[发明专利]一种测定土-水-气界面水通量的实验装置

说明书

本发明设计了一种同时原位测量沉积物－水体－大气界面水通量的实验装置，可广泛适用于湖泊、沼泽、河流滩涂等自然湿地和水库、池塘、水田等人工湿地。该发明包括：三个扇形断面的柱状筒，其断面可拼合为圆形。三个透明有机玻璃材质柱状筒为上闭下开、上开下闭和上下均开，分别用于测定土－水、水－气和土－水－气通量。该实验装置安装简单、操作方便、可直接在现场进行原位实验、能长期准确测量土－水－气界面水通量。

技术领域

本发明涉及水通量测量实验装置，更具体地，涉及一种测定湿地水环境中沉积物-水体-大气界面水通量的实验装置。

背景技术

目前已有的测定渗流实验方法：20世纪40年代，IsraelsonandReeve(1944)发明了一种手工渗流仪，用于测量灌溉渠的渗漏水量；Lee(1977)在20世纪70年代对它作了一些改进，并用来用于测定明尼苏达州的萨利湖与地下水的交换量。经典的Lee式半桶渗流仪的主要组成部分是一个208L的钢质圆柱形桶，一端完全开口，而另一端只在边上有一个很小的开口，它通过橡胶塞、导水管连着一个4L的塑料袋。随着渗流仪应用研究的不断深入和科学技术的迅猛发展，更精确的渗流仪随之产生，比如：连续热型自动渗流仪、热脉冲型自动渗流仪、超声波型自动渗流仪、染料稀释技术渗流仪等。显然地，经典渗流仪塑料袋的机械性能、圆桶底部的渗漏、流管的摩擦阻力、波浪作用或压力差等会引起一定的测量误差。而上述改进后的实验方法也存在成本较高、组件复杂、易产生故障等不足。

发明内容

为改进上述现有实验装置的缺陷，并增加测量水-气界面水通量，提高三相界面水通量的测量精度，本发明设计了一种测定土-水-气界面水通量的实验装置。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种测定土-水-气界面水通量的实验装置，包括：

三个扇形断面的柱状筒；

所述三个柱状筒的三个断面可拼合为圆形；

所述柱状筒中，其一为土-水界面水通量测量筒；

所述柱状筒中，其一为水-气界面水通量测量筒；

所述柱状筒中，其一为土-水-气界面水通量综合测量筒；

优选地，所述土-水界面水通量测量筒，下端开口，楔形刃口，上端封盖，并留有一个小通气口。

优选地，所述水-气界面水通量测量筒，底端封闭，上端完全开口。

具体地，所述水-气界面水通量测量筒，上端覆盖一层大孔眼纱网。

优选地，所述土-水-气界面水通量综合测量筒，上下两端均开口。

具体地，所述土-水-气界面水通量综合测量筒，上端覆盖一层大孔眼纱网。

优选地，所述测定土-水-气界面水通量的实验装置，其长度根据实施测量的环境条件设定。

具体地，所述环境条件包括水深、年际水位波动幅度，以及极端气象情况干旱、洪涝、暴雨带来的对水位的影响。

优选地，所述三个柱状筒侧面均标有基准面一致的刻度。

优选地，所述三个柱状筒的质材为有机玻璃。

以上本发明所采用的技术方案与现有技术相比，具有以下技术优点：

在测量土-水界面水通量的同时，能测量水-气界面上的水通量。相比于传统的渗流仪只能测土-水界面水通量，增加了新的水通量测量功能。

三个测量筒的水位变化情况符合已知规律△h₁+△h₂＝△h₃，若产生错误可以及时发现并纠正。

实验装置的成本造价低廉，组件简单牢固，不易损坏。