[发明专利]大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置

权利要求书

1.一种大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：至少包括试验土槽、补排系统和测量系统，试验土槽内部盛装有试验土壤，所述的补排系统包括侧向补排单元、底部补排单元以及顶部补排单元，侧向补排单元由分别安装于试验土槽两侧壁上的补水装置和排水装置组成，其中补水装置和排水装置均包括水槽、滤网和水箱，滤网位于试验土槽内且与试验土壤接触，水槽位于滤网和试验土槽的内壁之间，水箱安装于试验土槽的外壁上且其高度能够进行调节，水箱通过水管与水槽连通；底部补排单元包括通水管和连接管，通水管的两端分别设有进水开关和出水开关，连接管至少设有一根，连接管的一端与通水管连通，连接管的另一端与试验土槽的底部连通；顶部补排单元包括降雨装置、蒸发装置以及积水入渗装置，降雨装置包括降雨水箱和覆盖于试验土槽上方的降雨器，降雨水箱通过水管与降雨器连通；蒸发装置包括位于试验土槽上方的灯座、导线以及安装于灯座上的红外灯；测量系统包括土壤溶质测量单元、土壤水分测量单元、土壤水势测量单元和地下水位测量单元。

2.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：试验土槽呈长方体状，由铁板焊接而成。

3.根据权利要求1或2所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：补水装置和排水装置上的水箱均通过升降架安装于试验土槽的侧壁上，所述的升降架固定于试验土槽的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：底部补排单元中的连接管设有两根，底部补排单元上还设有平衡层，平衡层位于试验土槽的底部，平衡层的上方设有滤网，平衡层通过滤网与试验土壤接触，所述的平衡层由沙石组成，且沙石的粒径由上至下逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：降雨器由有机玻璃制成，降雨器的底板上均匀的设有出水针头；降雨装置中还包括有升降杆，降雨水箱安装于升降杆上。

6.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：积水入渗装置包括升降杆、入渗水箱、流量计、入渗开关以及量筒，入渗水箱安装于升降杆上，入渗水箱通过水管与试验土槽上的渗水入口连通，水管上设有流量计和入渗开关，量筒位于试验土槽上的渗水出口的下方，所述的渗水入口和渗水出口均位于试验土壤的上表面的上方。

7.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：所述的土壤溶质测量单元包括溶质成分测量装置和溶液浓度测量装置，溶质成分测量装置主要由土壤溶液取样器和化学分析仪器组成；土壤溶液取样器由吸杯、采样瓶、缓冲瓶和真空泵组成，四者通过硅胶管依次连接；所述的吸杯由陶瓷头和聚酯管组成，陶瓷头位于试验土壤的内部，聚酯管穿过试验土槽的侧壁与硅胶管连通，聚酯管与试验土槽的接触部位采用橡胶圈密封；溶液浓度测量装置由位于试验土壤内部的盐分传感器以及通过导线与盐分传感器连接的电导率仪组成。

8.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：土壤水分测量单元由电阻法测量装置和中子散射法测量装置组成，其中电阻法测量装置由石膏块和水分测定仪组成，石膏块均匀分布于试验土壤中，水分测定仪通过导线与石膏块连接；中子散射法测量装置包括土壤水分中子仪和测管组成，测管设有三根，均匀分布于试验土槽内。

9.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：土壤水势测量单元包括张力计管、电子张力计、压力传感器以及数据采集仪，张力计管的首段穿过试验土槽的侧壁埋填于试验土壤中，且张力计管的首端为多孔的陶瓷头，张力计管的尾端设有两个连接口，其中一个连接口与压力传感器连接，压力传感器与数据采集仪连接；另一连接口上设有橡胶塞，电子张力计上的探针能够穿过橡胶塞进入张力计管内直接测量张力。

10.根据权利要求1所述的大型包气带土壤非饱和渗流物理模拟装置，其特征在于：地下水位测量单元包括均匀的安装于试验土槽底部的5根测压管，测压管的一端位于试验土槽的内部。