一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置及方法，属于户外水土检测装置技术领域，包括安装在地上的支架；在支架的上顶部安装有填土凹台；在填土凹台上还铺设有实验土层；在填土凹台的下底部沿其高度方向开有渗流孔；第一收集管通过渗流孔安装在填土凹台上，且第一收集管的另一端与地下收集桶相连通；在填土凹台内部沿竖直方向设置有若干个隔板；在填土凹台的内壁上端与隔板相接的位置处开有径流孔；第二收集管通过径流孔安装在填土凹台上，且第二收集管的另一端与地表收集桶相连通；在填土凹台的顶部还安装有模拟降雨组件，本发明专利技术有效解决当前缺少对于喀斯特地区水土养分迁移情况进行可靠准确分析的问题，主要应用于实验室对喀斯特地区降水进行模拟实验。

A Monitoring Device and Method for Soil and Water Nutrient Migration in Karst Area

【技术实现步骤摘要】
一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置及方法
本专利技术涉及户外水土检测装置
，具体涉及一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置及方法。
技术介绍
在喀斯特地区种植作物时，土地类型多样，有沿等高线的水平梯田，也有沿坡向的坡地。在没有被改造成梯田的坡地上种植作物发现部分作物在偏向山顶一侧的上坡没有偏向山麓一侧的下坡长势良好，对于同一种作物在几十米距离内偏向上坡的部分往往长得矮小、瘦弱，而偏向山麓下坡的部分往往长得茂盛、强壮。在前期条件一样的情况下，具体是因为什么原因导致的这一现象，需要通过科学的监测方式来证明。传统的野外实地规划采样、检测验证的方式是一种开放范围较广的验证形势，其相对来说比较可行，但是这种方式不能保证地表、地下土壤成分的来源单一性、稳定性，数据具有很大不确定性；其次另一种径流小区的定点监测方式虽然限制了较为可控的范围，但是针对于喀斯特地貌结构其监测的过程漫长、数据单调，取样时水土经过混合和最后检测数据趋于均衡，说服力较差，只能反映目标径流小区内的平均状况。因此一套可以在实验室中对喀斯特地地貌进行模拟，同时对模拟的地貌进行完整、高效、可行监测的水土养分迁移的装置及方法，在喀斯特地区监测坡地水土养分变化是极为有必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，以解决当前缺少对于喀斯特地区水土养分迁移情况进行可靠准确分析的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，包括安装在地上的支架；在支架的上顶部安装有填土凹台；在填土凹台上还铺设有实验土层；在填土凹台的下底部沿其高度方向开有渗流孔；第一收集管通过渗流孔安装在填土凹台上，且第一收集管的另一端与地下收集桶相连通；在填土凹台内部沿竖直方向设置有若干个隔板；在填土凹台的内壁上端与隔板相接的位置处开有径流孔；第二收集管通过径流孔安装在填土凹台上，且第二收集管的另一端与地表收集桶相连通；在填土凹台的顶部还安装有模拟降雨组件。优选的，支架包括设置在前端的固定杆以及设置在后端的伸缩杆；固定杆与伸缩杆相平行放置。优选的，隔板包括设置在实验土层表面上的顶部隔板和设置在填土凹台内底面上的底部隔板；径流孔与顶部隔板相邻设置。进一步的，渗流孔的数目与径流孔相同，且渗流孔设置在填土凹台下底面与底部隔板相邻位置处。优选的，单个径流孔的面积大小区间为隔板面积大小的10-50%。优选的，模拟降雨组件的工作面始终与地面保持平行。本专利技术还公开了一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置的监测方法，包括以下步骤：S1、完成装置中各个组件的安装连接，并将准备好的土壤填入填土凹台内部作为土层，同时取样记录土层内土壤中的Na、K、Cl等元素含量；S2、向土层中加入元素性质稳定的检测试剂；S3、使用模拟降雨组件向土层上进行定时定量的降雨；S4、在一个监测周期内分别对地下收集桶、地表收集桶及土层进行取样，检测不同位置处土壤Na、K、Cl等元素含量；S5、分别以填土凹台的倾角大小、降雨时长及降雨强度作为变量重复实施S1至S4。优选的，模拟降雨组件进行降雨时使用不含有待检测元素的纯净水作为雨水。优选的，在土层上种植有植作物；模拟降雨组件进行降雨时使用采集到的降水作为雨水；且降雨时长和强度与作物生长期内正常获得的时长和强度相当。优选的，当模拟降雨组件的降雨轻度不大于50mL/h时，每30分钟取样一次；大于50mL/h时增加取样时间间隔；取样多少根据检测仪器需要使用的样品量三倍收取。本专利技术有益效果：本专利技术设计了一款针对于喀斯特地区水土养分迁移情况进行检测的装置，通过设计填土凹坑作为容纳实验土层的装置，并在其顶部设置模拟降雨装置，另在其底部及其侧壁上设置渗流孔和径流孔来模拟降雨前后的水土养分在不同方式下的迁移情况，保证了地表、地下土壤成分的来源单一性和稳定性，使数据可靠准确；同时利用隔板进行分段采集地表的水土养分，进一步提高了采集数据的准确性；另一方面，本专利技术结构简单，便于加工成型，进行实验的周期相对较短，能够模拟多种坡度情况下的水土养分迁移的情况。附图说明图1是本专利技术在实施例中的结构示意图；图2是图1中A向剖视图；图3是图1的左视图；附图标记说明：1、支架，2、填土凹台，3、第一收集管，4、地下收集桶，5、第二收集管，6、地表收集桶，7、模拟降雨组件，8、实验土层，11、固定杆，12、伸缩杆，21、渗流孔，22、隔板，23、径流孔，221、顶部隔板，222、底部隔板。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍：实施例：参照图1，本实施例提供一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，包括安装在地上的支架1；在支架1的上顶部安装有填土凹台2；在填土凹台2上还铺设有实验土层8；在填土凹台2的下底部沿其高度方向开有渗流孔21；第一收集管3通过渗流孔21安装在填土凹台2上，且第一收集管3的另一端与地下收集桶4相连通；在填土凹台2内部沿竖直方向设置有若干个隔板22；在填土凹台2的内壁上端与隔板22相接的位置处开有径流孔23；第二收集管5通过径流孔23安装在填土凹台2上，且第二收集管5的另一端与地表收集桶6相连通；在填土凹台2的顶部还安装有模拟降雨组件7。本实施例中，填土凹台内部深为33cm；渗流孔的数目为3个，隔板22共有两组。支架1包括设置在前端的固定杆11以及设置在后端的伸缩杆12；固定杆11与伸缩杆12相平行放置。前后两侧的固定杆11及伸缩杆12的设置能够通过调节伸缩杆12的长度大小来改变填土凹台的倾斜角度，从而在不改变实验土层3结构的前提下得到模拟的野外斜坡环境。隔板22包括设置在实验土层8表面上的顶部隔板221和设置在填土凹台2内底面上的底部隔板222；径流孔23与顶部隔板221相邻设置。将隔板22分割为未进行封闭连接的顶部隔板221和底部隔板222是为了仅对实验土层3上形成的水土径流进行阻隔，并有利于收集上下两侧的径流及渗流水分。渗流孔21的数目与径流孔23相同，且渗流孔21设置在填土凹台2下底面与底部隔板222相邻位置处。单个径流孔23的面积大小区间为隔板22面积大小的15%。模拟降雨组件7的工作面始终与地面保持平行，从而保证与自然降雨的单位降雨量相一致。同时也能在一定程度上提高装置稳定性。模拟降雨组件7的工作面始终与地面保持平行。一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置的监测方法，包括以下步骤：S1、完成装置中各个组件的安装连接，并将准备好的土壤填入填土凹台2内部作为土层8，同时取样记录土层8内土壤中的Na、K、Cl等元素含量；S2、向土层8中加入元素性质稳定的检测试剂；S3、使用模拟降雨组件7向土层8上进行定时定量的降雨；S4、在一个监测周期内分别对地下收集桶4、地表收集桶6及土层8进行取样，检测不同位置处土壤Na、K、Cl等元素含量；S5、分别以填土凹台2的倾角大小、降雨时长及降雨强度作为变量重复实施S1至S4。模拟降雨组件7进行降雨时使用不含有待检测元素的纯净水作为雨水。在土层8上种植有植作物；模拟降雨组件7进行降雨时使用采集到的降水作为雨水；且降雨时长和强度与作物生长期内正常获得的时长和强度相当。当模拟降雨组件7的降雨轻度不大于50mL/h时，每30分钟取样一次；大于50mL/h时增加取样时间间隔；取样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，其特征在于：包括安装在地上的支架（1）；在支架（1）的上顶部安装有填土凹台（2）；在填土凹台（2）上还铺设有实验土层（8）；在填土凹台（2）的下底部沿其高度方向开有渗流孔（21）；第一收集管（3）通过渗流孔（21）安装在填土凹台（2）上，且第一收集管（3）的另一端与地下收集桶（4）相连通；在填土凹台（2）内部沿竖直方向设置有若干个隔板（22）；在填土凹台（2）的内壁上端与隔板（22）相接的位置处开有径流孔（23）；第二收集管（5）通过径流孔（23）安装在填土凹台（2）上，且第二收集管（5）的另一端与地表收集桶（6）相连通；在填土凹台（2）的顶部还安装有模拟降雨组件（7）。

【技术特征摘要】
1.一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，其特征在于：包括安装在地上的支架（1）；在支架（1）的上顶部安装有填土凹台（2）；在填土凹台（2）上还铺设有实验土层（8）；在填土凹台（2）的下底部沿其高度方向开有渗流孔（21）；第一收集管（3）通过渗流孔（21）安装在填土凹台（2）上，且第一收集管（3）的另一端与地下收集桶（4）相连通；在填土凹台（2）内部沿竖直方向设置有若干个隔板（22）；在填土凹台（2）的内壁上端与隔板（22）相接的位置处开有径流孔（23）；第二收集管（5）通过径流孔（23）安装在填土凹台（2）上，且第二收集管（5）的另一端与地表收集桶（6）相连通；在填土凹台（2）的顶部还安装有模拟降雨组件（7）。2.根据权利要求1所述的一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，其特征在于：支架（1）包括设置在前端的固定杆（11）以及设置在后端的伸缩杆（12）；固定杆（11）与伸缩杆（12）相平行放置。3.根据权利要求1所述的一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，其特征在于：隔板（22）包括设置在实验土层（8）表面上的顶部隔板（221）和设置在填土凹台（2）内底面上的底部隔板（222）；径流孔（23）与顶部隔板（221）相邻设置。4.根据权利要求3所述的一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，其特征在于：渗流孔（21）的数目与径流孔（23）相同，且渗流孔（21）设置在填土凹台（2）下底面与底部隔板（222）相邻位置处。5.根据权利要求1所述的一种喀斯特地区水土养分迁移监测装置，其特征在于：单个径流孔（23）的面积大小区间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊康宁，罗鼎，刘子琦，李渊，李开萍，余逍，伏圆圆，
申请(专利权)人：贵州师范大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52