[发明专利]一种用于非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移试验的装置

说明书

本发明公开了一种用于非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移试验的装置，包括土柱单元、蒸发单元、供水单元和监测单元。土柱单元包括上端开口的土柱，土柱外侧壁包裹有绝热海绵。监测单元包括监测系统和数据采集系统，监测系统包括若干个插入土柱的土壤水分‑温度‑电导率传感器和土壤温度传感器，监测系统连接数据采集系统。蒸发单元包括悬挂在土柱上方的辐射灯。供水单元包括供水装置，供水装置通过升降系统安装在支撑架上，供水装置连通土柱和蠕动泵。本发明可简便地实现对非饱和带水分含量、温度、电导率的连续监测，从而得到非饱和带中液态水、水汽、热流以及盐分的迁移情况，为探究非饱和带水、热、盐的迁移分布规律提供必要的信息。

技术领域

本发明属于地下水环境工程领域，具体涉及一种用于非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移试验的装置。

背景技术

自然界土壤中物质和能量之间的迁移转化现象十分普遍。非饱和土壤中任一点的水分运动、热量转换和溶质运移相互关联、相互作用，从而形成一个复杂的土壤水动力耦合系统。因此，土壤水、热和溶质在该系统中耦合运移机理的研究，对农业生产、工程建设、盐碱化土地的治理、地下水污染的监测控制等方面都有重要的指导意义。

为此，通过观测土壤水分含量、温度、电导率来间接获取土壤水、热、盐的迁移分布信息。国内外虽有用于类似研究的实验装置，但仍存在以下缺陷：1.土柱本身没有做绝热处理，导致土柱在试验时与外部环境有热量交换而不能形成一维土柱实验的形式，从而对实验结果产生影响；2.许多的室内试验都是在封闭的土柱中进行的，而没有考虑外界水分的进入和土壤水分在上边界的蒸发，导致没有考虑到蒸发和土壤—大气界面的边界影响。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种整体性较强，可同时观测土壤水分、温度、电导率并自动采集数据，模拟在蒸发的条件下，水—热、水—汽—热、水—汽—热—盐运移在时间上的变化过程，操作集中简便的用于监测非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移的试验装置。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种用于非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移试验的装置，包括土柱单元、蒸发单元、供水单元和监测单元；

所述土柱单元包括上端开口竖直设置的土柱，所述土柱底部密封，所述土柱外侧壁包裹有绝热海绵，所述土柱侧壁开设有若干个第一组探头口和第二组探头口，所述第一组探头口与第二组探头口相对设置在土柱侧壁两侧，且所述第一组探头口和第二组探头口在土柱上均沿土柱的中心轴从上至下纵向排布；

所述监测单元包括监测系统和数据采集系统，所述监测系统包括若干个土壤水分-温度-电导率传感器和土壤温度传感器，所述土壤水分-温度-电导率传感器通过第一组探头口插入土柱，所述土壤温度传感器通过第二组探头口插入土柱，所述土壤水分-温度-电导率传感器和土壤温度传感器均连接数据采集系统；

所述蒸发单元包括辐射灯，所述辐射灯悬挂在土柱上方；

所述供水单元包括供水装置，所述供水装置通过升降系统可升降的安装在支撑架上，所述供水装置通过第一导水管连通土柱，所述供水装置通过第二导水管连通有蠕动泵。

进一步的，所述第一组探头口的数目为6个，且所述第二组探头口的数目也为6个。

进一步的，所述第一组探头口均匀开设在土柱上，所述第二组探口也均匀开设在土柱上，所述最顶端的第一组探头口与从上至下排列的第二个第二组探口相互对称，所述上至下排列的第二个第一组探头口与从上至下排列的第四个第二组探口相互对称。

进一步的，所述土柱内侧底部铺设有反滤层，所述反滤层下方安装有密封盘，所述密封盘在土柱外固定连接土柱，所述反滤层和密封盘之间设有铁丝网。

进一步的，所述密封盘的中心处开设有第一接水口，所述第一导水管通过第一接水口连通土柱。