專利名稱：多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種稻田多層儲(chǔ)水式柱型滲漏水收集器，主要應(yīng)用于研究稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)元素遷移規(guī)律以及農(nóng)業(yè)面源污染減控時(shí)，多層次稻田土壤剖面滲漏水的一次性采集和儲(chǔ)存功能，也可應(yīng)用于淺水生態(tài)濕地土壤剖面多層次滲漏水的收集。
背景技術(shù)：
稻田土壤是我國(guó)一類重要的農(nóng)業(yè)土壤資源，面積約3. 8億畝，占全國(guó)耕地面積的 25%。稻田生態(tài)系統(tǒng)是土壤生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)分支，也是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。受人為和自然因素的影響，稻田生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)元素和污染物進(jìn)入該系統(tǒng)的土壤庫(kù)中后，會(huì)直接或經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后隨土壤重力水而下滲，不但是營(yíng)養(yǎng)元素從稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)中損失的一個(gè)重要途徑，也是地下水污染的潛在來(lái)源。隨著化肥的大量使用和灌溉條件的日益完善，營(yíng)養(yǎng)元素流失已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的問(wèn)題，并且逐漸以面源污染的形式對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境構(gòu)成威脅，這方面問(wèn)題在作為我國(guó)水稻土主要分布地區(qū)的太湖流域表現(xiàn)尤其顯著。過(guò)量的N、 P營(yíng)養(yǎng)元素并不能使作物產(chǎn)量進(jìn)一步提高，反而造成肥料利用率低，引起河流和湖泊水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化，尤其是N素的淋失更是造成地下水污染的重要原因。在研究稻田土壤化肥運(yùn)移流失過(guò)程中，對(duì)于土壤元素的運(yùn)移分布動(dòng)態(tài)以及N、P等在土壤中的淋失對(duì)環(huán)境污染負(fù)荷的研究中多采用收集土壤滲漏水來(lái)進(jìn)行研究分析。因此，在研究稻田土壤元素遷移規(guī)律時(shí)，對(duì)土壤滲漏水進(jìn)行收集和測(cè)定是一項(xiàng)重要的工作步驟，不但要保證收集到不同土壤層次的滲漏水，而且需要盡量高效簡(jiǎn)便地收集和保存，避免水樣混合污染影響測(cè)定結(jié)果。目前，滲漏水的收集方法主要有槽形無(wú)張力滲漏水收集器、滲漏池收集、箱式滲漏水收集裝置等，滲漏水的測(cè)定項(xiàng)目主要有滲漏出水量，PH、BOD、COD、TN、TP、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮濃度等，對(duì)于滲漏水的采集質(zhì)量有較高的要求。但現(xiàn)有的這些采樣裝置一般比較復(fù)雜，體積大，不能對(duì)不同土壤層次進(jìn)行同時(shí)采樣，且通過(guò)人工田間定點(diǎn)安裝設(shè)備對(duì)田間自然土壤狀態(tài)擾動(dòng)很大，采集水樣也很耗時(shí)費(fèi)力，不能很好地滿足當(dāng)前該領(lǐng)域科研實(shí)驗(yàn)的采樣需求。

發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問(wèn)題根據(jù)土壤物質(zhì)遷移研究中滲漏水收集的特點(diǎn)和稻田土壤實(shí)際田間采樣的需要，本發(fā)明提供一種多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，作為一種操作使用簡(jiǎn)單的野外采樣設(shè)備，使科研工作者能夠根據(jù)需要一次性同時(shí)收集多層次不同深度的土壤滲漏水。提高了滲漏水采集的工作效率和安全性，節(jié)省了人力物力和財(cái)力，為科研人員和環(huán)境工作帶來(lái)了便利。技術(shù)方案多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，所述滲漏水收集器自上而下包括至少一個(gè)采樣單元，采樣單元的頂部設(shè)有一圈飛邊，所述采樣單元自上而下由集水層和儲(chǔ)水層組成，集水層和儲(chǔ)水層之間設(shè)有隔離過(guò)濾層，集水層外壁上設(shè)有孔，集水層內(nèi)部設(shè)有填料，儲(chǔ)水層內(nèi)設(shè)有吸水導(dǎo)管，所述吸水導(dǎo)管與滲漏水抽樣裝置相連。所述隔離過(guò)濾層由有洞隔板和置于隔板上的玻璃棉網(wǎng)組成。所述采樣單元由同軸設(shè)置的外管和內(nèi)管構(gòu)成，外管和內(nèi)管間自上而下依次設(shè)有無(wú)洞隔板、玻璃棉網(wǎng)、有洞隔板和無(wú)洞隔板，各隔板與內(nèi)、外管接觸處密封，內(nèi)管內(nèi)設(shè)有吸水導(dǎo)管和通氣導(dǎo)管，其中吸水導(dǎo)管口設(shè)于儲(chǔ)水層底部，通氣導(dǎo)管口位于儲(chǔ)水層頂部。所述填料為石英砂。所述滲漏水抽樣裝置包括儲(chǔ)樣瓶和真空泵，儲(chǔ)樣瓶上設(shè)有吸水管和抽氣管，所述抽氣管與真空泵連接。所述集水層外管壁孔為三角形鏤空柵格，管壁內(nèi)沿三角形邊長(zhǎng)1mm、外沿邊長(zhǎng) 3mm ο所述飛邊寬度0. 5cm,厚度與采樣單元壁相同。有益效果本發(fā)明與常規(guī)田間人工采樣相比，有如下優(yōu)點(diǎn)
1、一次性收集多層次土壤滲漏水；
2、根據(jù)采樣需要設(shè)定不同采樣層次深度，土層剖面深度控制精確；
3、滲漏水收集多層次同時(shí)進(jìn)行，收集效率高；
4、土壤滲漏水的原位采集，可以動(dòng)態(tài)研究土壤養(yǎng)分元素遷移隨時(shí)間的變化；
4、對(duì)稻田土壤自然發(fā)生層次狀態(tài)影響小，采樣精度高，實(shí)驗(yàn)誤差??；
5、該收集裝置的采集其部分所用材料為常規(guī)規(guī)格PVC管，取材容易，生產(chǎn)制作方便。


圖1為滲漏水采集器結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.外管、2.內(nèi)管、3.飛邊、4.集水層、5.隔離過(guò)濾層、6.儲(chǔ)水層、7.無(wú)洞隔板、8.通氣導(dǎo)管口、9.吸水導(dǎo)管口。圖2為滲漏水抽樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中10.吸水管、11.抽氣管、12.儲(chǔ)樣瓶、 13.真空泵。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，關(guān)鍵部分滲漏水收集器由內(nèi)徑為9cm和1.5cm的聚乙烯管、隔板、石英砂、玻璃棉網(wǎng)、聚氯乙烯軟管等特殊部件構(gòu)成，每個(gè)土層滲漏水收集單元分為集水層、分隔過(guò)濾層和儲(chǔ)水層，各部分結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。1滲漏水采集器
滲漏水采集器設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為125cm，用內(nèi)徑為9cm和1. 5cm的PVC外管和內(nèi)管套在一起，呈同心圓的關(guān)系組成。內(nèi)外管之間用數(shù)個(gè)隔板相連接，根據(jù)實(shí)際土壤采樣深度要求確定不同采樣層次隔板的位置。整個(gè)水樣采集器由多個(gè)采樣單元組成，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定不同采樣單元的具體深度。一個(gè)土壤層次的采樣單元分為集水層、隔離過(guò)濾層和儲(chǔ)水層，由無(wú)洞隔板、有洞隔板、防側(cè)漏處理層、吸水導(dǎo)管、石英砂填充層等組成。(1)集水層集水層位于每個(gè)采樣單元的上部，集水層外管壁設(shè)置用于透水的三角形鏤空柵格，柵格形狀為三角形，管壁內(nèi)沿三角形邊長(zhǎng)1mm、外沿邊長(zhǎng)3mm ；集水層內(nèi)部填充粗石英砂，石英砂的粗度直徑大于鏤空三角形柵格的內(nèi)邊長(zhǎng)；(2)分隔過(guò)濾層集水層和儲(chǔ)水層單元之間為分隔過(guò)濾層，用一層有洞隔板和玻璃棉網(wǎng)將上部收水層中的石英砂層與儲(chǔ)水層分割開，以過(guò)濾掉所收集滲漏水中的較大雜質(zhì)；(3)儲(chǔ)水層儲(chǔ)水層位于分隔過(guò)濾層下部，用于儲(chǔ)存收集的滲漏水；每個(gè)儲(chǔ)水層設(shè)置兩個(gè)吸水導(dǎo)管，一根位于儲(chǔ)水層頂部用于通氣，一根位于儲(chǔ)水層底部用于取樣， 不取樣時(shí)用夾子夾住管口 ；(3)內(nèi)管內(nèi)管是每個(gè)儲(chǔ)水層中引出的吸水導(dǎo)管的通道，所有吸水導(dǎo)管均經(jīng)內(nèi)管從水樣采集桶的頂部引出，用以將各層次儲(chǔ)存的滲漏水吸出儲(chǔ)水層，并收集起來(lái)；內(nèi)管與隔板之間緊密焊接起來(lái)，并進(jìn)行防滲水處理；(4)外管外管在每個(gè)集水層上部邊緣設(shè)置一圈環(huán)狀飛邊，飛邊寬度0. 5cm,厚度與管壁相同，防止不同土層滲漏水在取樣時(shí)混合；外管與隔板之間緊密焊接起來(lái)，并進(jìn)行防滲水處理。整個(gè)滲漏水采集器的結(jié)構(gòu)示意圖見附圖1。2滲漏水抽樣裝置
滲漏水抽樣裝置由引流管、吸水管、儲(chǔ)樣瓶、橡皮塞和便攜真空抽氣泵組成，利于負(fù)壓抽氣原理將收集在儲(chǔ)水層中的滲漏水經(jīng)由收集器頂部的吸水導(dǎo)管抽出，見示意圖2。引流導(dǎo)管一端與吸水導(dǎo)管連接，并設(shè)置一個(gè)活塞以防倒吸，另一端通過(guò)橡皮塞插入儲(chǔ)樣底部。抽氣導(dǎo)管一端與抽氣手泵連接，另一端通與橡皮塞上的抽氣孔洞連接，抽氣導(dǎo)管開口在瓶口端附近，以防止將水樣抽到氣泵內(nèi)。抽樣的時(shí)候引流管活塞打開，多次拉動(dòng)真空抽氣泵在儲(chǔ)樣瓶中產(chǎn)生負(fù)壓，則收集桶儲(chǔ)水層中的水樣會(huì)通過(guò)引流管進(jìn)入儲(chǔ)樣瓶中。實(shí)施例2
多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，滲漏水收集器自上而下包括至少一個(gè)采樣單元，采樣單元的頂部設(shè)有一圈飛邊3，所述采樣單元自上而下由集水層4和儲(chǔ)水層6組成，集水層和儲(chǔ)水層之間設(shè)有隔離過(guò)濾層5，集水層外壁上設(shè)有孔，集水層內(nèi)部設(shè)有填料，儲(chǔ)水層內(nèi)設(shè)有吸水導(dǎo)管，所述吸水導(dǎo)管與滲漏水抽樣裝置相連。所述隔離過(guò)濾層由有洞隔板和置于隔板上的玻璃棉網(wǎng)組成。所述采樣單元由同軸設(shè)置的外管1和內(nèi)管2構(gòu)成，外管和內(nèi)管間自上而下依次設(shè)有無(wú)洞隔板、玻璃棉網(wǎng)、有洞隔板和無(wú)洞隔板，各隔板與內(nèi)、外管接觸處密封，內(nèi)管內(nèi)設(shè)有吸水導(dǎo)管和通氣導(dǎo)管，其中吸水導(dǎo)管口設(shè)于儲(chǔ)水層底部，通氣導(dǎo)管口位于儲(chǔ)水層頂部。填料為石英砂。滲漏水抽樣裝置包括儲(chǔ)樣瓶和真空泵，儲(chǔ)樣瓶上設(shè)有吸水管和抽氣管，所述抽氣管與真空泵連接。集水層外管壁孔為三角形鏤空柵格，管壁內(nèi)沿三角形邊長(zhǎng)1mm、外沿邊長(zhǎng)3mm ；飛邊寬度0. 5cm,厚度與采樣單元壁相同。實(shí)施例3
1采樣器的安裝
本采樣設(shè)備安裝較為簡(jiǎn)便，選擇好需要研究的稻田地塊，先鐵锨或土鉆挖一個(gè)深lm、長(zhǎng) lm、寬30cm的土坑，將采樣器置入土坑中至預(yù)定深度，調(diào)整好不同深度收水層與土壤接觸的位置。采樣器方向與土壤表面垂直，再按土壤發(fā)生層次將土壤填回。為盡量使采集器與土壤緊密接觸，不存在空隙，如土壤含水量較低，則在土壤回填過(guò)程中需向采樣桶四周灌注泥漿，以保證收集效率和減少采樣誤差。2滲漏水收集
滲漏水樣宜在種植一季作物后進(jìn)行收集，以減少挖采樣坑洞對(duì)土層結(jié)構(gòu)的影響。采集滲漏水時(shí)，盡量使采樣器與周圍土壤緊密接觸。收集滲漏水的速度，取決于采樣地塊土壤不同土層的水分狀況。采樣器安置后，將采樣器頂部所有吸水管口用夾子夾緊，滲漏水將自動(dòng)向桶內(nèi)儲(chǔ)水層集中。待一定時(shí)間水樣收集滿后，用抽液裝置將儲(chǔ)水層中收集的滲漏水抽取出來(lái)。采集到的滲漏水按所需的研究目的予以處理和保存。3水樣保存
通過(guò)抽液器收集來(lái)的滲漏水可直接儲(chǔ)存于樣品瓶，或經(jīng)過(guò)濾后存于樣品瓶，然后置于 4°C下保存，供試驗(yàn)分析使用。
權(quán)利要求
1.多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，其特征在于所述滲漏水收集器自上而下包括至少一個(gè)采樣單元，采樣單元的頂部設(shè)有一圈飛邊 (3)，所述采樣單元自上而下由集水層(4)和儲(chǔ)水層(6)組成，集水層和儲(chǔ)水層之間設(shè)有隔離過(guò)濾層(5)，集水層外壁上設(shè)有孔，集水層內(nèi)部設(shè)有填料，儲(chǔ)水層內(nèi)設(shè)有吸水導(dǎo)管，所述吸水導(dǎo)管與滲漏水抽樣裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述隔離過(guò)濾層由有洞隔板和置于隔板上的玻璃棉網(wǎng)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述采樣單元由同軸設(shè)置的外管(1)和內(nèi)管(2)構(gòu)成，外管和內(nèi)管間自上而下依次設(shè)有無(wú)洞隔板、玻璃棉網(wǎng)、有洞隔板和無(wú)洞隔板，各隔板與內(nèi)、外管接觸處密封，內(nèi)管內(nèi)設(shè)有吸水導(dǎo)管和通氣導(dǎo)管，其中吸水導(dǎo)管口設(shè)于儲(chǔ)水層底部，通氣導(dǎo)管口位于儲(chǔ)水層頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述填料為石英砂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述滲漏水抽樣裝置包括儲(chǔ)樣瓶和真空泵，儲(chǔ)樣瓶上設(shè)有吸水管和抽氣管，所述抽氣管與真空泵連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述集水層外管壁孔為三角形鏤空柵格，管壁內(nèi)沿三角形邊長(zhǎng)1mm、外沿邊長(zhǎng)3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，其特征在于所述飛邊寬度0. 5cm,厚度與采樣單元壁相同。
全文摘要
多層儲(chǔ)水式柱型土壤滲漏水收集器，由滲漏水收集器和滲漏水抽樣裝置組成，所述滲漏水收集器自上而下包括至少一個(gè)采樣單元，采樣單元的頂部設(shè)有一圈飛邊，所述采樣單元自上而下由集水層和儲(chǔ)水層組成，集水層和儲(chǔ)水層之間設(shè)有隔離過(guò)濾層，集水層外壁上設(shè)有孔，集水層內(nèi)部設(shè)有填料，儲(chǔ)水層內(nèi)設(shè)有吸水導(dǎo)管，所述吸水導(dǎo)管與滲漏水抽樣裝置相連。作為一種操作使用簡(jiǎn)單的野外采樣設(shè)備，使科研工作者能夠根據(jù)需要一次性同時(shí)收集多層次不同深度的土壤滲漏水。提高了滲漏水采集的工作效率和安全性，節(jié)省了人力物力和財(cái)力，為科研人員和環(huán)境工作帶來(lái)了便利。
文檔編號(hào)G01N1/14GK102243146SQ201110097769
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者夏立忠, 李運(yùn)東, 楊林章, 馬力 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所