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原文传递一种原位土柱淋溶试验装置及方法

专利名称：	一种原位土柱淋溶试验装置及方法
摘要：	本发明涉及一种原位土柱淋溶试验装置及方法，所述装置包括限位框、设置在限位框下方的接收盘、与接收盘底部连通的储液器、通过采样导管与储液器的底部连通的采样瓶、用以向储液器内充气的充气装置、用以将储液器内的气体排出的排气管以及用以控制充气装置的控制器。本发明利用“双框等水头下渗”约束淋溶液的侧向渗流，得到逼近土柱的一维垂向淋溶，大幅度减少了溶质侧向流的影响，对目标渗漏面定向收集，实现了对目标土柱的原位淋溶及液体收集。本发明特殊设计的淋溶液收集结构设计巧妙，可有效避免土壤淋溶液与空气的长期接触，有利于含还原敏感指标的淋溶液的无暴氧收集，避免了还原性敏感指标的氧化、沉淀，保证收集的淋溶液组成的真实性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	中国地质科学院水文地质环境地质研究所
发明人：	黄爽兵;顾文龙;雷珊;苏炤新;岳钧
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910190672.6
公开号：	CN109917104A
代理机构：	石家庄国域专利商标事务所有限公司
代理人：	刘晓敏
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	050061 河北省石家庄市中华北大街268号
主权项：	1.一种原位土柱淋溶试验装置，其特征是，包括限位框、设置在限位框下方的接收盘、与接收盘底部连通的储液器、通过采样导管与储液器的底部连通的采样瓶、用以向储液器内充气的充气装置、用以将储液器内的气体排出的排气管以及用以控制充气装置的控制器；所述限位框包括内框和套设在内框外的外框，所述内框与所述外框为等高的圆形框，且两者同轴设置，所述接收盘位于所述内框的正下方，且两者的中心轴线共直线，所述接收盘的盘口口径与所述内框的内径相等；所述储液器包括筒体、设置在筒体内的隔挡板和排液活塞、以及设置在筒体侧壁上用以监测筒体内液面高度的高液位传感器和低液位传感器，所述排液活塞可在隔挡板下方的筒体内往复运动，将该段筒体分隔成两部分，上部为气体腔，下部为液体腔，所述高液位传感器和所述低液位传感器分别与所述控制器电连接；所述排气管、所述充气装置分别与所述气体腔连通，所述采样导管与所述液体腔连通。 2.根据权利要求1所述的原位土柱淋溶试验装置，其特征是，所述接收盘包括漏斗状盘体和设置在盘体上的过滤层，所述盘体的底端通过连接管与所述筒体的底部连通，在所述连接管上设有向筒体流通的单向阀。 3.根据权利要求2所述的原位土柱淋溶试验装置，其特征是，所述过滤层包括设置在盘体盘口处的过滤板和设置在过滤板下方的石英砂层，在所述石英砂层的上下两面分别设有纱网。 4.根据权利要求1所述的原位土柱淋溶试验装置，其特征是，所述排气管包括管体、设置在管体内部的排气活塞和硬质支杆，所述管体的底部穿过所述隔挡板插入所述气体腔内，在所述管体上设有膨胀部，所述排气活塞位于膨胀部的上方，且可在管体内往复滑动，所述硬质支杆的上端连接在排气活塞上，所述硬质支杆的下端连接到所述排液活塞上。 5.根据权利要求1所述的原位土柱淋溶试验装置，其特征是，所述充气装置包括充气管和充气泵，所述充气管的一端与充气泵相连，另一端穿过隔挡板伸入所述气体腔内，所述充气泵与所述控制器电连接。 6.根据权利要求1所述的原位土柱淋溶试验装置，其特征是，所述接收盘通过支架支撑设置在所述内框的正下方，所述支架为空心立体网架。 7.一种原位土柱淋溶试验方法，其特征是，包括如下步骤： 1）铲去试验区域3~5cm的表层土壤，将限位框的底部垂直压入土壤层，限位框的内框和外框保持同轴，且位于同一水平面； 2）在限位框旁挖掘土方，形成坑槽，在坑槽的侧壁上水平挖掘，形成洞槽，洞槽位于限位框的下方；在洞槽内设置支架，在支架上设置接收盘，接收盘位于限位框的内框正下方，接收盘的口径与内框的内径一致； 3）将储液器放入坑槽中，所述储液器包括筒体、设置在筒体内的隔挡板和排液活塞、以及设置在筒体侧壁上用以监测筒体内液面高度的高液位传感器和低液位传感器，所述隔挡板下方的筒体为集液段，所述排液活塞可在集液段内往复运动，所述排液活塞将集液段分隔成两部分，上部为气体腔，下部为液体腔；筒体的顶部伸出地表，筒体的集液段低于接收盘的底端，使用连接管将接收盘的底端出液口与集液段的底端进液口连通，在连接管上设有向筒体流通的单向阀；使用导线将高液位传感器和低液位传感器分别与控制器连接； 4）将筒体的气体腔与排气管、充气装置分别连接，将筒体的液体腔与采样导管连接；所述排气管包括管体、设置在管体内部的排气活塞和硬质支杆，所述管体的底部穿过所述隔挡板插入所述气体腔内，在所述管体上设有膨胀部，所述排气活塞位于膨胀部的上方，且可在管体内往复滑动，所述硬质支杆的上端连接在排气活塞上，所述硬质支杆的下端连接到所述排液活塞上；分层回填步骤1）中挖出的土壤，将采样导管与地面上的采样瓶连接，完成试验装置的布置； 5）注水时，保持限位框的双框内等水头，淋溶液穿透土层后落入接收盘中； 6）接收盘中的淋溶液经连接管流入筒体的液体腔，排液活塞随着液体腔内淋溶液的增多而向上移动； 7）当筒体内淋溶液的液面到达高液位线位置时，高液位传感器向控制器发送信号，启动充气装置，向筒体的气体腔内充气，排液活塞受压向下移动，将其下方的淋溶液压入导管，进而进入采样瓶中，液体腔内淋溶液的液面逐渐下降；在排液活塞下移的同时，硬质支杆带动排气活塞向下移动； 8）当筒体内淋溶液的液面降至低液位线时，低液位传感器向控制器发送信号，关闭充气装置，此时，排气管的排气活塞下移至膨胀部，气体腔内的气体经排气活塞与膨胀部侧壁之间的缝隙外排，排液活塞上部气压减小，再次上移，并推动硬质支杆和排气活塞上移，直至排气活塞越过膨胀部，排气过程结束； 9）重复步骤6）~8），直至试验结束。 8.根据权利要求7所述的原位土柱淋溶试验方法，其特征是，所述接收盘包括漏斗状盘体和设置在盘体上的过滤层，所述盘体的底端通过连接管与所述筒体的底部连通，在所述连接管上设有向筒体流通的单向阀；淋溶液先经过滤层过滤后再经连接管流入筒体的液体腔。 9.根据权利要求7所述的原位土柱淋溶试验方法，其特征是，所述充气装置包括充气管和充气泵，所述充气管的一端与充气泵相连，另一端穿过隔挡板伸入所述气体腔内，所述充气泵与所述控制器电连接。 10.根据权利要求7所述的原位土柱淋溶试验方法，其特征是，所述步骤5）中，注水前，在限位框内部铺设砾石，并在其侧壁立刻度标。
所属类别：	发明专利