本發(fā)明涉及土壤研究技術領域，具體為一種土柱淋洗裝置及其淋洗方法，特別適用于以土壤為研究對象的科學技術實驗。

背景技術：

隨著我國經(jīng)濟增長，社會的高度發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，地球上的自然資源產(chǎn)生了巨大壓力。人為開發(fā)導致森林和綠地面積銳減等問題愈加嚴重。土壤這一人類賴以生存的資源所承受的壓力越來越大，如何有效利用土壤，使土壤在工業(yè)建設、經(jīng)濟建設中的發(fā)揮最大功能，已成為亟待解決的問題。

土柱淋洗分為許多種類，目前常用的淋洗法如打點滴式、直接注水式淋洗法均存在一些問題。如淋洗速度慢、時間久。這些問題容易造成淋洗液中氮、磷、鉀、有機質等養(yǎng)分含量受微生物新陳代謝的影響而發(fā)生變化。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種土柱淋洗裝置及其淋洗方法，其淋洗速度快，效率高。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種土柱淋洗裝置，包括由上至下依次設置的貯水器、注水管、裝土器和淋洗液輸出管；其中注水管的外徑小于貯水器及裝土器的外徑；且注水管內(nèi)設有消能裝置。

進一步地，所述貯水器的頂部設有頂蓋，頂蓋還通過管道連接氣泵。

進一步地，所述的消能裝置包括至少一塊水平設置在注水管內(nèi)的擋水板，擋水板設有缺口，缺口的截面積小于注水管的截面積。

進一步地，所述的擋板為4塊，依次安裝在注水管內(nèi)，每塊擋板為3/4圓形，每塊擋板缺口的位置與相鄰擋板的缺口錯開。四塊擋板通過軸依次連接。

進一步地，所述注水管的底部還連接有蓋體，蓋體與裝土器的頂部配合，所述貯水器、注水管及蓋體一體化設計。裝土器的頂部設有外螺紋，蓋體設有內(nèi)螺紋，兩者通過螺紋配合連接。

進一步地，該裝置還包括支架，支架支撐貯水器及裝土器。

進一步地，所述淋洗液輸出管還連接有淋洗液收集裝置。淋洗液收集裝置選用錐形瓶或廣口容器，并設置瓶蓋，在瓶蓋中央設置淋洗液輸出管道口，管道口周圍設置出氣孔。

采用所述裝置進行土柱淋洗的方法，包括以下步驟：

1）將需要淋洗的土攪拌均勻后裝入裝土器，根據(jù)土工試驗方法標準使用壓樣器分三層擊實為土柱，土柱的頂部和底部分別設有兩層紗布，且兩層紗布之間設有2-3片濾紙，土柱底部的紗布及濾紙在裝土之前放置到位；

2）連接好貯水器、注水管、裝土器和淋洗液輸出管，向貯水器內(nèi)加入水，水面距離貯水器頂部至少1cm，然后進行淋洗并收集淋洗液。

進一步地，淋洗的過程中進行通過氣泵對貯水器進行加壓。

該淋洗裝置中，貯水器、注水管、裝土器均采用pvc管材，頂蓋與氣泵連接的管道及淋洗液輸出管為橡膠管。

土柱的頂部和底部分別設置紗布和濾紙；可以除去不溶性雜質，純化淋洗液，避免雜質影響下一步實驗。

本發(fā)明有益效果如下：

（1）本發(fā)明中貯水器及裝土器之間設置注水管，形成兩端粗中間細的結構，而且設置了加壓氣泵，有效增大了土柱試樣上下表面的水頭差，加快了淋洗液在土柱滲透速度。使土柱淋洗所需要的時間減少，提高了淋洗效率。保證了淋洗液中氮、磷、鉀、有機質等養(yǎng)分含量不因時間久而受到微生物新陳代謝的影響而發(fā)生變化。

（2）裝置中注水消能器主要起注水時緩沖的作用，在注水時，使試樣上表面不受沖蝕破壞，充分保證了土柱的完整性。

（3）在貯水器頂部加頂蓋，有效進行密封，可防止貯水器中水分蒸發(fā)從而影響實驗結果。

（4）在淋洗液收集裝置頂部設置瓶蓋，有效防止淋洗后溶液接觸外部環(huán)境受到污染從而對實驗數(shù)據(jù)造成影響。同時可以防止淋出液的蒸發(fā)，確保實驗結果的準確性。

（5）本裝置占用空間小、結構簡單、裝卸方便快捷；

（6）一組淋洗裝置為一個淋洗單元，以鐵架臺為支架，向四個方向的鐵架上放置多個淋洗單元，同時進行淋洗。減少實驗所需要的時間，提高實驗效率。

附圖說明

圖1是本土柱淋洗裝置的結構示意圖。

圖2是消能裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。

如圖1所示，一種土柱淋洗裝置，包括由上至下依次設置的貯水器1、注水管2、裝土器3和淋洗液輸出管4；其中注水管2的外徑小于貯水器1及裝土器3的外徑；

如圖2所示，在注水管內(nèi)設有消能裝置5。

優(yōu)選地，所述貯水器1的頂部設有頂蓋6，頂蓋還通過管道連接氣泵7。

優(yōu)選地，所述的消能裝置5包括至少一塊水平設置在注水管內(nèi)的擋水板，擋水板設有缺口，缺口的截面積小于注水管的截面積。

優(yōu)選地，所述的擋板為4塊，依次安裝在注水管內(nèi)，每塊擋板為3/4圓形，每塊擋板缺口的位置與相鄰擋板的缺口錯開。

優(yōu)選地，所述注水管的底部還連接有蓋體，蓋體與裝土器的頂部配合，所述貯水器、注水管及蓋體一體化設計。

優(yōu)選地，該土柱淋洗裝置還包括支架8，支架支撐貯水器1及裝土器3。

優(yōu)選地，所述淋洗液輸出管4還連接有淋洗液收集裝置9。

在制作淋洗裝置時，首先將消能器安裝到注水管中，注水管采用長度為100mm直徑為20mm聚氯乙烯材料制成，然后采用兩段直徑為75mm、長度為100mmpvc管分別制成貯水器和裝土器，并通過注水管連接在一起。在貯水器上方安裝管道，與小型氣泵連接。將直徑為20mm，長度為100mm的橡膠管插入裝土器底端作為淋洗液輸出管道。

采用所述土柱淋洗裝置進行土柱淋洗的方法，包括以下步驟：

1）將需要淋洗的土攪拌均勻后裝入裝土器，根據(jù)土工試驗方法標準使用壓樣器分三層擊實土柱，土柱的頂部和底部分別設有兩層紗布，且兩層紗布之間設有2-3片濾紙，土柱底部的紗布及濾紙在裝土之前放置到位。且保持土柱頂部與裝土器頂部間的距離為1cm。

2）連接好消能裝置、貯水器、注水管、裝土器和淋洗液輸出管，向貯水器內(nèi)加入水，使水面距離貯水器頂部1cm，然后進行淋洗并收集淋洗液。

優(yōu)選地，淋洗過程中通過氣泵對貯水器1進行加壓，保持氣壓恒定在0.2mpa。

收集淋洗液時，將淋洗液收集到淋洗液收集裝置內(nèi)。當淋洗液達到土柱體積時停止注水，取淋洗液測試分析。

將傳統(tǒng)打點滴式淋洗方法與本發(fā)明所述淋洗方法的耗時進行對比。打點滴式淋洗時，采用三峽庫區(qū)紫色土經(jīng)風干粉碎后加水重塑，在裝土器中通過分層擊實形成直徑75mm、高度100mm的土柱。通過輸液軟管上的調速器控制流量，保證土柱上自由水液面高度恒定為20mm。經(jīng)計時，收集50ml淋洗液共耗時12.5小時。而同等土質、尺寸和壓實度的土柱在使用本發(fā)明所述淋洗裝置進行淋洗時，收集50ml淋洗液僅耗時1.5小時，實現(xiàn)了土柱的快速淋洗。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種土柱淋洗裝置及其淋洗方法，該淋洗裝置包括由上至下依次設置的貯水器、注水管、裝土器和淋洗液輸出管；其中注水管的外徑小于貯水器及裝土器的外徑；且注水管內(nèi)設有消能裝置。其通過提高水頭同時向淋洗裝置加壓的方法，縮短土柱淋洗需要的時間，提高土柱淋洗的效率，從而保證了淋洗液中氮、磷、鉀、有機質等養(yǎng)分含量能夠快速流出，不受微生物新陳代謝的影響而發(fā)生變化；裝置占用空間小、結構簡單、裝卸方便快捷；造價低，可循環(huán)使用。

技術研發(fā)人員：劉大翔;張琳瑤;許文年;童標;張保華;許亞坤
受保護的技術使用者：三峽大學
技術研發(fā)日：2017.02.28
技術公布日：2017.07.04