一种模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置及方法，其中，该装置中的土柱筒的底端布置在底盘上，土柱筒的顶端为敞口结构。透水板位于土柱筒内靠近底盘预设高度处使得底盘与透水板之间形成氢氧同位素溶液储备区，氢氧同位素溶液储备区上部设有补给入口。土柱筒内从透水板位置开始从下到上依次设有预设高度的土壤水饱和区、水分传输区和土壤根区。本发明专利技术提供的装置及方法，采用了氢氧同位素液体模拟地下水，对地下水蒸发补给土壤水进行示踪研究，并且对土柱设置了不同的分区，考虑了植物根系对地下水补给土壤水的影响因素，从而非常精准地判断地下水的运移高度及对土壤水的补给作用和植物可以利用到潜水深度的阈值。阈值。阈值。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置及方法


[0001]本专利技术涉及水资源保护与利用
，具体涉及一种模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置及方法。

技术介绍

[0002]地下潜水与土壤水有着密切的联系，然而两者之间如何相互补给转化却一直没有更加合理精确的解释。目前，对潜水与土壤水联系的研究主要利用检测土壤水分含量的方法，而对于潜水反向补给土壤水的研究较少。
[0003]目前，现有的地下水蒸发补给土壤水的模拟装置及方法仅依靠马氏瓶的水量变化及湿润锋位置来判断毛管水上升高度具有局限性，且人为操作易影响试验结果，容易产生误差。或者，仅依据刻度及压力变化判断地下水的蒸发强度，没有考虑到自然环境条件下植物以及植物根系对土壤结构的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置及方法，采用了氢氧同位素液体模拟地下水，对地下水蒸发补给土壤水进行示踪研究，并且对土柱设置了不同的分区，考虑了植物根系对地下水补给土壤水的影响因素，从而非常精准地判断地下水的运移高度及对土壤水的补给作用和植物可以利用到潜水深度的阈值。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，包括土柱筒、底盘和透水板。其中，土柱筒的底端布置在底盘上，土柱筒的顶端为敞口结构。透水板位于土柱筒内靠近底盘预设高度处使得底盘与透水板之间形成氢氧同位素溶液储备区，氢氧同位素溶液储备区上部设有补给入口。土柱筒内从透水板位置开始从下到上依次设有预设高度的土壤水饱和区、水分传输区和土壤根区。
[0007]根据本专利技术的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，通过设置土壤根系区并且采用氢氧同位素溶液作为地下水模拟溶液，可以运用同位素检测仪检测植物木质部水与不同深度土壤的同位素含量，判断地下水的运移高度及对土壤水的补给作用和植物可以利用到潜水深度的阈值。
[0008]对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
[0009]根据本专利技术的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，在一个优选的实施方式中，土壤根区上部设有进水口，氢氧同位素溶液储备区下部设有出水口。
[0010]实验结束后，需要对整个实验装置进行清洗，可以先通过进水口向土柱筒中灌入冲洗溶液，在通过下方的出水口将冲洗溶液的废液排出，从而完成实验装置的清洗。
[0011]进一步地，在一个优选的实施方式中，出水口设有滤网和阀门。
[0012]在出水口设置滤网和阀门，便于将完成清洗的废弃溶液排出土柱筒内部。
[0013]进一步地，在一个优选的实施方式中，土柱筒上设有刻度尺。
[0014]通过在土柱筒上设置刻度尺，便于在模拟实验过程中确定土壤饱和水区和水分传输区的高度。
[0015]进一步地，在一个优选的实施方式中，底盘与土柱筒底部以可拆卸的方式连接。
[0016]上述可拆洗的连接方式，便于实验结束后底盘拆卸下来进行进一步清洗，以免影响后续实验的检测结果。
[0017]进一步地，在一个优选的实施方式中，底盘与土柱筒底部之间设有密封圈。
[0018]通过设置密封圈，能够提高土柱筒与底盘之间的密封性能，避免氢氧同位素溶液储备区内的溶液泄露。
[0019]进一步地，在一个优选的实施方式中，底盘底部设有万向轮。
[0020]通过在底盘底部设置万向轮，方便土柱筒移动，从而增加实验操作的便捷性。
[0021]进一步地，在一个优选的实施方式中，透水板上设有滤网。
[0022]透水板上设有细密滤网，可以防止土柱筒内的土粒掉入到氢氧同位素溶液储备区内。
[0023]根据本专利技术第二方面的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验方法，采用上述所述的装置实施，具体包括如下步骤：S01、在目的区域取原状土样制作土柱放入土柱筒内。S02、在土柱的土壤表层种植根系为预设长度的植物。S03、通过补给入口注入氢氧同位素溶液，预设土壤水饱和区和水分传输区的高度。S04、将土柱筒放入植物培养箱中在预设环境参数下保持预设时长。S05、将土柱筒从植物培养箱中取出后，检测土壤剖面与植物木质部水的氢氧同位素含量及分布，从而获得在预设土壤水饱和区的高度下，地下水的运移高度和植物能够利用到的地下水的深度阈值。
[0024]根据本专利技术的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验方法，由于采用了上述实验装置实施，在氢氧同位素溶液储备区域注入氢氧同位素溶液(δ2H、δ
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O)模拟地下水，将整个实验装置放入植物培养箱调整好实验所需的环境参数，根据实验需求设置实验时间，运用同位素检测仪检测植物木质部水与不同深度土壤的同位素含量，从而能够精准地判断地下水的运移高度及对土壤水的补给作用和植物可以利用到潜水深度的阈值。
[0025]对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
[0026]根据本专利技术的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验方法，在一个优选的实施方式中，还包括步骤S06、通过进水口灌入冲洗溶液，通过出水口将冲洗溶液排出。
[0027]在上述实验完成之后，通过对整个实验装置进行清洗，再重新进行上述步骤S01和S02的操作，然后在步骤S03中设置不同的土壤水饱和区高度，继续进行后续步骤S04和S05的操作，最后得出在不同土壤水饱和区的高度下，地下水的运移高度和植物能够利用到地下水的深度阈值，从而能够保证每次试验过程的结果的精准性。
[0028]相比现有技术，本专利技术的优点在于：采用了氢氧同位素液体模拟地下水，对地下水蒸发补给土壤水进行示踪研究，并且对土柱设置了不同的分区，考虑了植物根系对地下水补给土壤水的影响因素，从而非常精准地判断地下水的运移高度及对土壤水的补给作用和植物可以利用到潜水深度的阈值。
附图说明
[0029]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0030]图1示意性显示了本专利技术实施例的实验装置的整体结构；
[0031]图2示意性显示了本专利技术实施例的实验方法的流程。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。
[0033]图1示意性显示了本专利技术实施例1的实验装置10的整体结构。图2示意性显示了本专利技术实施例的实验方法的流程。
[0034]实施例1
[0035]如图1所示，本专利技术实施例的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置10，包括土柱筒1、底盘2和透水板3。其中，土柱筒1的底端布置在底盘上，土柱筒1的顶端为敞口结构。透水板3位于土柱筒1内靠近底盘2预设高度处使得底盘2与透水板3之间形成氢氧同位素溶液储备区11，氢氧同位素溶液储备区11上部设有补给入口12。土柱筒1内从透水板3位置开始从下到上依次设有预设高度的土壤水饱和区、水分传输区和土壤根区16。
[0036]根据本专利技术实施例的模拟地下水蒸发补给土壤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，其特征在于，包括土柱筒、底盘和透水板；其中，所述土柱筒的底端布置在所述底盘上，所述土柱筒的顶端为敞口结构；所述透水板位于所述土柱筒内靠近所述底盘预设高度处使得所述底盘与所述透水板之间形成氢氧同位素溶液储备区，所述氢氧同位素溶液储备区上部设有补给入口；所述土柱筒内从所述透水板位置开始从下到上依次设有预设高度的土壤水饱和区、水分传输区和土壤根区。2.根据权利要求1所述的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，其特征在于，所述土壤根区上部设有进水口，所述氢氧同位素溶液储备区下部设有出水口。3.根据权利要求2所述的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，其特征在于，所述出水口设有滤网和阀门。4.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，其特征在于，所述土柱筒上设有刻度尺。5.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，其特征在于，所述底盘与所述土柱筒底部以可拆卸的方式连接。6.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟地下水蒸发补给土壤水的实验装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，孙宏杰，赫云兰，种珊，王玺凯，邢朕国，杨茂林，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：