[實用新型]一種模擬喀斯特地區裂隙管道發育情況裝置

有效

• 申請號: 201920652244.6
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN210166272U
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 徐勤學;賴本忠;付智勇;陳洪松;蔣超華
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 董路;王敏鋒

本實用新型公開了一種模擬喀斯特地區裂隙管道發育情況裝置，該裝置通過不同孔徑大小的PVC鋼絲軟管模擬喀斯特地區地下裂隙管道發育情況，模擬了在不同發育程度下(孔徑大小變化)具有不同彎曲程度(彎曲系數)影響下的裂隙管道對喀斯特地區土壤漏失及物質遷移的影響，構建了喀斯特區地表?地下二元空間水土過程監測微區，通過室內人工降雨實驗，分析地下裂隙管道發育情況對漏失和物質遷移的影響，揭示地下裂隙管道水文過程與物質遷移過程在空間上的耦合關系。

技術領域

本實用新型屬于水文、生態、土壤漏失和水土保持技術領域，具體涉及一種模擬喀斯特地區裂隙管道發育情況裝置，該裝置可用于直接指導喀斯特區高效利用有限水資源的生產實踐，為喀斯特地區石漠化治理成果的鞏固和土地的可持續利用提供科學依據。

背景技術

喀斯特地區獨特的巖溶作用形成一種地表-地下二元空間結構，在自然因素和人為因素協同作用下，喀斯特地表呈土被不連續、土層淺薄甚至大面積基巖出露的石漠化景觀，而其地下則在碳酸鹽巖(石灰巖)溶蝕作用下形成裂隙、溶管、漏斗、豎井、落水洞、溶洞等。喀斯特區特殊的“二元”結構及多孔介質特征，使得降雨過程中徑流在淺層孔(裂)隙、管道、漏斗中的流動會帶走土壤，造成“土壤漏失”現象。喀斯特區水土流失過程復雜，水土及養分物質不僅隨地表徑流流失，而且沿巖溶裂隙、管道、落水洞等向地下漏失，如何監測喀斯特區地下漏失及物質遷移過程已經成為亟待解決的問題。

由于喀斯特地區土壤總量有限，涵養水源能力低，淺層孔(裂)隙發育，大氣降水部分在坡面產生坡面流，部分沿喀斯特包氣帶的土壤、表層巖溶帶和傳送帶攜帶養分物質垂直下滲，在低洼處通過管道、落水洞等進入地下系統，也使得喀斯特地區地下水容易受到污染，難以治理，并加劇了喀斯特水質退化。在這種背景下，土壤及養分物質在地下裂隙巖溶管道中選擇何種水文路徑、通過何種水文驅動機制等關鍵科學問題急需深入研究。

目前對喀斯特區地下結構發育情況模擬的裝置還停留在簡單的概化模擬基礎上，對于地下裂隙管道發育情況也都集中于裂隙度單一情況下，很少涉及到關于裂隙管道彎曲復雜程度上，這些研究主要集中在地下水土流失現狀、機理及概念模型上，尚缺乏從地表、地下三維視角對水土流失和養分遷移進行耦合研究。由于喀斯特區地下裂隙管道發育復雜性、隱蔽性等原因，亟需提出一種模擬喀斯特地區裂隙管道發育裝置。

發明內容

基于上述現有技術，本實用新型提供了一種模擬喀斯特地區裂隙管道發育情況裝置，該裝置結構簡單，可模擬多種控制條件下的裂隙發育情況，還可收集到不同裂隙管道發育下土壤漏失量和溶質運移量，探討喀斯特地區土壤的地下垂直滲漏過程，為系統研究地下裂隙管道土壤遷移及其生態環境效應奠定基礎，為喀斯特地區石漠化治理提供科學對策。

實現本實用新型上述目的所采用的技術方案為：

一種模擬喀斯特地區裂隙管道發育情況裝置，包括第一支撐墩柱、第二支撐墩柱、喀斯特地貌模型、地下導流組件、接水桶和采樣瓶，接水桶有兩個，第一支撐墩柱和第二支撐墩柱均固定于地面上，喀斯特地貌模型包括盛土槽，盛土槽傾斜設置，盛土槽頂部與第一支撐墩柱連接，盛土槽底部與第二支撐墩柱連接，盛土槽槽底從下到上依次設有多個模擬基巖，多個模擬基巖將盛土槽內部空間分隔，盛土槽內填充有土壤，所有的模擬基巖均被土壤覆蓋，各模擬基巖底部中間設有預埋管，各預埋管內填充有紗網，盛土槽槽底從下至上設有多排預留孔，預留孔的排數和模擬基巖的個數相等，各排預留孔位于對應的模擬基巖底部的上方，地下導流組件的入口分別與各排預留孔中對應的預留孔連接，地下導流組件的出口位于采樣瓶的正上方，土壤表層位于盛土槽底部處設有地表徑流導水管，地表徑流導水管下端連接有地表徑流引水管，地表徑流引水管的下端位于對應的接水桶的上方，盛土槽槽底底部設有巖土界面流導水管，巖土界面流導水管下端連接有巖土界面流引水管，巖土界面流引水管的下端位于對應的接水桶的上方。