一種用于研究地下水影響條件下土壤水鹽運移規律的土柱裝置的制作方法

本發明屬于園林領域，尤其是涉及一種用于研究地下水影響條件下土壤水鹽運移規律的土柱裝置。

背景技術：

地下水埋深及鹽分含量是鹽漬土形成的重要影響因素，天津濱海地區地下水埋深淺，鹽分含量高，極易導致土壤板結化與鹽堿化，對園林綠化植物的影響巨大，因此，研究地下水影響條件下土壤水鹽運移規律具有重要意義。

在現有技術中，土柱模擬試驗廣泛應用于農業、園林、環境等研究領域，作為一種常規的水鹽運移試驗方法，常用來模擬和研究土壤水鹽運移規律。土柱試驗通常分為裝填土柱與原狀土柱，裝填土柱是經過田間土壤樣品采集、風干、研磨、過篩后，按原來土壤層次分層裝填完成，此種土柱傳感器埋設及數據采集較為簡易，但土壤本身的結構受到了較大破壞，試驗的準確性受到較大影響；原狀土柱是經過挖掘圓柱狀土壤樣品，保持原土壤本身結構及理化性質不變的狀態下進行水鹽數據采集與監測，此種土柱試驗更好的還原了研究對象的本質特性，但傳感器等試驗設備埋設工藝復雜，長期監測難度較高。

同時，室內土柱模擬試驗裝置，還存在以下幾個方面不足：為便于觀察土壤結構，土柱管體結構有必要選擇透明材質，但日光或燈光照射土柱改變了土柱真實存在環境，容易造成土柱溫度異常、外側鹽分析出、滋生苔蘚，影響試驗效果；大重量土柱重心高，荷載大，容易造成倒塌等安全事故；供水系統易受到擾動、造成水位不穩定，影響試驗準確性。

本

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種用于研究地下水影響條件下土壤水鹽運移規律的土柱裝置，以解決上述技術問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于研究地下水影響條件下土壤水鹽運移規律的土柱裝置，包括相互獨立的土柱設備和數據監測系統，所述土柱設備包括圓柱體管、遮光簾結構、基座結構、供水裝置，所述圓柱體管的側壁上設有若干傳感器埋設孔，圓柱體管的外側設有遮光簾結構；圓柱體管底部設有基座結構，基座結構上設有供水裝置，所述供水裝置通過其上的供水膠管與基座結構相連。

進一步地，所述數據監測系統包括數據顯示器和若干傳感器探頭，傳感器探頭通過數據線與數據顯示器相連，使用時，所述傳感器探頭安裝于圓柱體管內。

進一步地，所述基座結構包括不銹鋼支座、土柱固定槽和水流緩沖槽，不銹鋼支座上設有土柱固定槽，圓柱體管固定于土柱固定槽內，土柱固定槽的側壁上對稱設有若干個進水口，土柱固定槽外側設有水流緩沖槽，水流緩沖槽的側壁上設有進水通道，進水通道的一端設有寶塔接頭，所述寶塔接頭與進水通道通過螺紋連接。

進一步地，所述供水裝置包括馬氏瓶和供水膠管，不銹鋼支座上還設有供水裝置固定槽，所述馬氏瓶固定于供水裝置固定槽內，馬氏瓶上的給水管與寶塔接頭通過供水膠管相連。

進一步地，所述遮光簾結構包括圓環形滑道、滑輪、s掛鉤、遮光簾、拉鏈，所述圓環形滑道安裝于圓柱體管頂部，圓環形滑道內設有滑輪，滑輪上掛設有s掛鉤，s掛鉤另一端與遮光簾相連，所述遮光簾位于圓柱體管外側，遮光簾的對接部分通過拉鏈進行無縫連接。

進一步地，所述圓柱體管和馬氏瓶的材質均為無色透明亞克力材質。

進一步地，所述傳感器埋設孔孔徑大于傳感器探頭橫截面寬度最大處1～2mm。

進一步地，傳感器埋設孔內活動設有膠塞，所述膠塞上設有穿線孔。

進一步地，所述土柱固定槽內部鋪設石英砂，所述石英砂鋪設的厚度為1～2cm。

進一步地，所述土柱固定槽的側壁外側設有支護片。

進一步地，所述遮光簾的材質為雙面銀涂層加厚遮光布。

進一步地，所述遮光簾的垂直長度與暴露在外的圓柱體管長度相同。

進一步地，所述寶塔接頭高度為距離水流緩沖槽底部1～2cm處。

進一步地，所述進水口個數為六個或八個。

相對于現有技術，本發明所述的用于研究地下水影響條件下土壤水鹽運移規律的土柱裝置具有以下優勢：

(1)本發明既達到土壤結構可視性要求，又避免了光照及溫差對土壤水鹽運移的干擾，有效阻止了苔蘚的滋生；

(2)本發明水流緩沖槽能夠保證供水的均衡與穩定，試驗的準確性得到有效保證；

(3)本發明基座結構穩固、安全性高，能夠滿足重心高，荷載大的土柱的試驗要求；

(4)本發明設有傳感器埋設孔，傳感器埋設孔孔徑大于傳感器探頭橫截面寬度最大處1～2mm，能夠保證傳感器探頭順利穿過。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例中土柱裝置結構示意圖；

圖2為本發明實施例中基座結構的結構示意圖。

附圖標記說明：

1-圓柱體管；2-遮光簾結構；3-基座結構；4-供水裝置；5-傳感器探頭；6-數據顯示器；7-膠塞；8-傳感器埋設孔；9-供水膠管；10-滑輪；11-s掛鉤；12-遮光簾；13-拉鏈；14-不銹鋼支座；15-土柱固定槽；16-供水裝置固定槽；17-支護片；18-寶塔接頭；19-供水膠管；20-水流緩沖槽；21-石英砂；22-進水口；23-進水通道；24-馬氏瓶。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明創造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1-2所示，一種用于研究地下水影響條件下土壤水鹽運移規律的土柱裝置，包括相互獨立的土柱設備和數據監測系統，所述土柱設備包括圓柱體管1、遮光簾結構2、基座結構3、供水裝置4，所述圓柱體管1材質為無色透明亞克力材質，圓柱體管1的側壁上設有若干傳感器埋設孔8，圓柱體管1的外側設有遮光簾結構2；圓柱體管1底部設有基座結構3，基座結構3上設有供水裝置4，所述供水裝置4通過其上的供水膠管19與基座結構3相連。所述數據監測系統包括數據顯示器6和若干傳感器探頭5，傳感器探頭5通過數據線與數據顯示器6相連，使用時，所述傳感器探頭5安裝于圓柱體管1內。在圓柱體管1內裝入原狀土柱，對原狀土柱進行鉆孔，孔徑小于傳感器探頭5橫截面直徑1～2mm，從而保證傳感器探頭5與原狀土柱土壤充分接觸，孔洞深度為土柱半徑，傳感器探頭5伸入孔洞到底，并將掘出土壤回填壓實，采用膠塞7填塞傳感器埋設孔8，其中所述膠塞7上設有穿線孔，穿線孔的孔徑滿足傳感器探頭5所連數據線穿過寬度，所述傳感器探頭5所連數據線穿過穿線孔與數據顯示器6相連，最后涂抹玻璃膠止水密封。在保證土柱土壤理化性質和結構不被破壞的前提下，解決了原狀土柱傳感器探頭的埋設問題，減少了土壤水鹽數據的長期采集與監測的工作量，節省了勞動力。

所述基座結構3包括不銹鋼支座14、土柱固定槽15和水流緩沖槽20，不銹鋼支座14上設有土柱固定槽15，所述土柱固定槽15內部鋪設石英砂21，所述石英砂鋪設的厚度為1cm，防止進水口22堵塞，圓柱體管1固定于土柱固定槽15內，土柱固定槽15的側壁上對稱設有八個進水口22，所述土柱固定槽15的側壁外側設有支護片17，土柱固定槽15外側設有水流緩沖槽20，水流緩沖槽20的側壁上設有進水通道23，進水通道23的一端設有寶塔接頭18，所述寶塔接頭18高度為距離水流緩沖槽20底部1cm處，所述寶塔接頭18與進水通道23通過螺紋連接。基座穩固、安全性高，避免了倒塌等事故的發生。同時水流緩沖槽保證了供水的穩定性，試驗準確性得到了顯著提升。

所述供水裝置4包括馬氏瓶24和供水膠管19，所述馬氏瓶24的材質為無色透明亞克力材質，不銹鋼支座14上還設有供水裝置固定槽16，所述馬氏瓶24固定于供水裝置固定槽16內，馬氏瓶24上的給水管與寶塔接頭18通過供水膠管19相連。

所述遮光簾結構2包括圓環形滑道9、滑輪10、s掛鉤11、遮光簾12、拉鏈13，所述圓環形滑道9安裝于圓柱體管1頂部，圓環形滑道9內設有滑輪10，滑輪10上掛設有s掛鉤11，s掛鉤11另一端與遮光簾12相連，所述遮光簾12位于圓柱體管1外側，實現遮光簾12對圓柱體管1的遮擋與敞開，遮光簾12的對接部分通過拉鏈13進行無縫連接，所述遮光簾12的垂直長度與暴露在外的圓柱體管1長度相同；遮光簾12的材質為雙面銀涂層加厚遮光布，遮光效果達到0lux。遮光簾系統效果良好，有效阻止了鹽分的析出與苔蘚的滋生。

本發明的實施過程為：

首先，對實驗室的土柱布置位置進行選擇與規劃，選擇地面平整、基礎穩固的地點作為布置地點。將基座結構3按照規劃位置進行布置，并在每個基座結構3的土柱固定槽15內均勻鋪設一層1cm厚石英砂21，隨后進行原狀土柱采集。

在取土現場，用圓柱體管1將所采集的土柱按照上下順序套牢，圓柱體管1兩端采用麻繩按縱向通體捆綁，防止原狀土柱在圓柱體管1內滑移，圓柱體管1保證了原狀土柱在運輸過程中的結構完整。

將裝有原狀土柱的圓柱體管1運輸至實驗室。首先進行與基座結構3的組裝工作，圓柱體管1按照上下順序裝入土柱固定槽15內，隨后在傳感器埋設孔8處對土柱進行鉆孔洞，孔洞直徑小于傳感器探頭5橫截面直徑1mm，保證傳感器探頭5與原狀土柱土壤充分接觸，孔洞深度為土柱半徑，傳感器探頭5伸入孔洞到底，并將掘出土壤回填壓實。傳感器數據線穿過膠塞7上的穿線孔后，用膠塞7將傳感器埋設孔8填堵嚴實，采用膠塞7填塞傳感器埋設孔8，并涂抹玻璃膠止水密封，所述穿線孔的孔徑滿足傳感器探頭5所連數據線穿過寬度。再后，將圓環形滑道9固定在圓柱體管1頂部，懸掛s掛鉤11，再將遮光簾12與s掛鉤11相連，實現遮光簾結構2的布置。最后將馬氏瓶24裝入供水裝置固定槽16中，采用供水膠管19將馬氏瓶24上的給水管與寶塔接頭18相連，對馬氏瓶24進行給水，調節馬氏瓶24玻璃管水位高度，水源通過水流緩沖槽20實現馬氏瓶24對原狀土柱的均勻、穩定供水，水流通過進水口22進入石英砂21層，然后土柱底層的土壤通過毛細作用將水吸入土柱，采用數據顯示器6實現對水鹽數據的采集與監測。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。