模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置及方法，透明長方體土箱置于透明地下水位控制箱內，在土箱側壁上沿平行于該柱體的中心線方向不同徑向高度各設置水分傳感器安裝孔、鹽分傳感器安裝孔、溫度傳感器安裝孔及取樣孔。長方體土箱土體底部設有濾層，濾層外裹無紡布，在濾層同高的側壁設置通水孔。在長方體土箱的側壁設有方便拆卸的柵格活動板。該長方體土箱上方設置紅外線燈或白熾燈。在地下水位控制箱接近底部的地方設置水管及水閥。本發(fā)明可模擬沿海墾區(qū)海水倒灌引起地下水位上升情況下的土壤水鹽運動，開展實時動態(tài)監(jiān)測，可通過改變地下水位控制箱內不同水質、水位等不同實驗條件研究土壤水鹽運動規(guī)律。
【專利說明】模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于農田水利工程領域，涉及一種模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的迅速發(fā)展，土地資源短缺的矛盾越來越突出，沿海許多地區(qū)都提出了圍海造地計劃，長期圍墾開發(fā)灘涂資源面臨著土壤鹽堿化的問題。沿海墾區(qū)鹽堿地中的水溶性鹽是隨著土壤水的滲流而移動的，即所謂“鹽隨水來，鹽隨水去”。沿海墾區(qū)地下水水質礦化度較高，特別是新吹填的沿海墾區(qū)，地下水位和海水緊密相連。當?shù)叵滤槐容^淺，大量的水分蒸發(fā)導致鹽分在土壤中積聚，使得土壤的含鹽量增加，加重土壤的鹽潰化問題。
[0003]隨著我國鹽堿地改良技術的不斷發(fā)展，在土壤鹽分成因規(guī)律和特征、農田節(jié)水灌溉水鹽運行機理、鹽堿地改良利用技術措施等諸多方面的研究都有新的發(fā)展和突破。研究表明，土壤中水鹽的運動變化受到地下水位、降雨、蒸發(fā)、灌溉排水、土地利用等因素的影響，水鹽運動規(guī)律極其復雜，因此加強土壤水鹽運動機理的研究，進一步了解土壤鹽堿化的發(fā)生、發(fā)展過程及規(guī)律，可為土壤鹽堿化防治提供必要的基礎數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。
[0004]現(xiàn)有技術中較為常用的是室內土柱模擬實驗，作為一種常規(guī)水鹽實驗方法用來模擬土壤水鹽運移規(guī)律?，F(xiàn)有的土柱模擬實驗裝置主要是開展土壤入滲實驗和蒸發(fā)實驗，較少涉及不同地下水位影響下的土壤水鹽運動過程和規(guī)律研究，對于沿海墾區(qū)海水倒灌引起的地下水位變化對土壤水鹽運動的影響方面缺乏合理的實驗研究方法和裝置。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置及方法，能實現(xiàn)沿海墾區(qū)不同地下水位影響下的土壤水鹽動態(tài)觀測，探尋水鹽運動規(guī)律。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
一種模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:該裝置包括透明的長方體土箱和透明的地下水位控制箱，在長方體土箱的側壁外側設有方便拆卸的透明的柵格活動板，在長方體土箱側壁上沿平行于該長方體的中心線方向不同徑向高度設置有一組水分傳感器安裝孔、鹽分傳感器安裝孔、溫度傳感器安裝孔及取樣孔；在長方體土箱內設有供試土體，在供試土體底部設有由透水材料包裹的濾層，長方體土箱置于地下水位控制箱內，且連接處密封設置；在地下水位控制箱底部設有用于控制水位的水管和水閥；在濾層同高的長方體土箱側壁上設置有與地下水位控制箱連通的通水孔；在長方體土箱上方設有用于控制蒸發(fā)強度的燈。
[0007]本發(fā)明中，長方體土箱采用透明有機玻璃制成。在長方體土箱的三個壁外側均設置透明的柵格活動板，且對應的三個側壁上設置有一組水分傳感器安裝孔、鹽分傳感器安裝孔、溫度傳感器安裝孔及取樣孔?？捎^測土壤垂直剖面水分鹽分變化過程及繪制地下水位影響下的土壤濕潤曲線。
[0008]所述燈是紅外線燈或白熾燈，用于在室內控制蒸發(fā)強度。地下水位控制箱為頂部密封的L形長方體。在地下水位控制箱底部設置方便移動的滑輪。
[0009]所述濾層由上至下為細砂層、粗砂層、碎石層；濾層外裹無紡布。通水孔的孔徑小于濾層中濾料的直徑。
[0010]一種模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗方法，其特征在于該方法包括如下步驟:
1)在透明的長方體土箱內裝入供試土體，在設定位置安裝好水分傳感器、鹽分傳感器和溫度傳感器，用膠帶安裝好長方體土箱外側的透明的柵格活動板，再將長方體土箱置于地下水位控制箱內；
2)根據(jù)實驗要求設置紅外線燈或白熾燈數(shù)量和功率，控制蒸發(fā)強度；
3 )通過地下水位控制箱底部的水管和水閥在一定的時間內注入或排出試驗設定的供試水體，供試水體為海水或實驗需用水；
4)通過水分傳感器、鹽分傳感器和溫度傳感器分別對水分、鹽分和溫度進行數(shù)據(jù)采集監(jiān)測，同時從取樣孔進行取樣監(jiān)測，獲取取樣數(shù)據(jù)，得到土箱內實時的水分、鹽分和溫度數(shù)據(jù)；
5)在透明的柵格板上繪制土壤濕潤曲線，實驗完畢更換柵格板開始下一組實驗。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于:可模擬沿海墾區(qū)海水倒灌引起地下水位上升情況下的土壤水鹽運動，開展土壤水鹽實時動態(tài)監(jiān)測，可直觀觀測降水、灌溉條件下土壤垂直剖面水分、鹽分運動過程，同時可結合其他實驗條件模擬降雨、蒸發(fā)、灌溉等因素影響下的土壤垂直剖面水鹽運動,探索其變化規(guī)律?？赏ㄟ^改變地下水位控制箱內不同水質、水位等不同實驗條件研究土壤水鹽運動規(guī)律。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1-1是本發(fā)明中實驗裝置的結構示意圖。
[0013]圖1-2是本發(fā)明中實驗裝置的側面示意圖。
[0014]圖2-1是本發(fā)明實驗裝置中長方體土箱正面的透明柵格板示意圖。
[0015]圖2-2是本發(fā)明實驗裝置中長方體土箱側面的透明柵格板示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖及較佳實施例對本發(fā)明進行進一步描述。
[0017]如圖1所示，模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置包括采用透明有機玻璃制成的長方體土箱1，采用透明有機玻璃制成的地下水位控制箱2，水分傳感器安裝孔3，鹽分傳感器安裝孔4，溫度傳感器安裝孔5，取樣孔6，由透水材料無紡布包裹的濾層7，通水孔8，水管9，水閥10，柵格活動板11，地下水位控制箱滑輪12，紅外線燈或白熾燈13，供試土體14，供試水體15。
[0018]透明長方體土箱1，尺寸為長100cm、寬60cm和高200cm，置于透明地下水位控制箱2內，I和2均采用透明有機玻璃，連接處密封，防止?jié)B漏。[0019]透明長方體土箱I的3個側壁上沿平行于該柱體的中心線方向不同徑向高度各設置水分傳感器安裝孔3、鹽分傳感器安裝孔4、溫度傳感器安裝孔5及取樣孔6，水分、鹽分、溫度和取樣孔設在同一高度上。
[0020]透明長方體土箱I的底部設有無紡布包裹的濾層7，濾層由上至下為細砂層、粗砂層、碎石層，濾層高20cm，在濾層同高的側壁設置通水孔8，便于地下水控制箱2中的供試水體進入土箱I中。
[0021]在長方體土箱I的3面?zhèn)缺谠O有方便拆卸的柵格活動板11。
[0022]地下水位控制箱采取L形長方體，最高邊處高度為180cm，最高邊用于控制地下水位深度。在地下水位控制箱2接近底部的地方設置水管9及水閥10，水管和水閥采用耐鹽堿防腐蝕的材料。在地下水位控制箱底部下方設有滑輪12，根據(jù)實驗場地用于移動和固定地下水位控制箱2。根據(jù)實驗要求在透明長方體土箱I上方設置紅外線燈或白熾燈13，模擬不同的蒸發(fā)條件。
[0023]一種模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗方法，包括如下步驟:
I)在透明長方體土箱I內裝入供試土體14，在水分傳感器安裝孔3，鹽分傳感器安裝孔4，溫度傳感器安裝孔5位置安裝好水分傳感器、鹽分傳感器和溫度傳感器，用膠帶安裝好長方體土箱I外側的柵格活動板11，再將長方體土箱置于地下水位控制箱2內。
[0024]2)根據(jù)實驗要求設置紅外線燈或白熾燈13數(shù)量和功率，控制蒸發(fā)強度。
[0025]3)通過地下水位控制箱2底部的水管9和水閥10在一定的時間內注入或排出試驗設定的供試水體15，供試水體為海水或實驗需用水。
[0026]4)通過水分傳感器、鹽分傳感器和溫度傳感器對水分、鹽分和溫度進行數(shù)據(jù)采集監(jiān)測，同時從取樣孔6進行取樣監(jiān)測，獲取取樣數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理，得到土箱內實時的水分、鹽分和溫度等數(shù)據(jù)。
[0027]5)在透明柵格板11繪制土壤濕潤曲線，實驗完畢更換柵格板即可開始下一組實驗。
【權利要求】
1.一種模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:該裝置包括透明的長方體土箱(I)和透明的地下水位控制箱(2)，在長方體土箱(I)的側壁外側設有方便拆卸的透明的柵格活動板(11)，在長方體土箱(I)側壁上沿平行于該長方體的中心線方向不同徑向高度設置有一組水分傳感器安裝孔(3)、鹽分傳感器安裝孔(4)、溫度傳感器安裝孔(5)及取樣孔(6);在長方體土箱(I)內設有供試土體(14)，在供試土體(14)底部設有由透水材料包裹的濾層(7)，長方體土箱(I)置于地下水位控制箱(2)內，且連接處密封設置；在地下水位控制箱(2)底部設有用于控制水位的水管(9)和水閥(10);在濾層(7)同高的長方體土箱側壁上設置有與地下水位控制箱(2)連通的通水孔(8);在長方體土箱(I)上方設有用于控制蒸發(fā)強度的燈(13)。
2.根據(jù)權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:長方體土箱(I)采用透明有機玻璃制成。
3.根據(jù)權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:在長方體土箱(I)的三個壁外側均設置透明的柵格活動板(11)，且對應的三個側壁上設置有一組水分傳感器安裝孔(3)、鹽分傳感器安裝孔(4)、溫度傳感器安裝孔(5)及取樣孔(6 )。
4.根據(jù)權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:所述燈(13)是紅外線燈或白熾燈。
5.根據(jù)權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:地下水位控制箱(2)為頂部密封的L形長方體。
6.根據(jù)權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:在地下水位控制箱(2 )底部設置方便移動的滑輪(12 )。
7.根據(jù)權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:所述濾層(7)由上至下為細砂層、粗砂層、碎石層；濾層(7)外裹無紡布。
8.根據(jù)權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗裝置，其特征在于:通水孔(8)的孔徑小于濾層(7)中濾料的直徑。
9.一種權利要求1所述的模擬沿海墾區(qū)地下水位影響水鹽運動的實驗方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 1)在透明的長方體土箱內裝入供試土體，在設定位置安裝好水分傳感器、鹽分傳感器和溫度傳感器，用膠帶安裝好長方體土箱外側的透明的柵格活動板，再將長方體土箱置于地下水位控制箱內； 2)根據(jù)實驗要求設置紅外線燈或白熾燈數(shù)量和功率，控制蒸發(fā)強度； 3)通過地下水位控制箱底部的水管和水閥在一定的時間內注入或排出試驗設定的供試水體，供試水體為海水或實驗需用水； 4)通過水分傳感器、鹽分傳感器和溫度傳感器分別對水分、鹽分和溫度進行數(shù)據(jù)采集監(jiān)測，同時從取樣孔進行取樣監(jiān)測，獲取取樣數(shù)據(jù)，得到土箱內實時的水分、鹽分和溫度數(shù)據(jù)； 5)在透明的柵格板上繪制土壤濕潤曲線，實驗完畢更換柵格板開始下一組實驗。
【文檔編號】G01N33/24GK103852571SQ201410118442
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權日:2014年3月27日
【發(fā)明者】陳鳳, 王小軍, 陳群, 張華 , 吳玉柏, 劉海巍 申請人:江蘇省水利科學研究院