[实用新型]一种基于FDR和光纤传感技术监测的多降雨环境入渗模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种基于FDR和光纤传感技术监测的多降雨环境入渗模拟装置，包括降雨发生单元、非饱和土壤入渗土柱单元以及传感检测单元，所述降雨发生单元包括依次管道连接的马氏瓶、供水容器和针盘降雨器以及可分别升降所述马氏瓶以及所述供水容器的升降装置，所述马氏瓶上设有气阀以及深至出水口的进气管，所述马氏瓶、所述供水容器以及所述针盘降雨器之间连接管道上均设有阀门，所述非饱和土壤入渗土柱单元包括底部填装有反滤层的玻璃柱、土样表层径流液收集容器以及渗流液收集容器，所述传感检测单元包括用于检测所述第一收集容器重量的称量传感器、若干用于检测所述玻璃柱内不同高度土壤的水盐传感器、信号处理器以及上位机。本装置具有雨强可控、装置耐用以及可连续动态监测的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种基于FDR和光纤传感技术监测的多降雨环境入渗模拟装置，属于非饱和土渗透测试技术领域。

背景技术

降雨入渗问题涉及水文、环境与农业等多个学科，其研究对于水资源开发利用、土壤环境保护与农业灌溉及生产等研究方面具有重要的指导意义。在研究降雨入渗过程中非饱和带土壤的水盐运移规律时，设计室内试验进行模拟是一种有效手段。国内外现有多种降雨入渗模拟装置，但仍存在缺陷：1.降雨强度的控制方法不灵活，多为更换不同大小型号的针头。2.对针头缺乏一定的保护措施，中心位置的针头在多次试验下受水流直接冲击易松动且堵塞。3.对入渗过程中积水径流量的变化过程没有连续准确的监测，多采用烧杯量取与天平称重的方法记录。4.对土壤水盐的监测不够灵敏快速，且不易广泛推广使用，因多采用TDR（时域反射）技术，存在时间延迟的滞后，不能满足精细时间尺度上的监测，且价格昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种降雨强度控制简便、可模拟多种降雨环境的模拟装置，进一步的提供一种可以有效延长降雨器使用寿命的模拟装置，更进一步的提供一种可以对降雨过程中径流与水盐变化进行连续动态监测的模拟装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于FDR和光纤传感技术监测的多降雨环境入渗模拟装置，包括降雨发生单元、非饱和土壤入渗土柱单元以及传感检测单元，所述降雨发生单元包括依次管道连接的马氏瓶、供水容器和针盘降雨器以及可分别升降所述马氏瓶以及所述供水容器的升降装置，所述马氏瓶上设有气阀以及深至出水口的进气管，所述马氏瓶、所述供水容器以及所述针盘降雨器之间连接管道上均设有阀门，所述非饱和土壤入渗土柱单元包括底部填装有反滤层的玻璃柱、用于收集所述玻璃柱内土样表层径流液的第一收集容器以及用于收集所述玻璃柱内经过所述反滤层的渗流液的第二收集容器，所述传感检测单元包括用于检测所述第一收集容器重量的称量传感器、若干用于检测所述玻璃柱内不同高度土壤的水盐传感器、信号处理器以及上位机。

所述针盘降雨器内设有进水消能装置。

所述消能装置为安装在所述针盘降雨器内的T形台，所述T形台顶面为向上弯曲的弧形，弧面对应所述针盘降雨器进水口。

所述水盐传感器采用FDR水盐传感器，。

所述称量传感器采用光纤压力传感器。

所述上位机为计算机。

本发明所达到的有益效果：

1、利用电控升降台、马氏瓶、供水容器与针盘降雨器有机结合，通过调节供水容器与马氏瓶之间的高度差来实现在只使用一种型号降雨器的基础上对降雨强度进行灵活控制，通过在供水容器内配置不同的溶液，可以模拟多环境下的降雨，如可以模拟存在大气污染环境下（具有一定化学离子浓度）的降水，还可以模拟含净化离子的人工降雨来中和土壤中污染物的治理效果。

2、通过在降雨器内设置消能台，可以避免每次试验时同一区域针头受水流和微尘冲击，延长降雨器的可使用期限。