[发明专利]土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法

说明书

本发明提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法，该装置包括：液态硅橡胶施加单元、基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器；基质流区土壤存储器为空心柱体，用于存放基质流区土壤，优先流区土壤存储器立于基质流区土壤存储器内部，用于存放优先流区土壤；液态硅橡胶施加单元的液态硅橡胶施加设备位于优先流区土壤存储器的正上方，用于向优先流区土壤存储器恒定均匀地施加液态硅橡胶。本发明能够更直观有效的观察水分和溶质在两区内的扩散能力，与模型模拟相结合，促进土壤优先流研究领域两区扩散作用的量化与测定。此外，本发明操作简单，省时省力。

技术领域

本发明涉及土壤迁移技术领域，更具体地，涉及一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法。

背景技术

土壤水分和溶质的迁移是土壤学和水文学的重要研究领域，其与地表地下水质、土壤养分吸收等息息相关。土壤溶质迁移理论广泛应用于地表地下水污染、重金属迁移和土壤盐分运动等方面，土壤溶质主要通过水动力弥散作用、流动区与不流动区间扩散作用及优先流作用进行迁移。

优先流作为土壤水分和溶质特殊运动形式，是一种非平衡流，土壤水分和溶质快速穿透至地下水层，绕过土壤基质进行迁移。土壤优先流区和基质流区对水流运动有重要的影响，土壤水分和溶质通过优先通道进行迁移时，极少量的水分和溶质会通过扩散作用迁移至基质流区。目前，对两区内水分和溶质扩散能力的研究方法多采用模型模拟方法，分别计算和量化液体、溶质从优先流区至基质流区的扩散距离。

然而，模型模拟水分、溶质扩散距离及扩散程度往往存在精确性难以确定的问题，并且，模拟值和实际值的拟合程度通常也难以确定。鉴于此，有必要研制一种模拟土壤优先流区和基质流区两区溶液扩散的装置与方法，来对模型模拟结果进行验证。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置与方法，用以更直观的观察水分和溶质在两区内的扩散能力，提高模拟精确度和拟合程度，为充分量化土壤优先流提供技术支撑和理论支持。

第一方面，本发明提供一种土壤优先流区和基质流区的溶液扩散模拟装置，包括：液态硅橡胶施加单元、基质流区土壤存储器和优先流区土壤存储器；所述基质流区土壤存储器为空心柱体，用于存放基质流区土壤，所述优先流区土壤存储器立于所述基质流区土壤存储器内部，用于存放优先流区土壤，且所述优先流区土壤存储器与所述基质流区土壤存储器的底面等高；所述优先流区土壤存储器高于所述基质流区土壤存储器的部分为实心，所述优先流区土壤存储器位于所述基质流区土壤存储器内部的部分为空心柱体，且所述优先流区土壤存储器位于所述基质流区土壤存储器内部的柱面以及所述优先流区土壤存储器的底面上具有均匀设置的小孔；所述基质流区土壤存储器包含底盖，所述底盖上对应所述优先流区土壤存储器位置处，留有与所述优先流区土壤存储器的底面同尺寸的孔洞；所述液态硅橡胶施加单元的液态硅橡胶施加设备位于所述优先流区土壤存储器的正上方，用于向所述优先流区土壤存储器恒定均匀地施加液态硅橡胶。

其中，所述基质流区土壤存储器具体为空心圆柱体，所述空心圆柱体的外径为51cm、内径为50cm且高为50cm；所述优先流区土壤存储器空心部分的外径为11cm、内径为10cm且高为55cm；所述底盖具体为圆盘，所述圆盘的外径为52cm、内径为51cm，所述孔洞的外径为12cm、内径为11cm。

其中，所述优先流区土壤存储器的底端设有外螺纹，所述孔洞位于所述圆盘的中心，且所述孔洞的内壁设有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述内螺纹用于固定所述优先流区土壤存储器。

其中，所述优先流区土壤存储器、所述基质流区土壤存储器和所述底盖的材质均为玻璃。

其中，所述液态硅橡胶施加单元进一步包括：液态硅橡胶存储池、水泵和液态硅橡胶施加设备；所述液态硅橡胶存储池用于存储液态硅橡胶，且所述液态硅橡胶存储池的顶部设有池盖，用于密封所述液态硅橡胶存储池；所述水泵用于将液态硅橡胶由所述液态硅橡胶存储池泵入所述液态硅橡胶施加设备。