[實用新型]一種測量土壤透氣性的裝置

有效

• 申請號: 201822124115.8
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN209513537U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 孫勝利;李紅壽;詹鴻濤;劉文珺;徐濤
• 申請（專利權）人: 敦煌研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

本實用新型公開了一種測量土壤透氣性的裝置,它是由封閉系統和監測系統兩部分構成。封閉性系統是由聚丙烯（PPR）管、測試土、溫濕度儀和PPR管堵頭構成。PPR管堵頭的兩端附著密封圈，用螺母擰緊PPR管堵頭使之密封，形成一個完全封閉的空間；監測系統由由氣壓計、聚酯型PU管、內螺紋管接頭、三通塑料管、外螺紋管接頭、螺母、密封圈和干濕度調節土組成。本實用新型通過監測封閉PPR內的氣壓、溫度和濕度變化，計算土壤透氣量、水汽通過量等，為土壤透氣性研究、地球物理、礦物勘探、中國傳統的地氣研究及洞窟文物的保護提供技術支撐。

技術領域

本實用新型是一種測量土壤透氣性的裝置。裝置為封閉系統，通過測量土壤的氣壓和溫度、濕度變化，確定土壤透氣性能，為土壤透氣性、文物保護中的水汽運移提供技術支撐。

背景技術

土壤的透氣性是指土壤透過空氣的能力，也稱為土壤的通氣性。眾所周知，土壤是由固體、液體和氣體組成，而土壤透氣能力與土壤粒徑、土壤含水量、空氣相對濕度、土壤溫度、鹽分、空氣壓差等密切關聯。其中土壤空氣中的水汽在通過不同濕度的土壤時，受土壤干燥度的影響，透過存在空氣濕度的增減和水汽壓的變化，水汽壓的變化進而引起氣壓及壓差的變化。因此，土壤透氣性要考慮包括水汽在內的分氣壓構成及土壤濕度的影響。

由于氣相的存在，土壤與外界大氣形成了一個連續的統一體。土壤內的空氣壓力一方面受大氣的影響和控制，隨大氣壓的變化而變化。但同時受土壤內部溫度、濕度、鹽分等自然環境條件和自身構成的影響，導致在不同區域的地氣壓存在差異，從而導致氣體、水分和礦物質運移方向和運移量的變化。

根據流體力學，對于同一土壤，土壤的厚度越厚，阻滯力越強，透氣性隨厚度的增加而下降，因此，透氣性與土壤厚度成反比。土壤透氣量是在一定壓差下和厚度下，單位面積的土壤在單位時間透過的氣體數量。由于土壤溫度向下傳導的遲滯，土壤距離開放地表的厚度不同，一方面隨深度的增加溫度波動幅度下降，另一方面隨深度的增加氣壓封閉性能增強。因此，土壤的透氣性與深度、空隙度、溫度及土壤的水分含量等形成復雜的關系。這是中國古代利用地氣壓變化進行24節氣監測，即傳統候氣的核心所在。因此，若要理清各影響因子的作用機理與作用程度，研究地氣活動規律，需要專門儀器對土壤透氣性等進行監測。

研究發現土壤透氣性的不同會導致水分、礦物離子等產生運移分異。目前一般通過測量吸附于土壤顆粒的地球化學元素，如微量成礦元素或伴生元素、伴生氣體的含量來確定它們的來源，達到資源勘查的目的。土壤透氣性對礦物元素的運移有直接的影響，是研究礦物運移通道和地氣的關鍵。

在古絲綢之路沿線上保存了眾多的佛教石窟，它們開鑿于了礫砂巖體中，處于包氣帶中。長期以來，由于圍巖溫度的日/年周期活動、氣候變化和人類活動的影響，眾多的石窟壁畫存在起甲、霉變、空鼓、酥堿等病害。研究發現，水汽是引起壁畫病害最活躍的因素。因此，監測洞窟圍巖內包括水汽在內的透氣性研究，對確定洞窟壁畫劣化動力來源，研究壁畫病害形成機理，確定洞窟文物的主動預防性保護措施具有至關重要的作用。

因而，研發一種測量土壤透氣性的裝置，對于研究土壤通透性影響因子、水汽透過量、地氣活動機理和礦物運移至關重要，對地氣物理研究、礦物勘探和洞窟文物保護等方面具有重要意義。

發明內容

綜上所述，本實用新型的目的旨在提供一種測量土壤透氣性的裝置。本裝置以封閉系統為基礎，監測土壤氣壓和溫濕度，確定土壤透氣性能，為地氣研究、古代候氣恢復、礦物資源勘探和洞窟文物保護提供關鍵技術支撐。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現：