一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，包括农田模拟装置和环形排水沟模拟装置，所述的环形排水沟模拟装置包括环形主水槽主体，所述的环形主水槽主体内依次设置单侧排水沟、第一动力装置、第一排水管、第一隔离板、纯排水沟、第二动力装置、第二排水管和第二隔离板，所述的单侧排水沟的排水侧与土壤部相接触，所述的双侧排水沟、单侧排水沟和纯排水沟的出水端均设置有排水闸。本实用新型专利技术的结构简单，可以研究灌溉、排水、退水、降雨、蒸发、热风和地下水位对农田排水沟水体与底泥物质迁移转化影响，实现对农田排水沟水体与底泥物质交换的研究，为农业非点源污染防治提供理论参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统
本技术涉及一种农田灌溉排水实验设备，主要是涉及一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统。
技术介绍
农田排水是农田水利的重要组成部分，农业的发展需要灌溉，也离不开排水。人类发展生产的实践经验表明，完善的灌溉排水系统历来都与卓有成效的排水工程密不可分。农田排水沟是农田水利中一项重要的排水工程设施，发展农业生产过程中，通过修建农田排水沟将农田内多余的水分(包括地面水和地下水)排入容泄区(河流或湖泊等)，使农田处于适宜的水分状况。通过对农田排水沟水体与底泥理化指标的研究，使农田排水沟在满足沟渠正常排水要求和保证沟渠结构稳定的前提下，能与周围的生态系统(河流生态系统、地下水生态系统等)相互和谐、协同作用，能够保证物种多样性、减少对资源的剥夺，保持营养和水循环；提高水环境承载能力；有利于提高农田排水沟渠生态系统的自我调节、自我平衡能力；有利于提高农田排水沟渠水体的自净能力，抑制和减轻水质恶化，以维系农田排水沟渠系统的生态环境。因此研究基于农田水文过程的农田排水沟物质交换具有重要意义。农田排水沟物质交换过程与农田水文(灌溉、排水、退水、降雨、蒸发和热风等)息息相关。但是现有研究中没有专门的实验设备，一般是采用现场的排水沟进行研究，一方面研究受自然环境影响较大，导致结果与实际情况存在一定偏差，且试验周期较长，试验因素难以控制；另一方面一般农田排水沟的研究环境介质单一，多集中在营养盐吸附与释放、农药残留降解、温室气体排放等方面，对多介质环境以及物质跨环境介质研究考虑不足。
技术实现思路
本技术提供了一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，解决了现有技术中没有研究农田水文(灌溉、排水、退水、降雨、蒸发和热风等)对农田排水沟物质交换过程影响的实验设备，导致不能全面科学的研究农田水文过程对农田排水沟物质交换过程的影响。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，包括农田模拟装置和环形排水沟模拟装置，所述的农田模拟装置包括用于模拟农田土壤组成的土壤部和农田灌溉装置，所述的土壤部设置有若干双侧排水沟，所述的环形排水沟模拟装置包括环形主水槽主体，所述的环形主水槽主体内依次设置单侧排水沟、第一动力装置、第一排水管、第一隔离板、纯排水沟、第二动力装置、第二排水管和第二隔离板，所述的单侧排水沟的排水侧与土壤部相接触，所述的双侧排水沟、单侧排水沟和纯排水沟的出水端均设置有排水闸。优选地：所述的装置还包括地下水位模拟装置。优选地：所述的地下水位模拟装置包括地下水供水马氏瓶和高度调节装置；所述地下水供水马氏瓶通过若干根连接管与模拟农田、单侧排水沟、纯排水沟分别连通。优选地：所述的装置还包括降雨或热风模拟装置。优选地：所述降雨或热风模拟装置包括设置框架上的若干根降雨或热风支管，所述的降雨或热风支管上安装有喷头，所述的降雨或热风支管与降雨或热风主管连通，所述的降雨或热风主管的进口设置有水进口和热风进口。优选地：所述的装置还包括蒸发模拟装置。优选地：所述的蒸发模拟装置包括设置框架上的若干根蒸发支管，所述的蒸发支管上安装有加热装置。优选地：所述的双侧排水沟为梯形，所述的双侧排水沟由蜂窝生态混凝土板制成；所述的纯排水沟为梯形，所述的纯排水沟从内至外包括若干层透水隔离层和蜂窝生态混凝土板，所述的透水隔离层之间依次填充鹅卵石层、石英砂层、若干层模拟土壤层；所述的单侧排水沟为梯形，所述的单侧排水沟与模拟农田接触的一面采用蜂窝生态混凝土板，所述的单侧排水沟的另一侧采用从内至外包括若干层透水隔离层和蜂窝生态混凝土板，所述的透水隔离层之间依次填充鹅卵石层、石英砂层、若干层模拟土壤层。优选地：所述的土壤部包括方形主体，所述的方形主体内部从上至上设置两层透水隔离层，所述的透水隔离层之间依次填充鹅卵石层、石英砂层和模拟土壤层。优选地：所述的农田灌溉装置包括主供水管，所述的主供水管设置灌溉装置和排水支管，所述的排水支管与双侧排水沟连通，所述的排水支管设置有排水阀门。本技术的有益效果：本技术的结构简单，可以研究灌溉、排水、退水、降雨、蒸发、热风和地下水位对农田排水沟物质交换的影响，实现了农田水文过程对农田排水沟物质交换的研究，为农田灌排系统研究提供理论参考。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的模拟系统结构示意图；图2为本技术的纯排水沟的结构示意图；图3为本技术的农田模拟装置的结构示意图；图4为本技术的降雨或热风模拟装置和蒸发模拟装置的结构示意图；图5为本技术的地下水位模拟装置的结构示意图；图中，1为第二排水管，2为第二隔离板，3为农田模拟装置，4为排水支管，5为主供水管，6为双侧排水沟，7为排水口，8为排水闸，9为单侧排水沟，10为环形主水槽主体，11为第一动力装置，12为第一排水管，13为第一隔离板，14为纯排水沟，15为地下水位模拟装置，16为第二动力装置，17为大鹅卵石层，18为透水隔离层，19为小鹅卵石层，20为石英砂层，21为模拟土壤层，22为蜂窝生态混凝土板，23为蜂窝孔，24为水进口，25为热风进口，26为降雨或热风主管，27为降雨或热风支管，28为蒸发支管，29为喷头，30为加热装置，31为框架，32为塞子，33为通气管，34为供水马氏瓶，35为进水阀，36为连接管，37为出水阀，38为高度调节装置。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1如图1-5所示，一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，包括农田模拟装置3和环形排水沟模拟装置，所述的农田模拟装置3包括用于模拟农田土壤组成的土壤部和农田灌溉装置。土壤部主要是模拟农田土壤组成，土壤部包括方形主体，所述的方形主体内部从上至上设置两层透水隔离层18，所述的透水隔离层18之间依次填充鹅卵石层、石英砂层20和模拟土壤层21。透水隔离层18的作用是将不同填料层分开，使得研究不同土壤组成的时候更换方面。透水隔离层18可以选择不锈钢网、塑料网和土工布等。模拟土壤层21可以根据实际研究进行设置，不同模拟土壤层21之间也可以设置透水隔离层18。所述的土壤部设置有若各干双侧排水沟6，双侧排水沟6为梯形，所述的双侧排水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，其特征在于：包括农田模拟装置和环形排水沟模拟装置，所述的农田模拟装置包括用于模拟农田土壤组成的土壤部和农田灌溉装置，所述的土壤部设置有若干双侧排水沟，所述的环形排水沟模拟装置包括环形主水槽主体，所述的环形主水槽主体内依次设置单侧排水沟、第一动力装置、第一排水管、第一隔离板、纯排水沟、第二动力装置、第二排水管和第二隔离板，所述的单侧排水沟的排水侧与土壤部相接触，所述的双侧排水沟、单侧排水沟和纯排水沟的出水端均设置有排水闸。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，其特征在于：包括农田模拟装置和环形排水沟模拟装置，所述的农田模拟装置包括用于模拟农田土壤组成的土壤部和农田灌溉装置，所述的土壤部设置有若干双侧排水沟，所述的环形排水沟模拟装置包括环形主水槽主体，所述的环形主水槽主体内依次设置单侧排水沟、第一动力装置、第一排水管、第一隔离板、纯排水沟、第二动力装置、第二排水管和第二隔离板，所述的单侧排水沟的排水侧与土壤部相接触，所述的双侧排水沟、单侧排水沟和纯排水沟的出水端均设置有排水闸。


2.根据权利要求1所述的一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，其特征在于：所述的装置还包括地下水位模拟装置。


3.根据权利要求2所述的一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，其特征在于：所述的地下水位模拟装置包括地下水供水马氏瓶和高度调节装置；所述地下水供水马氏瓶通过若干根连接管与模拟农田、单侧排水沟、纯排水沟分别连通。


4.根据权利要求3所述的一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，其特征在于：所述的地下水供水马氏瓶和地下水平衡器设置有高度调节装置。


5.根据权利要求1所述的一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，其特征在于：所述的装置还包括降雨或热风模拟装置。


6.根据权利要求5所述的一种基于农田水文过程的生态排水沟物质交换仿真模拟系统，其特征在于：所述降雨或热风模拟装置包括设置框架上的若干根降雨或热风支管，所述的降雨或热风支管上安装有喷头，所述的降雨或热风支管与降雨或热风主管连通，所述的降雨或热...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘延鑫，井思媛，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：新型
国别省市：江西;36