CN211505510U - 一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置。本实用新型通过采用硬质合金制成的外筒主体的设置，可防止自然光或灯光的照射对土壤多环芳烃等有机污染物与溶解性有机碳等可溶性有机物的结合产生影响，通过外筒主体、设有取样窗的淋溶插板、挡板与橡胶条的配合设置，可在不同的淋溶时期且在不破坏土柱的情况下，可以采集到不同层次的土壤样品，尤其是便于土壤湿润状态下采集样品，能够及时获得降雨对DOC的影响结果。本实用新型可防止自然光或灯光的照射对实验结果造成影响，可方便地采集不同淋溶时期不同层次的土壤样品，可方便地进行土壤取样并直接进行淋溶实验，保证实验效果，结构简单，制造成本低，使用操作方便。

Description

一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置

技术领域

本实用新型涉及淋溶模拟实验技术领域，具体领域为一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置。

背景技术

可溶性有机物中的溶解性有机碳(DOC)是由一系列大小、结构不同的分子组成，来源多样、组分复杂。大部分溶解性有机碳是具有高分子量的络合分子物质，如结构复杂的富里酸与胡敏酸。溶解性有机碳与N、P、S等养分循环、重金属和有机污染物的迁移密切相关，因此在降雨过程中，土壤溶解性有机碳迁移规律是众多学者关注的热点问题。土壤淋溶装置则是探究陆地生态***土壤物质循环过程较为实用的装置。

现有的土壤淋溶装置是以有机玻璃或PVC材质制成，如公开号为CN209102715U的中国专利文献公开了土柱淋溶模拟试验装置所选用的是PVC材质制成的土柱淋溶模拟装置。虽然这种材质具有价格便宜、耐酸碱腐蚀、化学稳定性好等优点，但是PVC材质可能会在湿润条件下与外源污染物尤其是多环芳烃等有机污染物相互作用；此外，有机玻璃材质的淋溶装置，这种材质透光性好，由于受到光照的影响会改变多环芳烃等有机污染物与溶解性有机碳的结合点位和数量，这些情况都会影响多环芳烃等有机污染物与溶解性有机碳的结合，进而影响溶解性有机碳的淋溶检测结果。

且现有的土壤淋溶装置不同时具有土壤取样功能，在对原状土壤进行实验时，需要将采集的原状土壤样本转移到现有的土壤淋溶装置中，会破坏原状土壤的结构，因此，需要一种改进的土壤淋溶装置。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，包括取土淋溶单元、支架单元和模拟降雨单元；

所述取土淋溶单元包括淋溶柱体外筒组件、采土受力块、取土保护件、土壤支撑件和淋溶液收集件；

所述淋溶柱体外筒组件包括外筒主体、采样插板和淋溶插板，所述外筒主体上留有条形开口，所述外筒主体的条形开口处可设有所述采样插板或所述淋溶插板，所述淋溶插板上沿长度方向均匀设有取样窗，每个所述取样窗相同的一端开口处均设有橡胶条，每个所述取样窗的内部均插接有挡板，所述挡板的一端与邻近的所述橡胶条抵接，所述外筒主体与所述采样插板或所述淋溶插板连接时构成完整的筒体结构，所述外筒主体的下端可与取土保护件的上端连接，所述取土保护件的下部呈楔形切刀式；

所述土壤支撑件包括空心柱筒，所述空心柱筒的上端可与所述外筒主体的下端连接，所述空心柱筒的内部设有支撑托盘，所述支撑托盘上设有若干个透水孔；

所述淋溶液收集件包括漏斗，所述漏斗的上端可与所述空心柱筒的下端连接，所述漏斗的下端连通设有导流管，所述导流管上设有阀门；

所述支架单元包括支架主体，所述支架主体用于直接支撑所述漏斗；

所述模拟降雨单元包括取水桶、蠕动泵和喷头，所述蠕动泵的输入端通过导管与所述取水桶连通连接，所述蠕动泵的输出端通过导管与所述喷头连通连接，所述喷头固定设置在所述支架主体的上部。

优选的，所述外筒主体的下端设有内螺纹，所述取土保护件的上端和所述空心柱筒的上端均设有与所述外筒主体下端的内螺纹相配合的外螺纹。

优选的，所述空心柱筒的下端设有外螺纹，所述漏斗的上端设有与所述空心柱筒下端的外螺纹相配合的内螺纹。

优选的，所述取土淋溶单元还包括外筒加高件，所述外筒加高件的下端设有外螺纹，所述外筒主体的上端设有与所述外筒加高件下端的外螺纹相配合的内螺纹，所述外筒主体与所述外筒加高件均采用硬质合金材料制成。

优选的，所述外筒加高件与所述外筒主体的连接处、所述外筒主体与所述取土保护件的连接处、所述外筒主体与所述空心柱筒的连接处和所述空心柱筒与所述漏斗的连接处均设有防渗胶皮垫圈。

优选的，所述采土受力块与所述取土保护件均采用高锰钢材料制成，所述采土受力块由实心圆盘部与实心圆柱部焊接而成，所述采土受力块的实心圆盘部的直径大于所述外筒主体的外径，所述采土受力块的实心圆柱部的直径小于所述外筒主体的内径。

优选的，所述支架主体的下部设有若干个支腿部，所述支架主体的支腿部采用可伸缩方钢支架结构。

优选的，所述支架主体上还设有保护环，所述保护环用于定位所述外筒主体。

优选的，所述采样插板与所述外筒主体的条形开口处的端面相接的两个侧面上和所述淋溶插板与所述外筒主体的条形开口处的端面相接的两个侧面上均设有凸榫，所述外筒主体的条形开口处的两个端面上均设有与所述凸榫相配合的凹槽。

优选的，所述挡板远离邻近的所述橡胶条的一端设有把手。

本实用新型的优点与积极效果为：

本实用新型通过采用硬质合金制成的外筒主体的设置，可防止自然光或灯光的照射对土壤多环芳烃等有机污染物与溶解性有机碳等可溶性有机物的结合产生影响，通过外筒主体、设有取样窗的淋溶插板、挡板与橡胶条的配合设置，可在不同的淋溶时期且在不破坏土柱的情况下，可以采集到不同层次的土壤样品，取样灵活，尤其是便于土壤湿润状态下采集样品，能够及时获得降雨对DOC的影响结果，通过漏斗、导流管与阀门的配合设置，可根据淋溶液的流出情况可进行调节控制，便于淋溶液收集，通过具有采用可伸缩方钢支架结构支腿部的支架主体的设置，使支架主体便于收藏管理。本实用新型可防止自然光或灯光的照射对实验结果造成影响，可方便地采集不同淋溶时期不同层次的土壤样品，可方便地进行土壤取样并直接进行淋溶实验，保证实验效果，结构简单，制造成本低，使用操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的外筒主体的结构示意图；

图3为本实用新型的外筒主体的条形开口的端面结构示意图；

图4为本实用新型的采样插板的结构主视示意图；

图5为本实用新型的采样插板的结构侧视示意图；

图6为本实用新型的淋溶插板的结构主视示意图；

图7为本实用新型的淋溶插板与外筒主体组合后的使用结构示意图。

图中：1-外筒主体、2-采土受力块、3-取土保护件、4-采样插板、5-淋溶插板、6-取样窗、7-橡胶条、8-挡板、9-空心柱筒、10-支撑托盘、11-漏斗、12-导流管、13-阀门、14-支架主体、15-取水桶、16-蠕动泵、17-喷头、18-外筒加高件、19-保护环、20-凸榫、21-凹槽、22-把手。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图1-7对本实用新型作进一步详述。

一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，包括取土淋溶单元、支架单元和模拟降雨单元；

所述取土淋溶单元包括淋溶柱体外筒组件、采土受力块2、取土保护件3、土壤支撑件和淋溶液收集件；

所述淋溶柱体外筒组件包括外筒主体1、采样插板4和淋溶插板5，本实施例中外筒主体的直径范围为10-20cm，外筒主体的高度范围为30-100cm，所述外筒主体上留有条形开口，该条形开口的宽度范围为3-5cm，所述外筒主体的条形开口处可设有所述采样插板或所述淋溶插板，所述淋溶插板上沿长度方向均匀设有取样窗6，本实施例中该取样窗是沿淋溶插板长度方向每间隔2cm处设有1cm-1.5cm×5-8cm的开口，每个所述取样窗相同的一端开口处均设有橡胶条7，每个所述取样窗的内部均插接有挡板8，所述挡板的一端与邻近的所述橡胶条抵接，所述外筒主体与所述采样插板或所述淋溶插板连接时构成完整的筒体结构，进行土壤样品采集时，将采样插板与外筒主体连接，进行淋溶实验时，将淋溶插板与外筒主体连接，所述外筒主体的下端可与取土保护件的上端连接，所述取土保护件的下部呈楔形切刀式，本实施例中取土保护件的直径范围为10-20cm，取土保护件的高度范围为5-10cm；

所述土壤支撑件包括空心柱筒9，本实施例中空心柱筒的直径范围为10-20cm，空心柱筒的高度范围为3-5cm，所述空心柱筒的上端可与所述外筒主体的下端连接，所述空心柱筒的内部设有支撑托盘10，支撑托盘与空心柱筒通过焊接固定，所述支撑托盘上设有若干个透水孔，支撑托盘的直径范围为10-20cm，支撑托盘的厚度范围为0.5-1cm，支撑托盘的孔隙率范围为30％-50％；

所述淋溶液收集件包括漏斗11，所述漏斗的上端可与所述空心柱筒的下端连接，本实施例中漏斗的直径范围为10-20cm，漏斗的高度范围为10-15cm，所述漏斗的下端连通设有导流管12，所述导流管上设有阀门13，本实施例中阀门采用球阀，在阀门下侧可放置淋溶液收集容器，打开阀门，漏斗中的淋溶液可以通过导流管与阀门流入淋溶液收集容器；

所述支架单元包括支架主体14，所述支架主体用于直接支撑所述漏斗；

所述模拟降雨单元包括取水桶15、蠕动泵16和喷头17，所述蠕动泵的输入端通过导管与所述取水桶连通连接，所述蠕动泵的输出端通过导管与所述喷头连通连接，所述喷头固定设置在所述支架主体的上部，取水桶中盛装自配雨水，蠕动泵将取水桶中的自配雨水输送至喷头，用于模拟降水条件。

具体而言，所述外筒主体的下端设有内螺纹，本实施例中该内螺纹的宽度范围为3-5cm，所述取土保护件的上端和所述空心柱筒的上端均设有与所述外筒主体下端的内螺纹相配合的外螺纹，本实施例中该外螺纹的宽度范围为3-5cm，使外筒主体可分别与空心柱筒或取土保护件方便地连接。

具体而言，所述空心柱筒的下端设有外螺纹，所述漏斗的上端设有与所述空心柱筒下端的外螺纹相配合的内螺纹，使空心柱筒与漏斗方便地连接。

具体而言，所述取土淋溶单元还包括外筒加高件18，本实施例中外筒加高件的直径范围为10-20cm，外筒加高件的高度范围为5-10cm，所述外筒加高件的下端设有外螺纹，本实施例中该外螺纹的宽度范围为3-5cm，所述外筒主体的上端设有与所述外筒加高件下端的外螺纹相配合的内螺纹，本实施例中该内螺纹的宽度范围为3-5cm，所述外筒主体与所述外筒加高件均采用硬质合金材料制成。

具体而言，所述外筒加高件与所述外筒主体的连接处、所述外筒主体与所述取土保护件的连接处、所述外筒主体与所述空心柱筒的连接处和所述空心柱筒与所述漏斗的连接处均设有防渗胶皮垫圈，可分别加强各处连接处的密封性，防止使用时发生渗漏。

具体而言，所述采土受力块与所述取土保护件均采用高锰钢材料制成，所述采土受力块由实心圆盘部与实心圆柱部焊接而成，所述采土受力块的实心圆盘部的直径大于所述外筒主体的外径，本实施例中实心圆盘部的直径范围为15-20cm，实心圆盘部的高度范围为5-10cm，所述采土受力块的实心圆柱部的直径小于所述外筒主体的内径，本实施例中实心圆柱部的直径范围为8-18cm，实心圆柱部的高度范围为8-15cm，采土受力块的实心圆柱部可伸入至外筒主体内。

具体而言，所述支架主体的下部设有若干个支腿部，所述支架主体的支腿部采用可伸缩方钢支架结构，采用现有技术常用的可伸缩方钢支架结构即可，可使支架主体的支腿部可以伸缩长度从而改变支架主体的高度，增大支架主体上放置的漏斗的下部空间，以方便放置承接淋溶液收集容器。

具体而言，所述支架主体上还设有保护环19，所述保护环用于定位所述外筒主体。

具体而言，所述采样插板与所述外筒主体的条形开口处的端面相接的两个侧面上和所述淋溶插板与所述外筒主体的条形开口处的端面相接的两个侧面上均设有凸榫20，所述外筒主体的条形开口处的两个端面上均设有与所述凸榫相配合的凹槽21，凹槽与凸榫结构的配合设置，使外筒主体可与采样插板或淋溶插板更紧密地连接。

具体而言，所述挡板远离邻近的所述橡胶条的一端设有把手22，把手的设置，方便插拔挡板。

工作原理：

首先在进行原状土壤采集时，将采土受力块的实心圆柱部***已经与采样插板连接好的外筒主体上方，将取土保护件上部与外筒主体下部相连，用外力砸采土受力块的实心圆盘部，将外筒主体和取土保护件打入土壤中，然后完整取出装有原状土柱的外筒主体和取土保护件，在外筒主体顶部预留与采土受力块的实心圆柱部一致高度的空间作为外源物质填充层；

在进行土壤淋溶模拟实验时，在外源物质填充层填充实验所需的石英砂、外源物等物质，在预留空间不够用时，则将外筒加高件与外筒主体的上部连接，起到加高效果；

在进行土壤淋溶模拟实验时，将外筒主体下部连接的取土保护件和采样插板取下，将淋溶插板的取样窗贴近土壤的一侧的开口用橡胶条封堵，将淋溶插板与外筒主体连接，并将挡板***淋溶插板的取样窗，压紧橡胶条将取样窗封堵住，避免光照影响实验效果；

将石英砂、滤膜等物质置于设有透水孔的支撑托盘上，将空心柱筒的上端与外筒主体的下端连接，将漏斗的上端与空心柱筒的下端连接，漏斗的下端连接导流管和阀门，将组装好的外筒主体、空心柱筒和漏斗等构成的取土淋溶单元放置在支架主体上；

将取水桶、蠕动泵与喷头连接好，喷头安装到支架主体上部且在取土淋溶单元正上方的位置；

将淋溶液收集容器放置在阀门的下方，打开阀门，并启动蠕动泵使喷头模拟降雨对取土淋溶单元进行淋溶，即可进行试验，淋溶液收集容器可收集淋溶液样品以进行后续检测实验；

需要采集淋溶过程中的湿润土壤样品时，将取样窗的挡板和内部封闭取样窗的橡胶条取出，即可采集对应位置的湿润土壤样本，可根据实验需求采集任意取样窗对应位置的湿润土壤样本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：包括取土淋溶单元、支架单元和模拟降雨单元；

所述取土淋溶单元包括淋溶柱体外筒组件、采土受力块(2)、取土保护件(3)、土壤支撑件和淋溶液收集件；

所述淋溶柱体外筒组件包括外筒主体(1)、采样插板(4)和淋溶插板(5)，所述外筒主体(1)上留有条形开口，所述外筒主体(1)的条形开口处可设有所述采样插板(4)或所述淋溶插板(5)，所述淋溶插板(5)上沿长度方向均匀设有取样窗(6)，每个所述取样窗(6)相同的一端开口处均设有橡胶条(7)，每个所述取样窗(6)的内部均插接有挡板(8)，所述挡板(8)的一端与邻近的所述橡胶条(7)抵接，所述外筒主体(1)与所述采样插板(4)或所述淋溶插板(5)连接时构成完整的筒体结构，所述外筒主体(1)的下端可与取土保护件(3)的上端连接，所述取土保护件(3)的下部呈楔形切刀式；

所述土壤支撑件包括空心柱筒(9)，所述空心柱筒(9)的上端可与所述外筒主体(1)的下端连接，所述空心柱筒(9)的内部设有支撑托盘(10)，所述支撑托盘(10)上设有若干个透水孔；

所述淋溶液收集件包括漏斗(11)，所述漏斗(11)的上端可与所述空心柱筒的下端连接，所述漏斗(11)的下端连通设有导流管(12)，所述导流管(12)上设有阀门(13)；

所述支架单元包括支架主体(14)，所述支架主体(14)用于直接支撑所述漏斗(11)；

所述模拟降雨单元包括取水桶(15)、蠕动泵(16)和喷头(17)，所述蠕动泵(16)的输入端通过导管与所述取水桶(15)连通连接，所述蠕动泵(16)的输出端通过导管与所述喷头(17)连通连接，所述喷头(17)固定设置在所述支架主体(14)的上部。

2.根据权利要求1所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述外筒主体(1)的下端设有内螺纹，所述取土保护件(3)的上端和所述空心柱筒(9)的上端均设有与所述外筒主体(1)下端的内螺纹相配合的外螺纹。

3.根据权利要求2所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述空心柱筒(9)的下端设有外螺纹，所述漏斗(11)的上端设有与所述空心柱筒(9)下端的外螺纹相配合的内螺纹。

4.根据权利要求3所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述取土淋溶单元还包括外筒加高件(18)，所述外筒加高件(18)的下端设有外螺纹，所述外筒主体(1)的上端设有与所述外筒加高件(18)下端的外螺纹相配合的内螺纹，所述外筒主体(1)与所述外筒加高件(18)均采用硬质合金材料制成。

5.根据权利要求4所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述外筒加高件(18)与所述外筒主体(1)的连接处、所述外筒主体(1)与所述取土保护件(3)的连接处、所述外筒主体(1)与所述空心柱筒(9)的连接处和所述空心柱筒(9)与所述漏斗(11)的连接处均设有防渗胶皮垫圈。

6.根据权利要求1所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述采土受力块(2)与所述取土保护件(3)均采用高锰钢材料制成，所述采土受力块(2)由实心圆盘部与实心圆柱部焊接而成，所述采土受力块(2)的实心圆盘部的直径大于所述外筒主体(1)的外径，所述采土受力块(2)的实心圆柱部的直径小于所述外筒主体(1)的内径。

7.根据权利要求1所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述支架主体(14)的下部设有若干个支腿部，所述支架主体(14)的支腿部采用可伸缩方钢支架结构。

8.根据权利要求1所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述支架主体(14)上还设有保护环(19)，所述保护环(19)用于定位所述外筒主体(1)。

9.根据权利要求1所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述采样插板(4)与所述外筒主体(1)的条形开口处的端面相接的两个侧面上和所述淋溶插板(5)与所述外筒主体(1)的条形开口处的端面相接的两个侧面上均设有凸榫(20)，所述外筒主体(1)的条形开口处的两个端面上均设有与所述凸榫(20)相配合的凹槽(21)。

10.根据权利要求1所述的一种可调式分层取土的模拟淋溶集成装置，其特征在于：所述挡板(8)远离邻近的所述橡胶条(7)的一端设有把手(22)。

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