本實用新型涉及土壤水取樣設備領域，主要用于土壤學、環(huán)境科學、地球化學等領域，更具體地說，涉及一種土壤滲透水分層取樣器及其收集板。

背景技術(shù)：

為了研究土壤中生態(tài)營養(yǎng)離子的生物地球化學循環(huán)和污染物遷移規(guī)律，通常需要取其滲透水作為研究對象，傳統(tǒng)的方法多為手動取樣和離心操作，然而這種方法不僅費時、費力，而且取得的滲透水分量少、成本高，很難保證正常實驗研究的需要。

現(xiàn)有技術(shù)中關于土壤水取樣裝置的改進方案已有大量公開，例如專利公開號：CN 203672661 U，公開日：2014年06月25日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：土壤水取樣儀，該申請案公開了一種土壤水取樣儀，涉及環(huán)境技術(shù)領域，該土壤水取樣儀包含馬達、電泵、多個液壓缸、多個壓碼、多個鋼筒、多個底座和多個取樣瓶，馬達通過電泵驅(qū)動多個液壓缸，每個液壓缸的活塞桿與壓碼的一端可拆卸連接，壓碼的另一端與鋼筒的上開口端對應設置，鋼筒的下開口端裝在底座上，底座上開有若干個過濾孔，底座裝在對應的取樣瓶內(nèi)且二者卡接；該土壤水取樣儀出水速度快，所要求的土壤含水量下限值較低。但是，該申請案的不足之處在于，該土壤水取樣儀需要將土壤樣品從土壤中取出后再收集土壤水，操作較繁瑣，且不能科學收集土壤中某一位置處的滲透水。

綜上所述，如何設計一種操作簡便且能科學收集土壤中某一位置處滲透水的取樣設備，是現(xiàn)有技術(shù)中亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.實用新型要解決的技術(shù)問題

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有土壤水取樣儀操作較繁瑣，且不能科學收集土壤中某一位置處滲透水的不足，提供了一種土壤滲透水分層取樣器及其收集板，其能夠科學收集土壤中某一位置處的滲透水且能夠完成滲透水的連續(xù)自動收集。

2.技術(shù)方案

為達到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為：

本實用新型的土壤滲透水分層取樣器，包括滲透液收集部分，還包括滲透液儲存部分和動力部分，所述滲透液收集部分通過導管與滲透液儲存部分連接，所述動力部分與滲透液儲存部分連接；

所述滲透液收集部分包括收集板，該收集板分為三層，上層為其上均布通孔的多孔板，中層為中部設有貫穿孔的環(huán)形板，下層為其上均勻嵌有毛細管的毛細板。

作為本實用新型更進一步的改進，所述滲透液收集部分包括兩塊收集板，兩塊收集板相互呈150～180°連接；所述導管與兩塊收集板的連接處連通。

作為本實用新型更進一步的改進，所述滲透液儲存部分包括收集瓶，該收集瓶的底部安裝有閥門；所述收集瓶通過進液管與導管連通，進液管上設有單向空氣閥，進液管的進液口延伸進入收集瓶內(nèi)。

作為本實用新型更進一步的改進，所述收集瓶內(nèi)設有自瓶口處向下延伸的玻璃罩，所述玻璃罩罩在進液管進液口的外側(cè)；所述玻璃罩內(nèi)設有濾膜，且該濾膜位于所述進液口的下側(cè)。

作為本實用新型更進一步的改進，所述收集瓶的瓶口處設有密封瓶蓋，該密封瓶蓋內(nèi)設有螺旋式通道，螺旋式通道的一端與收集瓶內(nèi)部連通，另一端與動力部分連接。

作為本實用新型更進一步的改進，所述收集瓶內(nèi)安裝有一阻擋環(huán)，該阻擋環(huán)采用密度小于g/cm³的材料制成；所述收集瓶上某一位置處設有紅外感應探頭。

作為本實用新型更進一步的改進，還包括緩沖瓶，所述螺旋式通道的另一端通過連接管一與所述緩沖瓶內(nèi)部連通，且連接管一延伸至緩沖瓶內(nèi)的底部；所述動力部分包括負壓泵以及為負壓泵供電的電池，所述負壓泵通過連接管二與所述緩沖瓶內(nèi)部連通，且連接管二延伸至緩沖瓶內(nèi)的頂部，所述連接管二上設有單向空氣閥。

作為本實用新型更進一步的改進，還包括電路部分，所述電路部分包括單片機和土壤濕度感應器，所述負壓泵、紅外感應探頭以及土壤濕度感應器均分別與單片機連接。

本實用新型的土壤滲透水分層取樣器的使用方法，包括以下步驟：

步驟一、將土壤濕度感應器預埋于待測土壤內(nèi)，將兩塊收集板插入待測土壤斷面的某一位置，且在兩塊收集板上下鋪設土工布；

步驟二、當土壤濕度感應器監(jiān)測到土壤濕度達到設定標準時，給單片機一個電信號，單片機控制負壓泵開始工作；

步驟三、收集瓶中開始收集滲透水，隨著滲透水液面的上升阻擋環(huán)的位置隨之上升，當阻擋環(huán)到達紅外感應探頭所在高度時，紅外感應探頭感應到阻擋環(huán)并產(chǎn)生相應的電信號給單片機，單片機控制負壓泵停止工作；

步驟四、通過收集瓶底部的閥門將滲透水排出，阻擋環(huán)的位置隨之下降；

步驟五、循環(huán)重復步驟三、步驟四，完成滲透水的連續(xù)自動收集。

本實用新型的土壤滲透水分層取樣器的收集板，該收集板分為三層，上層為其上均布通孔的多孔板，中層為中部設有貫穿孔的環(huán)形板，下層為其上均勻嵌有毛細管的毛細板。

3.有益效果

采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本實用新型的土壤滲透水分層取樣器，其采用的收集板分為三層，上層為其上均布通孔的多孔板，中層為中部設有貫穿孔的環(huán)形板，下層為其上均勻嵌有毛細管的毛細板，位于收集板上部的滲透水在重力的作用下通過上層的多孔板落入收集板內(nèi)并被排走，而位于收集板下部的滲透水則通過下層毛細板上大量均布的毛細管來收集，其主要利用了毛細管的毛細現(xiàn)象；需要指出的時，本實用新型的土壤滲透水分層取樣器能夠同時收集待測土壤某一位置處上、下兩側(cè)的滲透水，從而能夠科學收集土壤中某一位置處的滲透水，該土壤滲透水分層取樣器將對土壤學、環(huán)境科學、地球化學等領域開展相關研究具有重要意義。

(2)本實用新型的土壤滲透水分層取樣器，只有當土壤濕度感應器監(jiān)測到土壤濕度達到設定標準，同時收集瓶中水位處于正常水位，單片機才會控制負壓泵工作，因此，能夠完成滲透水的連續(xù)自動收集，不僅簡單易用，實現(xiàn)了定時定量采集土壤中的滲透水，還避免了繁重的人工采樣，實現(xiàn)了自動化的土壤水定時在線取樣。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為實施例1的土壤滲透水分層取樣器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1中收集板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例1中毛細板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例1中滲透液儲存裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實施例1的土壤滲透水分層取樣器的使用方法的流程圖。

示意圖中的標號說明：

1、滲透液收集部分；101、多孔板；102、環(huán)形板；103、毛細板；104、毛細管；2、導管；3、滲透液儲存部分；301、單向空氣閥；302、密封瓶蓋；303、紅外感應探頭；304、閥門；305、玻璃罩；306、濾膜；307、阻擋環(huán)；4、動力部分；5、電路部分。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

為進一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。

實施例1

結(jié)合圖1-4，本實施例的土壤滲透水分層取樣器，包括滲透液收集部分1、滲透液儲存部分3和動力部分4，滲透液收集部分1通過導管2與滲透液儲存部分3連接，動力部分4與滲透液儲存部分3連接；具體的，滲透液收集部分1包括采用有機玻璃制成的收集板，該收集板分為三層，上層為其上均布通孔的多孔板101，其厚度為1mm，中層為中部設有貫穿孔的環(huán)形板102，其厚度為3mm，下層為其上均勻嵌有毛細管104的毛細板103，其中毛細板103的其厚度為0.5mm，毛細管104的長度為1.5mm，外徑為1mm。本實施例中，滲透液收集部分1包括兩塊收集板，兩塊收集板相互呈150°連接并且兩塊收集板的側(cè)面均封死，通過兩塊收集板相互呈150°連接的設計，位于收集板上部的滲透水能夠順流落入兩塊收集板內(nèi)；導管2與兩塊收集板的連接處連通。使用時，將兩塊收集板插入待測土壤斷面的某一位置，且在兩塊收集板上下鋪設土工布，利用土工布只透水不透土的特性能夠防止管道堵塞。

滲透液儲存部分3包括采用有機玻璃材料的收集瓶和緩沖瓶，收集瓶、緩沖瓶的外部包裹有聚氨基甲酸酯保溫材料，收集瓶主要用于收集滲透液，緩沖瓶對收集瓶起到緩沖和密封作用，該收集瓶的底部安裝有一個直徑為1cm的閥門304；收集瓶通過進液管與導管2連通，進液管上設有單向空氣閥301，進液管的進液口延伸進入收集瓶內(nèi)。收集瓶內(nèi)設有自瓶口處向下延伸的玻璃罩305，玻璃罩305罩在進液管進液口的外側(cè)，保證了抽壓時液體按照規(guī)定路線流動，玻璃罩305直徑為5cm；玻璃罩305內(nèi)設有濾膜306，且該濾膜306位于進液口的下側(cè)，濾膜306上微孔的直徑為0.45微米，一般微生物直徑在0.5微米，長度約0.5到5微米，該濾膜306可以濾掉滲透液中的微生物，使到達收集瓶的滲透液中基本不含微生物，保證了滲透液不變質(zhì)。收集瓶的瓶口處設有密封瓶蓋302，該密封瓶蓋302內(nèi)設有螺旋式通道，螺旋式通道的一端與收集瓶內(nèi)部連通，另一端通過連接管一與緩沖瓶內(nèi)部連通，且連接管一延伸至緩沖瓶內(nèi)的底部，螺旋式通道能夠有效阻止外界的物質(zhì)進入收集瓶內(nèi)，確保收集瓶內(nèi)收集的滲透液純凈，同時螺旋式通道的設計一方面能夠有效防止收集瓶內(nèi)的滲透液蒸發(fā)(由于螺旋式通道的行程較長且行程曲折，蒸發(fā)的水蒸氣難以直接通過螺旋式通道排出)，另一方面，在收集瓶長期儲存滲透液時，螺旋式通道內(nèi)聚集了由水蒸氣冷凝而成的液體，起到了“液封”的作用；動力部分4包括負壓泵以及為負壓泵供電的電池，該電池為太陽能電池板及其組件，且采用1000*1000*30立方毫米，光電轉(zhuǎn)化率為15％，輸出功率為100w的太陽能電池板，負壓泵通過連接管二與緩沖瓶內(nèi)部連通，且連接管二延伸至緩沖瓶內(nèi)的頂部，連接管二上設有單向空氣閥301。收集瓶內(nèi)安裝有一阻擋環(huán)307，該阻擋環(huán)307采用密度小于1g/cm³的材料制成(即阻擋環(huán)307采用能夠浮在水面的材料)；收集瓶上某一位置處設有紅外感應探頭303，本實施例中，紅外感應探頭303位于收集瓶上600ml的位置處，紅外感應探頭303與阻擋環(huán)307是配合使用的，當收集瓶液面上升時，浮在液面上的阻擋環(huán)307隨之上升，當阻擋環(huán)307到達紅外感應探頭303所在高度時，紅外感應探頭303感應到阻擋環(huán)307并產(chǎn)生相應的電信號。本實施例的土壤滲透水分層取樣器還包括電路部分5，電路部分5包括單片機和土壤濕度感應器，負壓泵、紅外感應探頭303以及土壤濕度感應器均分別與單片機連接。本實施例中，土壤濕度感應器預埋于待測土壤內(nèi)。

結(jié)合圖5，本實施例的土壤滲透水分層取樣器的使用方法，包括以下步驟：

步驟一、將土壤濕度感應器預埋于待測土壤內(nèi)，將兩塊收集板插入待測土壤斷面的某一位置，且在兩塊收集板上下鋪設土工布；

步驟二、當土壤濕度感應器監(jiān)測到土壤濕度達到設定標準時，給單片機一個電信號，單片機控制負壓泵開始工作；

步驟三、收集瓶中開始收集滲透水，隨著滲透水液面的上升阻擋環(huán)307的位置隨之上升，當阻擋環(huán)307到達紅外感應探頭303所在高度時，紅外感應探頭303感應到阻擋環(huán)307并產(chǎn)生相應的電信號給單片機，單片機控制負壓泵停止工作；

步驟四、通過收集瓶底部的閥門304將滲透水排出，阻擋環(huán)307的位置隨之下降；

步驟五、循環(huán)重復步驟三、步驟四，完成滲透水的連續(xù)自動收集。

為了研究土壤中生態(tài)營養(yǎng)離子的生物地球化學循環(huán)和污染物遷移規(guī)律，通常需要取其滲透水作為研究對象，傳統(tǒng)的方法多為手動取樣和離心操作，然而這種方法不僅費時、費力，而且取得的滲透水分量少、成本高，很難保證正常實驗研究的需要。同時，雖然現(xiàn)有的土壤水取樣方法及儀器多種多樣，但上述取樣方法及儀器存在一個共同的缺點：難以科學收集土壤中某一位置處的滲透水，而本實施例的土壤滲透水分層取樣器，其采用的收集板分為三層，上層為其上均布通孔的多孔板101，中層為中部設有貫穿孔的環(huán)形板102，下層為其上均勻嵌有毛細管104的毛細板103，位于收集板上部的滲透水在重力的作用下通過上層的多孔板101落入收集板內(nèi)并被排走，而位于收集板下部的滲透水則通過下層毛細板103上大量均布的毛細管104來收集，其主要利用了毛細管104的毛細現(xiàn)象。需要指出的時，本實施例的土壤滲透水分層取樣器能夠同時收集待測土壤某一位置處上、下兩側(cè)的滲透水，從而能夠科學收集土壤中某一位置處的滲透水，該土壤滲透水分層取樣器將對土壤學、環(huán)境科學、地球化學等領域開展相關研究具有重要意義。

本實施例的土壤滲透水分層取樣器，在土壤濕度感應器監(jiān)測到土壤濕度達到設定標準時才開始工作，可在土壤中水分含量較大的時候開始收集滲透水，提高了收集效果，同時通過紅外感應探頭303和阻擋環(huán)307的配合使用，有效防止了滲透水一次性收集過多而出現(xiàn)的問題；其中，只有當土壤濕度感應器監(jiān)測到土壤濕度達到設定標準，同時收集瓶中水位處于正常水位，單片機才會控制負壓泵工作，因此，能夠完成滲透水的連續(xù)自動收集，不僅簡單易用，實現(xiàn)了定時定量采集土壤中的滲透水，還避免了繁重的人工采樣，實現(xiàn)了自動化的土壤水定時在線取樣。

實施例2

本實施例的土壤滲透水分層取樣器，其結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，其不同之處在于：兩塊收集板相互呈180°連接。

實施例3

本實施例的土壤滲透水分層取樣器，其結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，其不同之處在于：兩塊收集板相互呈165°連接。

以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應屬于本實用新型的保護范圍。