[發(fā)明專利]土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換模擬裝置及其使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810391618.3
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN108279190A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闕云;蔡松林;陳先勇;丘永輝
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/04
• 分類號(hào): G01N13/04
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊;郭東亮

本發(fā)明涉及一種土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換模擬裝置，包括透明圓柱體，所述圓柱體的內(nèi)部設(shè)有由試驗(yàn)粘土組成的基質(zhì)域，基質(zhì)域中設(shè)有由細(xì)碎石及粗砂組成的大孔隙域，所述基質(zhì)域的底部滲水口與第一量筒相連，所述大孔隙域的底部滲水口與第二量筒相連，所述圓柱體上設(shè)有多個(gè)TDR探針與電阻率探桿。該土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換模擬裝置的結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)模擬各類大孔隙土壤中溶質(zhì)非均勻入滲過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換模擬裝置及其使用方法。

背景技術(shù)

目前土壤溶質(zhì)運(yùn)移非飽和滲流領(lǐng)域，側(cè)重在于溶質(zhì)在土壤中運(yùn)移研究方面。傳統(tǒng)土壤溶質(zhì)空間的運(yùn)移試驗(yàn)，主要有土柱浸泡法、田間開挖法、染色示蹤法、土壤水分穿透曲線法、張力滲透儀法、地透雷達(dá)法等等。

大孔隙在自然界普遍存在，大孔隙流是土壤中水及溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)機(jī)制研究由均勻走向非均勻領(lǐng)域的標(biāo)志，是指在土壤各向異性的情況下，溶質(zhì)在多重因素的共同作用下，沿著特定的路徑向下發(fā)生非均勻滲流的現(xiàn)象。大孔隙流是造成降雨型滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水質(zhì)污染、農(nóng)業(yè)土壤中養(yǎng)分流失等現(xiàn)象的主要誘因之一，所以深入開展大孔隙流的研究顯得尤為重要。

但是，土壤大孔隙域與基質(zhì)域的溶質(zhì)交換和土壤溶質(zhì)運(yùn)移存在本質(zhì)區(qū)別：前者在于土壤中同一位置的大孔隙域與基質(zhì)域之間的溶質(zhì)交換，而后者為土壤中不同位置的空間溶質(zhì)運(yùn)移。因此，對(duì)于土壤大孔隙域與基質(zhì)域的溶質(zhì)交換無法采用現(xiàn)有的土壤溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)方法，而且現(xiàn)有土壤大孔隙流模擬試驗(yàn)還未有效實(shí)現(xiàn)大孔隙域與基質(zhì)域的空間分離，因而對(duì)土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換的室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M提出新的難度。

鑒于此，迫切需要開發(fā)一種可實(shí)現(xiàn)均質(zhì)土壤中大孔隙形成的技術(shù)手段，用于模擬土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換過程。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換模擬裝置及其使用方法，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且便捷高效。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種土壤大孔隙域和基質(zhì)域間溶質(zhì)交換模擬裝置，包括透明圓柱體，所述圓柱體的內(nèi)部設(shè)有由試驗(yàn)粘土組成的基質(zhì)域，基質(zhì)域中設(shè)有由細(xì)碎石及粗砂組成的大孔隙域，所述基質(zhì)域的底部滲水口與第一量筒相連，所述大孔隙域的底部滲水口與第二量筒相連，所述圓柱體上設(shè)有多個(gè)TDR探針與電阻率探桿。

優(yōu)選的，所述圓柱體底部固連有圓形蓋板，所述圓形蓋板的周部與圓柱體密封粘結(jié)，所述圓形蓋板的上端面與基質(zhì)域、大孔隙域接觸，所述圓形蓋板上設(shè)有若干個(gè)過濾孔并在上端面上覆蓋有一層尼龍薄膜，所述圓形蓋板的下方設(shè)有集水槽，所述集水槽的頂部敞口邊緣與圓柱體的底部邊緣固設(shè)為一體，所述集水槽的槽底經(jīng)第一分液管與第一量筒相連，所述集水槽的槽底經(jīng)第二分液管與第二量筒相連。

優(yōu)選的，所述第一分液管與第一量筒之間、第二分液管與第二量筒之間均設(shè)有進(jìn)水閥，所述第一量筒與第二量筒的底部均經(jīng)出水閥與廢水容器連接。

優(yōu)選的，所述集水槽的內(nèi)部設(shè)有分流器，所述分流器包括與大孔隙域的底部相連通的若干根集水支管，若干根集水支管頂部穿過圓形蓋板后與大孔隙域連通，若干根集水支管底部經(jīng)一根集水主管相連通，集水主管經(jīng)出水管與第二分液管的管口密封連接。

優(yōu)選的，所述大孔隙域的數(shù)量為四組，每組大孔隙域均豎直延伸，其中一組大孔隙域位于圓柱形的基質(zhì)域的中心，其他三組大孔隙域位于中心大孔隙域的周部，呈現(xiàn)三角形布置，所述圓柱體的頂部敞口為供水口。