一种装配式含盐土渗滤试验设备的制作方法

本实用新型涉及土壤盐渍化及其监测治理技术领域，尤其涉及一种装配式含盐土渗滤试验设备。

背景技术：

盐渍土(盐碱土)指含有钾、钠、钙、镁的氯化物、硫酸盐和重碳酸盐等盐分，且含有石膏、芒硝和岩盐(硫酸盐或氯化物)等易溶盐的土壤。沿海的含盐土的主要是海水浸入到沿岸地区、内陆盆地或洼地中，易溶盐随水流由高处带往低处引起易溶盐地下水位上升，经过毛细作用和蒸发作用，盐分残留、凝聚而形成。含盐土具有溶陷性、盐胀性和腐蚀性，给工程带来许多危害和巨大的经济损失。由于土壤盐分的增加使土壤溶液浓度增加，导致渗透压不断提高，植物从土壤中吸收水分的能力减小而表现为缺水。如果土壤溶液的渗透压大于植物细胞内渗透压，植物就不能吸收土壤中的水分，发生“生理干旱”而死亡。因而无论从工程方面，还是从植物生长方面，开展土壤渗滤脱盐或吸附试验对于盐渍化评价和盐渍土监测治理均有重要的意义。一种装配式含盐土渗滤试验系统及其方法被提了出来，通过装配式含盐土渗滤试验分析含盐土的脱盐过程，揭示脱盐机理，对土壤环境评价和含盐土砂监测治理方面具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于方便室内开展含盐土渗滤脱盐或土(砂)盐基吸附试验与理论分析，为土壤盐渍化评定、盐渍土治理和脱盐技术提供便捷的定量试验，提供一种装配式含盐土渗滤试验设备，从而定量揭示含盐土(砂)渗滤脱盐过程或土(砂)吸附盐基离子致盐渍化的过程，并能在试验完毕后获得完整无扰动的试样供实验室微观和细观机理分析。本设备各部件独立拆装更换，结构简单，经久耐用，经济效益显著，易于推广。

本实用新型的目的是这样实现的：

一、装配式含盐土渗滤试验设备(简称设备)

包括水压流量装置、进出水水质监测装置和渗滤监测装置；进出水水质监测装置包括进水水质监测装置和出水水质监测装置；

其位置和连接关系是：

水压流量装置、进水水质监测装置、渗滤监测装置和出水水质监测装置依次连接。

本设备的工作原理：

本设备通过精细测定进出水水质以及试验过程土体电导率的渗滤脱盐试验和盐分吸附试验分析含盐土脱盐过程或土砂盐分吸附过程；主要以经过电导率测试的纯净水渗透含盐土或一定含盐量的溶液渗透洗净的土砂，定量获取试验过程中土体和渗出液盐分的变化，评价含盐土的渗滤脱盐过程或土砂盐分吸附过程；装配式渗滤装置试验前后土样的便捷装卸便于获取扰动小的试验后土样供后期细观试验和机理分析。

二、装配式含盐土渗滤试验方法(简称方法)

本方法包括下列步骤：

①试验开始前将经过实验室测定初始含盐量的土砂，按预计的密实度分组填筑于渗滤器内，每个渗滤器根据需要按相同的密实度，也可以不同；甚至可以根据不同级配和密实度分别填筑；

②在各段装填好试样的渗滤器中间放置圆形多孔板，依次通过法兰盘螺栓连接成一个整体；

③在反滤前封盖里装入反滤料(一般是标准石英砂)，然后在反滤前封盖法兰盘一侧放置圆形多孔板，通过法兰盘螺栓与渗滤器连接；同样的方法在另一端加装反滤后封盖；

④组装水质监测装置：将密封塞外套在水质监测传感器上，再整体塞入进出口水管的开口端使管口密封，确保水质监测传感器的测试位置对准进出水口；将塑胶水管连接在进出口水管的进出水口；

⑤依次连接好进水管、水压调节器和数字流量计，并与组装好的进水水质监测装置连接，再与反滤前封盖的进水口连接；连接后封盖的出水口和组装好的出水水质监测装置；

⑥在渗滤器上安装自动电导率计或时域反射计TDR；

⑦打开进水压力调节装置，控制试验流量和压力进行含盐土(砂)渗滤试验，监测试验过程中进水、出水以及渗滤器的电导率传感器或时域反射计TDR的读数；

⑧试验完成后，逐一拆卸渗滤器，选取每节试验后的土(砂)试样供后期含盐量测试以及细观结构电镜扫描。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①水压流量装置为市售配件，拆装简便且易于维护；

②进出水水质监测装置造型独特且易于组装，也便于拆装更换传感器，选装不同类型的传感器开展针对性的水溶性离子实时监测；

③反滤前封盖既提供了进水通道，又是反滤料容器；无缝连接的法兰盘便于与渗滤器连接和拆卸；

④渗滤器造型简单美观，既是渗滤试验的渗流通道，也是试验土砂试验过程中盐度变化的测试场；管壁可根据需要设置不同测试传感器安装孔位，满足试验的不同测试需求；两端法兰盘便于试验的安装拆卸，也便于分段试验、观测以及试验后取样。

总之，本实用新型在进水压力控制、流量监测、进水水质测试、土样渗滤过程水质监测、出水水质监测以及试验后拆卸取样等各环节上具有显著的有效性和便捷性，能准确获得含盐土渗透过程的盐分滤出或洁净土砂对盐分的吸附能力，对盐渍土评定和脱盐改良技术具有重要的意义；基于分段组合的渗滤器便于分段试验、观测以及试验后取样，该套渗滤试验系统和方法对于揭示脱盐规律和机理也具有很强的实用价值；便于拆装的测试传感器组合可以满足不同要求的离子测定，大大地拓展了本实用新型的使用范围；整套系统各部件独立拆卸组装更换，结构简单，携带方便，经久耐用，经济效益显著，易于推广。

附图说明

图1.1是本设备的结构方框图，

图1.2是本设备的结构示意图；

图2.1是水质监测装置20的结构示意图，

图2.2是水质监测装置20的爆炸图；

图3.1是前封盖31的结构示意图，

图3.2是前圆形多孔板32的结构示意图，

图3.3是渗滤器33的结构示意图。

图中：

00—支架；

10—进水压力流量装置，

11—进水管，

12—进水压力调节器，

13—数字流量计；

20—水质监测装置，

21—进水水质监测装置，

211—进出口水管，

212—密封塞，

213—水质监测传感器；

22—出水水质监测装置；

30—渗滤监测装置，

31—反滤前封盖，

32—前圆形多孔板，

33—渗滤器，

331—第1渗滤器，332—第2渗滤器，……33N—第N渗滤器，

N是自然数，1≤N≤10；

A—安装接口；

34—后圆形多孔板，

35—反滤后封盖，

36—自动电导率计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、设备

1、总体

如图1.1、图1.2，本设备包括水压流量装置10、水质监测装置20和渗滤监测装置30；水质监测装置20包括进水水质监测装置21和出水水质监测装置22；

其位置和连接关系是：

水压流量装置10、进水水质监测装置21、渗滤监测装置30和出水水质监测装置22依次连接。

2、功能装置

1)水压流量装置10

如图1.1、1.2，水压流量装置10包括依次连接的进水管11、水压调节器 12和数字流量计13；

(1)进水管11

进水管11是市售的橡胶水管，为通用件；

(2)水压调节器12

水压调节器12为减压阀或微调控制阀，通用件；

(3)数字流量计13

数字流量计13为市售用以监测流量的仪器。

2)水质监测装置20

如图1.1，水质监测装置20包括结构相同的进水水质监测装置21和出水水质监测装置22，分别在设置在本设备的进水端和出水端。

如图2.1、图2.2，进水水质监测装置21由进出口水管211、密封塞212和水质监测传感器213组成；其位置和连接关系是：进出口水管211的进出口连接进出塑胶水管，水质监测传感器213外套密封塞212后再整体塞入进出口水管 211的开口端使管口密封。

(1)进出口水管211

如图2.1、图2.2，进出口水管211是一种上端开口下端封闭的、管壁分别设置有进出水口的结构，安装时水质监测传感器213的测试位置对准进出水口，其开口端方便放置水质监测传感213，管壁进出水口是测试水流的通道。

(2)密封塞212

如图2.1、图2.2，密封塞212为圆形中空结构，用于外套在水质监测传感器213上并防止测试过程水体渗溢。

(3)水质监测传感器213

水质监测传感器213为一种圆柱状的测试传感器，市售通用件。

3)渗滤监测装置30

如图1.1、图1.2、图3.1～图3.3，渗滤监测装置30由依次连接的反滤前封盖31、前圆形多孔板32、渗滤器33、后圆形多孔板34、反滤后封盖35和自动电导率计36组成；自动电导率计36安装在渗滤器33上。

(1)反滤前封盖31和反滤后封盖35

如图3.1，反滤前封盖31和反滤后封盖35结构相同，是一种带有进出水口和法兰盘的半球形部件。

反滤前封盖31的进水口用以接入渗透水流，反滤后封盖35的出水口接流出水，法兰盘带固定螺栓位可与渗滤器33紧密连接。

(2)圆形多孔板32

如图3.3，圆形多孔板32是一种中间均布若干小圆孔，外环具有固定螺栓位的圆形板；用以拦阻反滤前封盖31里的反滤料在渗透试验过程中向土砂方向移动。

(3)渗滤器33

如图3.3，渗滤器33包括第1渗滤器331、第2渗滤器332、……第N渗滤器33N；每个渗滤器33为一种两端无缝紧固法兰盘的管筒，在管筒壁上设置有自动电导率计36的安装接口A，还可以根据试验需要增加时域反射计TDR探针孔用以监测试验土砂含水量和电导率；

(4)自动电导率计36

自动电导率计36为圆柱状测试传感器，市售通用件。

3、本设备的组装

①试验开始前将经过实验室测定初始含盐量的土砂，按预计的密实度分组填筑于渗滤器33内，每个渗滤器33可以根据需要按相同的密实度，也可以不同；甚至可以根据不同级配和密实度分别填筑；

②在各段装填好试样的渗滤器33中间放置圆形多孔板，依次通过法兰盘螺栓连接成一个整体；

③在反滤前封盖31里装入反滤料(一般是标准石英砂)，然后在反滤前封盖法兰盘一侧放置前圆形多孔板32，通过法兰盘螺栓与渗滤器33连接；同样的方法在另一端加装后圆形多孔板34和反滤后封盖35；

④组装水质监测装置：将密封塞212外套在水质监测传感器213上，再整体塞入进出口水管211的开口端使管口密封，确保水质监测传感器213的测试位置对准进出水口；将塑胶水管连接在进出口水管211的进出水口；

⑤依次连接好进水管11、水压调节器12和数字流量计13，并与组装好的进水水质监测装置21连接，再与反滤前封盖31的进水口连接；连接反滤后封盖 35的出水口和组装好的出水水质监测装置22；

⑥在渗滤器33上安装自动电导率计36或时域反射计TDR；

⑦打开水压调节器12，控制试验流量和压力进行含盐土渗滤试验，监测试验过程中进水、出水以及渗滤器33的电导率传感器或时域反射计TDR的读数；

⑧试验完成后，逐一拆卸本设备，选取每节试验后的土试样供后期含盐量测试以及细观结构电镜扫描。