地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生態環境工程技術領域，具體地說是一種地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]海岸帶生態系統中各種生物對地下水位變化及淹水過程的響應是生態學研究的重要內容之一，研究海岸帶生物對地下水位變化及水淹運動的響應機制將揭示海岸帶生物的適應與進化規律，并有助于解釋海岸帶生態系統的演變過程和規律，同時為海岸帶生物的應用研究提供一定的理論指導。現有技術中，在有關模擬地下水位變化及降水水淹對生物生長影響的室內、室外模擬研究中，主要還是依靠人工灌水和排水方式，這種不能夠準確計量不同水位及水淹條件下植物的生長狀況，造成了模擬結果的隨意性和不精確性。另外，整個裝置的灌水和放水過程都依賴于人工操作，勞動量大，操作也極為不便。
[0003]同時，現有的地下水位變化及水淹的模擬裝置一般都采用水泥等建筑材料建設的方式來制造，這種方式需要在每一個試驗場地進行建設，一旦試驗結束，建設的試驗裝置就需要拆除或者荒廢，造成很大的浪費。同時，建設試驗裝置時通常采用水泥等建筑材料，這對試驗地本身也是一種破壞，不利于環境的保護。例如，本申請的申請人的發明專利申請2014103293292，發明名稱為一種模擬地下水位變化及水淹的試驗裝置及其使用方法；該申請就是采用水泥等建筑材料來構建試驗裝置，使用完畢后無法在異地重復利用，不利于試驗裝置的重復利用，造成浪費，同時也會破壞試驗場地的環境。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法，該模擬裝置能夠自動精確的控制地下水位及水淹的深度變化情況。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0006]地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法，包括高度可調的水箱、環保材料制成的生長池、供水系統和排水系統，蓄水池中的水經水箱流入生長池中，在所述水箱與供水系統相連的管路上設有調節水位的水位控制器，所述水箱中的水位在水位平衡時與所述生長池內土壤層中的地下水位相平，并達到所述水位控制器設定的水位高度；在生長池的側壁上設有用于水淹試驗的淹水進水管和淹水出水管。
[0007]所述生長池采用環保材料制成，例如不銹鋼、PP材料或PE材料。
[0008]所述水箱上設有水箱進水管和水箱出水管，所述水箱進水管與供水系統相連，所述水箱出水管與生長池相通。
[0009]在水箱進水管和水箱出水管上均設有控制管路啟停及調整流量的控制閥，其中水箱進水管上的控制閥與所述水位控制器相連，所述水箱進水管通過所述水位控制器控制開啟或閉合。
[0010]所述供水系統上設有能夠開啟和關閉的控制閥和抽水栗，供水系統還具有蓄水池以及供水管路；蓄水池與抽水栗之間的供水管路設有所述控制閥，抽水栗通過供水管路與水箱的進水管連接，并且抽水栗與水箱進水管連接的供水管路上設有控制閥；
[0011]生長池之間設有中間過道，所述水箱通過水箱升降機構與水箱升降機構底座安裝在生長池之間的中間過道中。
[0012]所述生長池的側壁與底部上鋪設塑料薄膜，塑料薄膜的底部上鋪設石子層，在石子層中設置有與水箱相連的生長池進水管。
[0013]所述在生長池中，土壤層設置在石子層上。
[0014]所述淹水進水管與供水系統相連通，所述淹水進水管和淹水出水管安裝在生長池的側壁上，且設置于生長池內的土壤層上方，所述淹水進水管和淹水出水管上均設有控制管路啟停及調整水流量的控制閥。
[0015]所述排水系統包括控制閥、濾網和排水管道，其中排水管道與生長池相連通，且在排水管道設置于生長池內部的端部設有濾網，排水管道設置于生長池外部的一端設有控制閥。
[0016]在進行模擬地下水位變化試驗時，將水箱通過水箱升降機構設定在合適的高度，并通過水位控制器設定水箱內的試驗水位，然后開啟供水系統的抽水栗，并且打開供水系統管路上的控制閥以及水箱進水管上的控制閥，蓄水池中的水便進入水箱中，并經水箱的水箱出水管，通過進水管進入到生長池中，當生長池內的水位與水箱內的水位相平，并達到水箱內由水位控制器設定的試驗水位時，此時水位控制器感應器感應到水位變化，便發出信號關閉水箱進水管，同時將信號發送給供水系統，使供水系統關閉供水管路上的控制閥，從而停止向水箱供水。由于蒸發及植物生長需要消耗地下水，導致生長池中地下水位降低，與該生長池相通的水箱，其水位也會隨著該生長池中地下水位的下降而下降，此時水位水位控制器的感應器便感應到水箱中的水位變化，然后發出信號打開水箱進水管的控制閥，同時將信號發送給供水系統，供水系統打開抽水栗，開啟供水系統的控制閥，使供水系統重新向水箱注入蓄水池中的水，并經由水箱向生長池供水，補給生長池中的消耗用水，直到水位重新達到試驗水位，當試驗完成后，開啟排水系統的排水管道即將水排出。
[0017]當進行降水水淹的模擬試驗時，首先通過水箱升降機構將水箱設定到合適高度，并使水位控制器設定的水箱內的試驗水位為與土壤層地表距離為0的0水位位置，即設定地下水位最高，然后供水系統打開抽水栗以及供水系統的控制閥，開始向水箱供水，蓄水池中的水通過水箱進入生長池中，直到生長池內水位與水箱內水位相平，并達到水箱內設定的0水位，此時水位控制器的感應器發出信號關閉水箱進水管上的控制閥；水位控制器的感應器同時將信號發送給淹水進水管上的控制閥，開啟淹水進水管上的控制閥后，供水系統向淹水進水管供水，開始水淹試驗，蓄水池中的水經淹水進水管向生長池供水，由于生長池內地下水位已達到0水位的最高位置，蓄水池中的水經淹水進水管流入生長池后便形成水淹狀態，作業人員可以通過調節淹水進水管和淹水出水管上的控制閥調整水的流速，使生長池內水淹高度達到試驗要求高度，這樣便可以模擬不同的水淹狀況進行水淹實驗，模擬植物對水淹的耐受限度。試驗完成后，水可由所述排水系統排走。
[0018]在本發明中，蓄水池中的水需要采自與試驗環境生長作物灌溉用完全一致的水，例如試驗場地環境的地表水、地下水。
[0019]本發明的優點與積極效果為:
[0020]1、由于試驗裝置完全采用與實際相同的水源，因此本發明能有效的模擬不同的地下水位及不同水淹深度對植物生長的影響。
[0021]2、本發明地下水位控制準確，大大提高了試驗的精確性。
[0022]3、本發明可以全自動控制生長池內的地下水水位，操作簡便，勞動量低。
[0023]4、本發明的生長池采用環保的材料制成，在試驗完成后，可以將生長池拆卸，連同供水系統等一起運輸到另外一個試驗場地，拆卸后的試驗場地可以恢復原貌；因此，本發明的試驗裝置不僅可以多次重復利用，達到了節約材料的目的，而且對試驗場地環境的破壞也降到了最低。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的主視圖，
[0025]圖2為本發明的供水系統示意圖；
[0026]圖3為圖1中單個生長池的側視圖。
[0027]其中，1為水箱；2為淹水出水管；3為水箱進水管；4為水箱出水管；5為中間過道；6為土壤層；7為石子層；8為生長池；9為生長池進水管；10為淹水進水管；11為水箱升降機構；12為水箱升降機構底座；13為蓄水池；14為抽水本；15為水箱供水管；16、17為控制閥；18為塑料薄膜。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步詳述。
[0029]如圖1?3所示，本發明的地下水位變化及水淹的模擬裝置包括水箱1、環保材料制成的生長池8、供水系統20、排水系統，其中水箱1上設有水箱進水管3和水箱出水管4，所述水箱進水管3與外部的供水系統20的水箱供水管15相連，所述水箱出水管4與生長池8的生長池進水管9相通，且在所述水箱進水管3與供水系統20的水箱供水管15相連的水箱進水管3上設置有用于自動調節控制水箱1內水位的水位控制器(圖中未示出)，并且該水位控制器具有水位感應器(圖中未示出)，該水位感應器位于水箱內部，在與水箱進水管3相連的水箱供水管15設有控制管路啟停及調整流量的控制閥17 ;供水系統20還設有蓄水池13和抽水栗14，蓄水池13與抽水栗14之間設有控制管路啟停及調整流量的控制閥16 ;水箱出水管4上同樣設有控制管路啟停及調整流量的控制閥(圖中未示出)，所述水位控制器為市購產品，型號為J1102B-00，生產廠家為艾拉美，所述控制閥為本領域公知技術。如圖1所示，相鄰的兩排生長池8之間設有中間過道5，所述水箱1通過水箱升降機構11以及水箱升降機構底座12設置于生長池8之間的中間過道5中，根據試驗需要，所述水箱1的高度可通過水箱升降機構11進行自動調整。
[0030]所述生長池8為環保材料生長池，所述環保材料為不銹鋼材料、PP材料或者PE材料，在每個生長池8的側壁和底部覆蓋一層塑料薄膜18，在塑料薄膜18的底部設有石子層7，在石子層7上設置有土壤層6，所述生長池8用于模擬植物生長的環境。如圖3所示，在生長池8的側壁底部設置有生長池8的進水管9，所述生長池8的進水管9與水箱1上的水箱出水管4相連通，在生長池8的側壁上部設有淹水進水管10和淹水出水管2，所述淹水進水管10和淹水出水管2緊貼土壤層6表面設置，其中淹水進水管10與外部的供水系統20的水箱供水管15相連通，淹水出水管2在水淹試驗時將生長池8內的水排出，淹水進水管10和淹水出水管2上均設有控制管路啟閉及調整水流量的控制閥(圖中未示出)，所述控制閥為本領域公知技術。
[0031]所述排水系統包括控制閥、濾網和排水管道(圖中未示出)，其中排水管道與生長池8相連通，且在排水管道設置于生長池8內部的端部設有濾網，排水管道設置于生長池8外部的一端設有一個控制閥(圖中未示出)，作業人員可通過該控制閥調整排水量，從而可以進一步控制生長池內的地下水位變化情況。
[0032]本發明的工作原理為:
[0033]本發明根據試驗的要求設置合適的地下水位及水淹深度，根據試驗要求，可以把水箱1設定在不同的高度，并通過水位控制器精確設定水箱1內的試驗水位。當水箱1內水位達到水位控制器設定的