[发明专利]土壤大孔隙域和基质域间溶质交换模拟装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种土壤大孔隙域和基质域间溶质交换模拟装置，包括透明圆柱体，所述圆柱体的内部设有由试验粘土组成的基质域，基质域中设有由细碎石及粗砂组成的大孔隙域，所述基质域的底部渗水口与第一量筒相连，所述大孔隙域的底部渗水口与第二量筒相连，所述圆柱体上设有多个TDR探针与电阻率探杆。该土壤大孔隙域和基质域间溶质交换模拟装置的结构简单，可实现模拟各类大孔隙土壤中溶质非均匀入渗过程。

技术领域

本发明涉及一种土壤大孔隙域和基质域间溶质交换模拟装置及其使用方法。

背景技术

目前土壤溶质运移非饱和渗流领域，侧重在于溶质在土壤中运移研究方面。传统土壤溶质空间的运移试验，主要有土柱浸泡法、田间开挖法、染色示踪法、土壤水分穿透曲线法、张力渗透仪法、地透雷达法等等。

大孔隙在自然界普遍存在，大孔隙流是土壤中水及溶质运动机制研究由均匀走向非均匀领域的标志，是指在土壤各向异性的情况下，溶质在多重因素的共同作用下，沿着特定的路径向下发生非均匀渗流的现象。大孔隙流是造成降雨型滑坡、泥石流等地质灾害以及地下水质污染、农业土壤中养分流失等现象的主要诱因之一，所以深入开展大孔隙流的研究显得尤为重要。

但是，土壤大孔隙域与基质域的溶质交换和土壤溶质运移存在本质区别：前者在于土壤中同一位置的大孔隙域与基质域之间的溶质交换，而后者为土壤中不同位置的空间溶质运移。因此，对于土壤大孔隙域与基质域的溶质交换无法采用现有的土壤溶质运移试验方法，而且现有土壤大孔隙流模拟试验还未有效实现大孔隙域与基质域的空间分离，因而对土壤大孔隙域和基质域间溶质交换的室内试验模拟提出新的难度。

鉴于此，迫切需要开发一种可实现均质土壤中大孔隙形成的技术手段，用于模拟土壤大孔隙域和基质域间溶质交换过程。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种土壤大孔隙域和基质域间溶质交换模拟装置及其使用方法，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种土壤大孔隙域和基质域间溶质交换模拟装置，包括透明圆柱体，所述圆柱体的内部设有由试验粘土组成的基质域，基质域中设有由细碎石及粗砂组成的大孔隙域，所述基质域的底部渗水口与第一量筒相连，所述大孔隙域的底部渗水口与第二量筒相连，所述圆柱体上设有多个TDR探针与电阻率探杆。

优选的，所述圆柱体底部固连有圆形盖板，所述圆形盖板的周部与圆柱体密封粘结，所述圆形盖板的上端面与基质域、大孔隙域接触，所述圆形盖板上设有若干个过滤孔并在上端面上覆盖有一层尼龙薄膜，所述圆形盖板的下方设有集水槽，所述集水槽的顶部敞口边缘与圆柱体的底部边缘固设为一体，所述集水槽的槽底经第一分液管与第一量筒相连，所述集水槽的槽底经第二分液管与第二量筒相连。

优选的，所述第一分液管与第一量筒之间、第二分液管与第二量筒之间均设有进水阀，所述第一量筒与第二量筒的底部均经出水阀与废水容器连接。

优选的，所述集水槽的内部设有分流器，所述分流器包括与大孔隙域的底部相连通的若干根集水支管，若干根集水支管顶部穿过圆形盖板后与大孔隙域连通，若干根集水支管底部经一根集水主管相连通，集水主管经出水管与第二分液管的管口密封连接。

优选的，所述大孔隙域的数量为四组，每组大孔隙域均竖直延伸，其中一组大孔隙域位于圆柱形的基质域的中心，其他三组大孔隙域位于中心大孔隙域的周部，呈现三角形布置，所述圆柱体的顶部敞口为供水口。