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原文传递一种不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱及方法

专利名称：	一种不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱及方法
摘要：	本发明提供了一种不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱及方法，涉及土壤模拟试验箱，箱体内部分为四个存储空间，渗水板上开设有通孔，渗水板上压装有纱网，第二存储空间和第三存储空间底部均设置有砾石，第二存储空间的砾石上设置有盐荒地土壤，第三存储空间的砾石上设置有耕地土壤，第二存储空间和第三存储空间的正面有机玻璃上沿高度方向均设置有土壤水分传感器和负压计，第四存储空间顶部设置有遮光盖板，第一至三存储空间上方均设置有红外线探照灯，第四存储空间对应的箱体外壁上沿高度方向设置有水位刻度线，马氏瓶设置在遮光盖板顶部。该模拟箱根据土壤水分的渗透能力可以揭示出水分在不同地类间迁移速率和迁移量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	内蒙古;15
申请人：	内蒙古农业大学
发明人：	史海滨;郑倩;徐昭;王维刚;张文聪;郭珈玮;周慧;苗庆丰;王国帅;李仙岳;杨树青;闫建文;李瑞平;李为萍;李祯
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910376467.9
公开号：	CN110082503A
代理机构：	西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	俞晓明
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	010018 内蒙古自治区呼和浩特市赛罕区昭乌达路306号水建院
主权项：	1.一种不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱，其特征在于，包括箱体、土壤水分传感器(10)和负压计(12)；所述箱体内部通过三块渗水板(8)依次分隔为第一存储空间、第二存储空间、第三存储空间和第四存储空间，所述渗水板(8)上开设有若干通孔，所述渗水板(8)上压装有一层纱网，所述第二存储空间和第三存储空间底部均设置有砾石(1)，所述第二存储空间的砾石(1)上设置有盐荒地土壤(2)，所述第三存储空间的砾石(1)上设置有耕地土壤(3)，所述第二存储空间和第三存储空间的渗水板(8)上沿高度方向均设置所述土壤水分传感器(10)和负压计(12)，所述第四存储空间顶部设置有遮光盖板(11)，所述第一存储空间、第二存储空间和第三存储空间上方均设置有红外线探照灯(7)，所述第四存储空间对应的所述箱体外壁上沿高度方向设置有水位刻度线(5)；所述第一存储空间内放置有海子水，所述第四存储空间内放置有地下水，所述海子水的海子水位(9)和地下水的地下水位(4)均低于盐荒地土壤(2)和所述耕地土壤(3)。 2.根据权利要求1所述的不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱，其特征在于，所述渗水板(8)为透明有机玻璃。 3.根据权利要求1所述的不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱，其特征在于，还包括马氏瓶(6)，所述马氏瓶(6)设置在所述遮光盖板(11)顶部，通过所述马氏瓶(6)测量后将水倒入所述第三存储空间和第四存储空间。 4.根据权利要求1所述的不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱，其特征在于，所述箱体的高度为2m。 5.一种利用权利要求1所述的不同地类土壤和地下水水盐运移实验模拟箱进行土壤实验的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、土壤质地日蒸发实验从试验场分别取回盐碱地原始土壤10方和耕地原始土壤10方，自然阴干，利用撵土器把土样撵成碎沫状并过2mm土筛后得到盐荒地土壤(2)和耕地土壤(3)；将所述盐荒地土壤(2)和所述耕地土壤(3)分别装入所述第二存储空间和第三存储空间中，向所述第四存储空间加入纯净水来控制地下水水位，加入的水量要使耕地和荒地土壤分别达到土壤饱和含水率；利用微型土转在设计孔处把土取出，把负压计按照试验设计分别插入箱体对应的位置，待负压计读数稳定后，记录此时的数据；在所述第二存储空间和第三存储空间分别在土壤表层利用土壤蒸发器取土壤原状土，之后再把土壤蒸发器套入在等长直径大于土壤蒸发器1cm的保护桶中，之后把土壤蒸发器小心取出，用细纱网把其末端包住放回原处，定时监测土壤蒸发量；打开所述红外线探照灯(7)，在10min、20min、30min、50min、90min的间隔里观测观测数据、90min之后每隔一小时观测一次，共计观测30天，之后分别把地下水水位控制在100cm、80cm、60cm、40cm、20cm、10cm、来观测地下水水位的变化，进而得出盐荒地沙壤土和耕地粉土在不同地下水埋深条件下潜水的蒸发量；步骤2、运移规律和渗透能力实验步骤21、水分在水平和垂直方向的运移规律从试验场分别取回盐碱地原始土壤和耕地原始土壤，自然阴干磨碎并过2mm土筛后得到盐荒地土壤(2)和耕地土壤(3)，并将所述盐荒地土壤(2)和耕地土壤(3)分别装入所述第二存储空间和第三存储空间中；用所述马氏瓶(6)给所述第三存储空间一侧注水，流量为2L/h，并通过所述马氏瓶(6)时刻记录灌入的水量，同时观测水分在所述耕地土壤(3)水平和垂直方向的运移变化，并用记号笔画出随时间变化的湿润线，记录相应的入渗时间，刚开始渗透速率较快所以划线时间间隔要短，随着时间的延长，土壤的渗透速率减慢，所以划线时间间隔变长，将在所述箱体上记录的曲线扫描导入AutoCAD软件中进行统一处理；步骤22、渗透能力步骤221、把所述土壤水分传感器(10)的探头和负压计(12)分别插入设计的孔处，并把所述土壤水分传感器(10)链接到数据采集器EM50，上时刻监测水分变化，自然条件下，用所述马氏瓶(6)持续给耕地土壤(3)注水，记录注入的水量，直到水分完全渗透到所述第二存储空间的盐荒地土壤(2)直到饱和，水分数据用探头5TE监测，用EM50数据采集器每隔一小时采集一次数据，负压计(12)读数每隔1小时被记录一次，在此期间通过从数据采集器获得饱和含水率参数θs、残余含水量参数θr、各个时段的含水量参数θ和人为观测获得的负压计(12)的值，利用这些参数拟合出吸湿型土壤水分特征曲线，为Hydrus模型的VG模块模拟提供有效参数，利用土壤含水量在单位时间段的变化确定出土壤的水力传导系数，并为参数率定提供参考；步骤222、把微型环刀分别放入所述第二存储空间和第三存储空间，每个空间各5个共计10个环刀，在每个空间分别在20cm、40cm、60cm、80cm和100cm取样确定出土壤干密度BD；利用所述红外线探照灯(7)模拟蒸发，只考虑一维垂向蒸发，试验土体采用饱和土体，水分数据每隔一小时被记录一次，负压计(12)读数每隔1小时读数一次，通过此试验可以确定出饱和含水率参数θs、残余含水量参数θr和各个时段的含水量参数θ以及分别所对应的负压计(12)的值，利用这些参数拟合出脱湿型土壤水分特征曲线；在蒸发条件一样时，水分的消耗取决于土壤的输水性能，因此还可以确定出土壤的水力传导系数，为Hydrus模型的VG模块模拟提供有效参数，并为参数的率定提供参考；步骤3、水量和盐量平衡计算步骤31、水量计算根据水量平衡公式： ΔW＝P+I+Din-ET-R-In-Dout (1) 式中：ΔW——计算时段末与时段初土体储水量之差； P——计算时段内降水量； I——计算时段内灌水量； Din——计算时段地下水的补给量； ET——土面蒸发量与植物蒸腾量之和，称为蒸散量； R——计算时段内地面径流损失量； In——计算时段内植物冠层截留量； Dout——计算时段内下渗水量；步骤32、盐量计算从研究区分别取回盐荒地土壤(2)、耕地土壤(3)、湖泊水样、灌溉水水样，地下水水样填装在对应的箱体内，并测灌溉水的含盐量和地下水的含盐量随后用土壤水分传感器(10)时刻监测土壤水分和盐分数据；盐分迁移量计算根据盐分平衡公式 ΔS＝VjCj+VgCg+VdCd-VzCz-VxVx (2) 式中: Vj、Vg、Vd、Vz、Vx分别为降雨量、灌水量、地下水补给量、蒸发量、渗入地下水的降雨量；Ci、Cg、Cd、Cz、Cx分别为降雨的含盐浓度、灌溉水的含盐浓度、地下水的含盐浓度、蒸发水分的含盐浓度、渗入地下水的降雨的含盐浓度；ΔS为土壤中盐分的变化量；由于降雨和蒸发水分的含盐量较少，所以不给予考虑，在荒地中没有灌水，耕地中的灌水通过渗透渗入荒地中，且地下水含盐量和渗入的降雨量含盐量相等，公式可写为： ΔS＝VgCg-VdCd-VsCS (3) 式中：VS为水平渗入到盐荒地的水量，CS是渗透到盐荒地的含盐量。
所属类别：	发明专利