本發(fā)明是關(guān)于一種室內(nèi)模擬試驗(yàn)用水分滲漏收集裝置，屬于農(nóng)業(yè)水分滲漏技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

土壤以及土壤溶液是保障農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，農(nóng)作物通過土壤溶液可以獲取生長(zhǎng)所需的各種礦物質(zhì)以及水分，其中，土壤溶液是土壤淋溶或滲漏產(chǎn)生的溶液，是土壤研究中一項(xiàng)重要研究對(duì)象，在化肥農(nóng)藥淋溶、物質(zhì)遷移和土壤污染等領(lǐng)域具有重要研究?jī)r(jià)值，因而，通過收集水分淋溶或滲漏到土壤中形成的土壤溶液并進(jìn)行相應(yīng)研究，是農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容，對(duì)提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。

目前，主要利用以下兩種方法來采集土壤溶液，一種是原位采集方法，例如，采用針筒式負(fù)壓抽取的方式采集土壤溶液，該方法簡(jiǎn)便易行，但采集的土壤溶液量以及樣本量較少，尤其是對(duì)于干旱土壤，采集成功率較低，即使利用改進(jìn)的原位挖土埋設(shè)采集儲(chǔ)液管，隨后回填土壤的方法進(jìn)行土壤溶液采集，雖然可以提升土壤溶液量以及樣本量，但采集的工作量較大、采集成本較高，且對(duì)田間自然土壤狀態(tài)擾動(dòng)大。為進(jìn)一步控制研究環(huán)境，提高采集量，研究人員提出的第二種采集土壤溶液的方法為室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)法，該方法試驗(yàn)條件可控且操作方便，主要包括土柱模擬法、滲漏池模擬法和箱式滲漏模擬法，其中土柱模擬法操作最為簡(jiǎn)單、成本低廉且應(yīng)用最為廣泛。土柱模擬法首先根據(jù)需要選擇土柱，其次根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，原位或設(shè)計(jì)填裝不同類型的土壤并根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)計(jì)定量供水，用以模擬水分與元素在不同土壤中的滲漏，然后在土柱底部設(shè)置液體收集裝置，收集滲漏的土壤溶液，最后分析收集的土壤溶液，測(cè)定出水量，并測(cè)定土壤溶液中包含的離子、pH、BOD、COD、TN和TP等理化指標(biāo)。

但是該用于水分滲漏收集的土柱模擬裝置，由于土柱的高度固定，如果需要試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同深度的土壤，則需要相應(yīng)準(zhǔn)備多個(gè)土柱，使得操作復(fù)雜且裝置的重復(fù)利用率低。同時(shí)，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，定量水分為一次性加入，無法進(jìn)行更為精細(xì)的徑流模擬滲漏試驗(yàn)，而徑流模擬滲漏試驗(yàn)中的徑流量、徑流速度、滲漏時(shí)間甚至徑流對(duì)土壤表層的覆蓋程度等參數(shù)，均會(huì)造成滲漏的土壤液成分的顯著差異，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種精度高且重復(fù)利用率高的室內(nèi)模擬試驗(yàn)用水分滲漏收集裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種室內(nèi)模擬試驗(yàn)用水分滲漏收集裝置，其特征在于，該裝置包括一儲(chǔ)液皿、若干第一培養(yǎng)皿、一第二培養(yǎng)皿、一徑流瓶、一徑流監(jiān)測(cè)器和一多孔滴頭；所述儲(chǔ)液皿頂部開口設(shè)置，若干所述第一培養(yǎng)皿從上到下依次串聯(lián)連接，位于最下面的所述第一培養(yǎng)皿內(nèi)固定設(shè)置一隔板，且所述隔板上開設(shè)有一用于土壤溶液滲漏的通孔，位于最下面的所述第一培養(yǎng)皿底部連接所述儲(chǔ)液皿頂部，所述儲(chǔ)液皿內(nèi)或與所述儲(chǔ)液皿連接的第一培養(yǎng)皿內(nèi)固定設(shè)置一濾網(wǎng)，位于最上面的所述第一培養(yǎng)皿頂部連接所述第二培養(yǎng)皿；所述徑流瓶的出液口通過管路連接所述徑流監(jiān)測(cè)器的徑流監(jiān)測(cè)入口，所述徑流監(jiān)測(cè)器的徑流監(jiān)測(cè)出口通過管路經(jīng)一徑流控制閥門與固定設(shè)置在所述第二培養(yǎng)皿內(nèi)的多孔滴頭進(jìn)液口連接，所述徑流監(jiān)測(cè)器用于監(jiān)測(cè)及調(diào)節(jié)流經(jīng)所述徑流監(jiān)測(cè)器徑流水的徑流速度和徑流量并控制所述徑流控制閥門的開啟程度。

優(yōu)選地，所述徑流監(jiān)測(cè)器包括復(fù)位單元、計(jì)時(shí)單元、流速監(jiān)測(cè)單元、流量監(jiān)測(cè)單元、調(diào)節(jié)單元、顯示單元以及閥門開啟程度控制單元；所述復(fù)位單元用于將所述計(jì)時(shí)單元、流速監(jiān)測(cè)單元和流量監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行復(fù)位清零；所述計(jì)時(shí)單元用于對(duì)流經(jīng)所述徑流監(jiān)測(cè)器的徑流水進(jìn)行計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)結(jié)果發(fā)送到所述流量監(jiān)測(cè)單元；所述流速監(jiān)測(cè)單元用于對(duì)流經(jīng)所述徑流監(jiān)測(cè)器徑流水的徑流速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)結(jié)果分別發(fā)送到所述流量監(jiān)測(cè)單元、調(diào)節(jié)單元和顯示單元；所述流量監(jiān)測(cè)單元用于根據(jù)計(jì)時(shí)結(jié)果和徑流速度計(jì)算徑流量并發(fā)送到所述顯示單元；所述顯示單元用于對(duì)所述徑流速度和徑流量進(jìn)行顯示；所述調(diào)節(jié)單元用于將徑流速度與預(yù)先設(shè)定的試驗(yàn)所需徑流速度進(jìn)行比較，并將超過或低于預(yù)先設(shè)定的試驗(yàn)所需徑流速度的調(diào)節(jié)量輸出至所述閥門開啟程度控制單元；所述閥門開啟程度控制單元用于根據(jù)所述徑流監(jiān)測(cè)入口的尺寸、試驗(yàn)所需徑流瓶中的水量以及試驗(yàn)所需徑流速度確定所述徑流控制閥門的開啟程度，并控制所述徑流控制閥門的開啟程度。

優(yōu)選地，所述徑流瓶和徑流監(jiān)測(cè)器之間、所述徑流監(jiān)測(cè)器和多孔滴頭之間的管路均采用膠皮軟管。

優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液皿采用桶狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述第一培養(yǎng)皿和第二培養(yǎng)皿的大小相同，用于盛放土壤材料。

優(yōu)選地，當(dāng)所述第一培養(yǎng)皿和第二培養(yǎng)皿采用直徑為10cm的培養(yǎng)皿時(shí)，所述多孔滴頭的直徑為8cm；當(dāng)所述第一培養(yǎng)皿和第二培養(yǎng)皿采用直徑為20cm的培養(yǎng)皿時(shí)，所述多孔滴頭的直徑為18cm；當(dāng)所述第一培養(yǎng)皿和第二培養(yǎng)皿采用直徑為30cm的培養(yǎng)皿時(shí)，所述多孔滴頭的直徑為28cm。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明由于設(shè)置有徑流控制閥門和徑流監(jiān)測(cè)器，可以獲得徑流模擬滲漏試驗(yàn)中的徑流量和徑流速度，且能夠?qū)搅魉牧魅脒M(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而提升試驗(yàn)結(jié)果的精度。2、本發(fā)明由于設(shè)置有若干第一培養(yǎng)皿，可以根據(jù)不同試驗(yàn)對(duì)土壤深度要求的不同設(shè)置不同個(gè)數(shù)的第一培養(yǎng)皿，提高裝置的重復(fù)利用率，可以廣泛應(yīng)用于徑流模擬滲漏試驗(yàn)中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的徑流監(jiān)測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅僅是用于描述的目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

如圖1所示，本發(fā)明的室內(nèi)模擬試驗(yàn)用水分滲漏收集裝置包括一儲(chǔ)液皿1、一濾網(wǎng)2、若干第一培養(yǎng)皿3、一第二培養(yǎng)皿4、一徑流瓶5、一支撐架、一徑流監(jiān)測(cè)器6、一徑流控制閥門7和一多孔滴頭8，且第一培養(yǎng)皿3和第二培養(yǎng)皿4的大小相同，用于盛放土壤材料；

儲(chǔ)液皿1采用桶狀結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)液皿1內(nèi)插設(shè)固定與儲(chǔ)液皿1直徑相同的濾網(wǎng)2，用于過濾土壤溶液中的雜質(zhì)；若干第一培養(yǎng)皿3從上到下依次通過螺紋串聯(lián)連接，位于最下面的第一培養(yǎng)皿3內(nèi)固定設(shè)置有與第一培養(yǎng)皿3直徑相同的隔板，且隔板上開設(shè)有一用于土壤溶液滲漏的通孔，該第一培養(yǎng)皿3底部通過螺紋連接儲(chǔ)液皿1頂部；位于最上面的第一培養(yǎng)皿3頂部通過螺紋連接第二培養(yǎng)皿4底部；本實(shí)施例中儲(chǔ)液皿1、第一培養(yǎng)皿3和第二培養(yǎng)皿4之間均通過螺紋連接，但是連接方式不局限于此。

徑流瓶5通過一支撐架進(jìn)行支撐固定，支撐架可以采用任何形式，具體結(jié)構(gòu)在此不再贅述，徑流瓶5的出液口通過管路固定連接徑流監(jiān)測(cè)器6的徑流監(jiān)測(cè)入口，徑流監(jiān)測(cè)器6的徑流監(jiān)測(cè)出口通過管路經(jīng)徑流控制閥門7與固定設(shè)置在第二培養(yǎng)皿4上方的多孔滴頭8進(jìn)液口連接，徑流監(jiān)測(cè)器6用于監(jiān)測(cè)及調(diào)節(jié)流經(jīng)徑流監(jiān)測(cè)器6徑流水的徑流速度和徑流量并控制徑流控制閥門7的開啟程度。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖2所示，徑流監(jiān)測(cè)器6包括復(fù)位單元61、計(jì)時(shí)單元62、流速監(jiān)測(cè)單元63、流量監(jiān)測(cè)單元64、顯示單元65、調(diào)節(jié)單元66以及閥門開啟程度控制單元67；復(fù)位單元61分別連接計(jì)時(shí)單元62、流速監(jiān)測(cè)單元63和流量監(jiān)測(cè)單元64，用于將上述三個(gè)單元進(jìn)行復(fù)位清零。計(jì)時(shí)單元62用于對(duì)流經(jīng)徑流監(jiān)測(cè)器6的徑流水進(jìn)行計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)結(jié)果發(fā)送到流量監(jiān)測(cè)單元64；流速監(jiān)測(cè)單元63用于對(duì)流經(jīng)徑流監(jiān)測(cè)器6徑流水的徑流速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)結(jié)果分別發(fā)送到流量監(jiān)測(cè)單元64、顯示單元65和調(diào)節(jié)單元66。流量監(jiān)測(cè)單元64用于根據(jù)計(jì)時(shí)結(jié)果以及徑流速度計(jì)算徑流量并發(fā)送到顯示單元65。顯示單元65用于對(duì)徑流速度和徑流量進(jìn)行顯示。調(diào)節(jié)單元66用于將徑流速度與預(yù)先設(shè)定的試驗(yàn)所需徑流速度進(jìn)行比較，并將超過或低于預(yù)先設(shè)定的試驗(yàn)所需徑流速度的調(diào)節(jié)量輸出至閥門開啟程度控制單元67。閥門開啟程度控制單元67用于根據(jù)徑流監(jiān)測(cè)入口的尺寸、試驗(yàn)所需徑流瓶5中的水量以及試驗(yàn)所需徑流速度確定徑流控制閥門7的開啟程度，并控制徑流控制閥門7的開啟程度。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，徑流瓶5和徑流監(jiān)測(cè)器6之間、徑流監(jiān)測(cè)器6和多孔滴頭8之間的管路均可以采用膠皮軟管9。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝慌囵B(yǎng)皿3和第二培養(yǎng)皿4采用直徑為10cm的培養(yǎng)皿時(shí)，多孔滴頭8采用直徑為8cm的多孔滴頭8；當(dāng)?shù)谝慌囵B(yǎng)皿3和第二培養(yǎng)皿4采用直徑為20cm的培養(yǎng)皿時(shí)，多孔滴頭8采用直徑為18cm的多孔滴頭8；當(dāng)?shù)谝慌囵B(yǎng)皿3和第二培養(yǎng)皿4采用直徑為30cm的培養(yǎng)皿時(shí)，多孔滴頭8采用直徑為28cm的多孔滴頭8，用于將多孔滴頭8內(nèi)的徑流水可以均勻噴灑第二培養(yǎng)皿4內(nèi)的土壤空間。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，濾網(wǎng)2還可以設(shè)置在位于隔板下方的第一培養(yǎng)皿3底部，且濾網(wǎng)2的直徑與第一培養(yǎng)皿3的直徑相同。

下面通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的室內(nèi)模擬試驗(yàn)用水分滲漏收集裝置的使用方法：

1)根據(jù)試驗(yàn)需求確定第一培養(yǎng)皿3的個(gè)數(shù)，將儲(chǔ)液皿1、濾網(wǎng)2、第一培養(yǎng)皿3和第二培養(yǎng)皿4組裝完成后，按照試驗(yàn)土壤原位土層的分布，將土壤材料填裝進(jìn)第一培養(yǎng)皿3和第二培養(yǎng)皿4中。

2)將徑流瓶5中裝入試驗(yàn)用水并固定連接在支撐架上，通過膠皮軟管9將徑流瓶5、徑流監(jiān)測(cè)器6、徑流控制閥門7和多孔滴頭8相應(yīng)連接，并將多孔滴頭8設(shè)置在第二培養(yǎng)皿4上方。

3)開啟徑流監(jiān)測(cè)器6，根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)計(jì)及確定徑流量與徑流時(shí)間，開始向第二培養(yǎng)皿4中噴入徑流水，通過復(fù)位單元61對(duì)徑流監(jiān)測(cè)器6進(jìn)行復(fù)位，通過計(jì)時(shí)單元62對(duì)流經(jīng)徑流監(jiān)測(cè)器6的徑流水進(jìn)行計(jì)時(shí)，通過流速監(jiān)測(cè)單元63對(duì)徑流速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過流量監(jiān)測(cè)單元64對(duì)徑流水的徑流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過顯示單元65顯示得到的徑流速度及徑流量，通過調(diào)節(jié)單元66將超過或低于試驗(yàn)所需徑流速度的調(diào)節(jié)量輸出至閥門開啟程度控制單元67，并通過閥門開啟程度控制單元67控制徑流控制閥門7的開啟程度。

4)根據(jù)試驗(yàn)需要，在特定時(shí)間內(nèi)更換儲(chǔ)液皿1，通過儲(chǔ)液皿1收集得到的土壤溶液并在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定所需指標(biāo)。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。