針對鹽堿地區(qū)淺層地下咸水 的低溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

我國是一個干旱缺水嚴(yán)重的國家，可利用的水資源有限，按照國際標(biāo)準(zhǔn)，我國目前有16 個省區(qū)重度缺水，6個省區(qū)極度缺水，其中京津冀人均水資源僅為286m³，遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的 人均500m³的極度缺水標(biāo)準(zhǔn)。水分是植物生長的必要條件，充足的水分可以保證植物的正常 生長不受影響。植物主要通過根系吸收土壤中的水分，以維持自身的生理功能。

由于水資源的短缺，目前對于非常規(guī)水資源的開發(fā)力度逐漸加大，諸如地下咸水、海水、 雨水等非常規(guī)水資源都成為了緩解缺水問題的主要選擇。在濱海地區(qū)，仍然有大量的地下咸 水沒有得到利用，而地下水礦化度過高也是造成該地區(qū)次生鹽堿化的重要原因。以天津市為 例，天津市約80％的平原地區(qū)都有地下咸水區(qū)，其中礦化度在1-5g/L的地下水共有2.28億 m³，其儲量大、一般埋深較淺，因而具有較大的開發(fā)利用價值。

目前農(nóng)業(yè)上采用電熱、太陽能加熱等技術(shù)加熱土壤，這一類型的加熱方式主要在于提高 表層土壤的溫度，主要用于育苗、除蟲、反季節(jié)種植，并不涉及淺層地下水的淡化利用。公 開號為CN204168836U的實(shí)用新型專利公開了一種用于果樹種植棚的土壤加熱裝置，包括了 包含有與地面接觸并且用于支撐作用的平板、與平板轉(zhuǎn)動式聯(lián)接的鉆頭、設(shè)置在鉆頭上的通 液管、設(shè)置在通液管與加熱源體之間的連接嘴，鉆頭轉(zhuǎn)動在土壤中鉆出成孔并且把通液管植 入到土壤中，加熱源體的熱能通過通液管釋放，以此來達(dá)到加熱土壤的目的。該裝置利用外 部熱源加熱表層土壤用于農(nóng)業(yè)種植，并不涉及地下咸水的利用。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種淺層地下咸水低溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置， 克服現(xiàn)有技術(shù)中地下咸水沒有得到利用的問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種淺層地下咸水低溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置，包括裝置本體，所述 裝置本體包括箱體，箱體兩側(cè)設(shè)有地下水位調(diào)節(jié)槽，箱體兩側(cè)靠近底部位置開有水位調(diào)節(jié)孔 與地下水位調(diào)節(jié)槽相通，箱體內(nèi)水位調(diào)節(jié)孔區(qū)域高度內(nèi)填充有細(xì)沙層，細(xì)沙層以上是土壤層， 在細(xì)沙層上方的土壤層埋設(shè)有加熱線，加熱線附近設(shè)置有溫度探測器，加熱線與溫度探測器 分別通過電線與溫控開關(guān)相連接，加熱線上方埋設(shè)有數(shù)據(jù)采集探針，數(shù)據(jù)采集探針與數(shù)據(jù)收 集器相連。

所述水位調(diào)節(jié)孔由直徑5mm的小孔組成，水位調(diào)節(jié)孔距底面總高度為5cm。

所述加熱線采用U型鋪設(shè)方式埋設(shè)，在U型的拐角處加設(shè)有固定元件，所述溫度探測器 設(shè)置于加熱線U型區(qū)域內(nèi)。

所述溫控開關(guān)具有數(shù)顯功能。

所述數(shù)據(jù)采集探針為三個，分別安放在距離加熱線垂直高度20cm，40cm，60cm處。

所述加熱線由碳纖維材料制造而成，碳纖維材料外部覆蓋有絕緣保護(hù)層、PVC保護(hù)套。

本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型裝置通過室內(nèi)模擬鹽堿土地下咸水在低溫蒸發(fā)條 件下水鹽運(yùn)移，其低溫蒸發(fā)方式是溫度探測器探測加熱線溫度，反饋到溫度控制器，溫度控 制器閉合或斷開來控制加熱線工作，從而達(dá)到將加熱溫度控制在一定范圍內(nèi)，達(dá)到低溫蒸發(fā) 的目的。由于直接在地下水與土壤界面間進(jìn)行低溫蒸發(fā)，熱量直接作用于蒸發(fā)區(qū)域，減少了 能量傳遞消耗，直接提高了界面溫度，有更好的蒸發(fā)效果。因加熱線工作溫度較低，發(fā)熱功 率也較低，每天運(yùn)行所需電量也就較少，整套裝置每天總耗電量不到1度電，總體運(yùn)行成本 較低。根據(jù)數(shù)據(jù)采集探針得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，在裝置運(yùn)行期間，土壤水勢(表征土壤含水量) 增加幅度明顯。本實(shí)用新型裝置模擬了濱海鹽堿地區(qū)淺層地下咸水以低溫蒸發(fā)的方式進(jìn)行淡 化，淡化后的水蒸氣向土壤上層運(yùn)動凝結(jié)，進(jìn)一步為土壤表層植物利用，在實(shí)驗(yàn)室階段證實(shí) 其可行性，為濱海鹽堿地區(qū)的生態(tài)需水提供新的途徑。

附圖說明

圖1是淺層地下咸水低溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是箱體和地下水位調(diào)節(jié)槽立體圖；

圖3是圖1縱剖面圖；

其中：1地下水位調(diào)節(jié)槽、2加熱線、3數(shù)據(jù)采集探針、4土壤、5數(shù)據(jù)收集器、6普通電 線、7外接電源、8溫控開關(guān)、9溫度探測器、10水位調(diào)節(jié)孔、11箱體。

具體實(shí)施方式