[实用新型]一种模拟喀斯特地区裂隙管道发育情况装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟喀斯特地区裂隙管道发育情况装置，该装置通过不同孔径大小的PVC钢丝软管模拟喀斯特地区地下裂隙管道发育情况，模拟了在不同发育程度下(孔径大小变化)具有不同弯曲程度(弯曲系数)影响下的裂隙管道对喀斯特地区土壤漏失及物质迁移的影响，构建了喀斯特区地表‑地下二元空间水土过程监测微区，通过室内人工降雨实验，分析地下裂隙管道发育情况对漏失和物质迁移的影响，揭示地下裂隙管道水文过程与物质迁移过程在空间上的耦合关系。

技术领域

本实用新型属于水文、生态、土壤漏失和水土保持技术领域，具体涉及一种模拟喀斯特地区裂隙管道发育情况装置，该装置可用于直接指导喀斯特区高效利用有限水资源的生产实践，为喀斯特地区石漠化治理成果的巩固和土地的可持续利用提供科学依据。

背景技术

喀斯特地区独特的岩溶作用形成一种地表-地下二元空间结构，在自然因素和人为因素协同作用下，喀斯特地表呈土被不连续、土层浅薄甚至大面积基岩出露的石漠化景观，而其地下则在碳酸盐岩(石灰岩)溶蚀作用下形成裂隙、溶管、漏斗、竖井、落水洞、溶洞等。喀斯特区特殊的“二元”结构及多孔介质特征，使得降雨过程中径流在浅层孔(裂)隙、管道、漏斗中的流动会带走土壤，造成“土壤漏失”现象。喀斯特区水土流失过程复杂，水土及养分物质不仅随地表径流流失，而且沿岩溶裂隙、管道、落水洞等向地下漏失，如何监测喀斯特区地下漏失及物质迁移过程已经成为亟待解决的问题。

由于喀斯特地区土壤总量有限，涵养水源能力低，浅层孔(裂)隙发育，大气降水部分在坡面产生坡面流，部分沿喀斯特包气带的土壤、表层岩溶带和传送带携带养分物质垂直下渗，在低洼处通过管道、落水洞等进入地下系统，也使得喀斯特地区地下水容易受到污染，难以治理，并加剧了喀斯特水质退化。在这种背景下，土壤及养分物质在地下裂隙岩溶管道中选择何种水文路径、通过何种水文驱动机制等关键科学问题急需深入研究。

目前对喀斯特区地下结构发育情况模拟的装置还停留在简单的概化模拟基础上，对于地下裂隙管道发育情况也都集中于裂隙度单一情况下，很少涉及到关于裂隙管道弯曲复杂程度上，这些研究主要集中在地下水土流失现状、机理及概念模型上，尚缺乏从地表、地下三维视角对水土流失和养分迁移进行耦合研究。由于喀斯特区地下裂隙管道发育复杂性、隐蔽性等原因，亟需提出一种模拟喀斯特地区裂隙管道发育装置。

发明内容

基于上述现有技术，本实用新型提供了一种模拟喀斯特地区裂隙管道发育情况装置，该装置结构简单，可模拟多种控制条件下的裂隙发育情况，还可收集到不同裂隙管道发育下土壤漏失量和溶质运移量，探讨喀斯特地区土壤的地下垂直渗漏过程，为系统研究地下裂隙管道土壤迁移及其生态环境效应奠定基础，为喀斯特地区石漠化治理提供科学对策。

实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：

一种模拟喀斯特地区裂隙管道发育情况装置，包括第一支撑墩柱、第二支撑墩柱、喀斯特地貌模型、地下导流组件、接水桶和采样瓶，接水桶有两个，第一支撑墩柱和第二支撑墩柱均固定于地面上，喀斯特地貌模型包括盛土槽，盛土槽倾斜设置，盛土槽顶部与第一支撑墩柱连接，盛土槽底部与第二支撑墩柱连接，盛土槽槽底从下到上依次设有多个模拟基岩，多个模拟基岩将盛土槽内部空间分隔，盛土槽内填充有土壤，所有的模拟基岩均被土壤覆盖，各模拟基岩底部中间设有预埋管，各预埋管内填充有纱网，盛土槽槽底从下至上设有多排预留孔，预留孔的排数和模拟基岩的个数相等，各排预留孔位于对应的模拟基岩底部的上方，地下导流组件的入口分别与各排预留孔中对应的预留孔连接，地下导流组件的出口位于采样瓶的正上方，土壤表层位于盛土槽底部处设有地表径流导水管，地表径流导水管下端连接有地表径流引水管，地表径流引水管的下端位于对应的接水桶的上方，盛土槽槽底底部设有岩土界面流导水管，岩土界面流导水管下端连接有岩土界面流引水管，岩土界面流引水管的下端位于对应的接水桶的上方。