一种土柱淋洗装置及其淋洗方法与流程

本发明涉及土壤研究技术领域，具体为一种土柱淋洗装置及其淋洗方法，特别适用于以土壤为研究对象的科学技术实验。

背景技术：

随着我国经济增长，社会的高度发展、工业生产规模不断扩大，地球上的自然资源产生了巨大压力。人为开发导致森林和绿地面积锐减等问题愈加严重。土壤这一人类赖以生存的资源所承受的压力越来越大，如何有效利用土壤，使土壤在工业建设、经济建设中的发挥最大功能，已成为亟待解决的问题。

土柱淋洗分为许多种类，目前常用的淋洗法如打点滴式、直接注水式淋洗法均存在一些问题。如淋洗速度慢、时间久。这些问题容易造成淋洗液中氮、磷、钾、有机质等养分含量受微生物新陈代谢的影响而发生变化。

技术实现要素：

本发明的目的提供一种土柱淋洗装置及其淋洗方法，其淋洗速度快，效率高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种土柱淋洗装置，包括由上至下依次设置的贮水器、注水管、装土器和淋洗液输出管；其中注水管的外径小于贮水器及装土器的外径；且注水管内设有消能装置。

进一步地，所述贮水器的顶部设有顶盖，顶盖还通过管道连接气泵。

进一步地，所述的消能装置包括至少一块水平设置在注水管内的挡水板，挡水板设有缺口，缺口的截面积小于注水管的截面积。

进一步地，所述的挡板为4块，依次安装在注水管内，每块挡板为3/4圆形，每块挡板缺口的位置与相邻挡板的缺口错开。四块挡板通过轴依次连接。

进一步地，所述注水管的底部还连接有盖体，盖体与装土器的顶部配合，所述贮水器、注水管及盖体一体化设计。装土器的顶部设有外螺纹，盖体设有内螺纹，两者通过螺纹配合连接。

进一步地，该装置还包括支架，支架支撑贮水器及装土器。

进一步地，所述淋洗液输出管还连接有淋洗液收集装置。淋洗液收集装置选用锥形瓶或广口容器，并设置瓶盖，在瓶盖中央设置淋洗液输出管道口，管道口周围设置出气孔。

采用所述装置进行土柱淋洗的方法，包括以下步骤：

1）将需要淋洗的土搅拌均匀后装入装土器，根据土工试验方法标准使用压样器分三层击实为土柱，土柱的顶部和底部分别设有两层纱布，且两层纱布之间设有2-3片滤纸，土柱底部的纱布及滤纸在装土之前放置到位；

2）连接好贮水器、注水管、装土器和淋洗液输出管，向贮水器内加入水，水面距离贮水器顶部至少1cm，然后进行淋洗并收集淋洗液。

进一步地，淋洗的过程中进行通过气泵对贮水器进行加压。

该淋洗装置中，贮水器、注水管、装土器均采用pvc管材，顶盖与气泵连接的管道及淋洗液输出管为橡胶管。

土柱的顶部和底部分别设置纱布和滤纸；可以除去不溶性杂质，纯化淋洗液，避免杂质影响下一步实验。

本发明有益效果如下：

（1）本发明中贮水器及装土器之间设置注水管，形成两端粗中间细的结构，而且设置了加压气泵，有效增大了土柱试样上下表面的水头差，加快了淋洗液在土柱渗透速度。使土柱淋洗所需要的时间减少，提高了淋洗效率。保证了淋洗液中氮、磷、钾、有机质等养分含量不因时间久而受到微生物新陈代谢的影响而发生变化。

（2）装置中注水消能器主要起注水时缓冲的作用，在注水时，使试样上表面不受冲蚀破坏，充分保证了土柱的完整性。

（3）在贮水器顶部加顶盖，有效进行密封，可防止贮水器中水分蒸发从而影响实验结果。

（4）在淋洗液收集装置顶部设置瓶盖，有效防止淋洗后溶液接触外部环境受到污染从而对实验数据造成影响。同时可以防止淋出液的蒸发，确保实验结果的准确性。

（5）本装置占用空间小、结构简单、装卸方便快捷；

（6）一组淋洗装置为一个淋洗单元，以铁架台为支架，向四个方向的铁架上放置多个淋洗单元，同时进行淋洗。减少实验所需要的时间，提高实验效率。

附图说明

图1是本土柱淋洗装置的结构示意图。

图2是消能装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

如图1所示，一种土柱淋洗装置，包括由上至下依次设置的贮水器1、注水管2、装土器3和淋洗液输出管4；其中注水管2的外径小于贮水器1及装土器3的外径；

如图2所示，在注水管内设有消能装置5。

优选地，所述贮水器1的顶部设有顶盖6，顶盖还通过管道连接气泵7。

优选地，所述的消能装置5包括至少一块水平设置在注水管内的挡水板，挡水板设有缺口，缺口的截面积小于注水管的截面积。

优选地，所述的挡板为4块，依次安装在注水管内，每块挡板为3/4圆形，每块挡板缺口的位置与相邻挡板的缺口错开。

优选地，所述注水管的底部还连接有盖体，盖体与装土器的顶部配合，所述贮水器、注水管及盖体一体化设计。

优选地，该土柱淋洗装置还包括支架8，支架支撑贮水器1及装土器3。

优选地，所述淋洗液输出管4还连接有淋洗液收集装置9。

在制作淋洗装置时，首先将消能器安装到注水管中，注水管采用长度为100mm直径为20mm聚氯乙烯材料制成，然后采用两段直径为75mm、长度为100mmpvc管分别制成贮水器和装土器，并通过注水管连接在一起。在贮水器上方安装管道，与小型气泵连接。将直径为20mm，长度为100mm的橡胶管插入装土器底端作为淋洗液输出管道。

采用所述土柱淋洗装置进行土柱淋洗的方法，包括以下步骤：

1）将需要淋洗的土搅拌均匀后装入装土器，根据土工试验方法标准使用压样器分三层击实土柱，土柱的顶部和底部分别设有两层纱布，且两层纱布之间设有2-3片滤纸，土柱底部的纱布及滤纸在装土之前放置到位。且保持土柱顶部与装土器顶部间的距离为1cm。

2）连接好消能装置、贮水器、注水管、装土器和淋洗液输出管，向贮水器内加入水，使水面距离贮水器顶部1cm，然后进行淋洗并收集淋洗液。

优选地，淋洗过程中通过气泵对贮水器1进行加压，保持气压恒定在0.2mpa。

收集淋洗液时，将淋洗液收集到淋洗液收集装置内。当淋洗液达到土柱体积时停止注水，取淋洗液测试分析。

将传统打点滴式淋洗方法与本发明所述淋洗方法的耗时进行对比。打点滴式淋洗时，采用三峡库区紫色土经风干粉碎后加水重塑，在装土器中通过分层击实形成直径75mm、高度100mm的土柱。通过输液软管上的调速器控制流量，保证土柱上自由水液面高度恒定为20mm。经计时，收集50ml淋洗液共耗时12.5小时。而同等土质、尺寸和压实度的土柱在使用本发明所述淋洗装置进行淋洗时，收集50ml淋洗液仅耗时1.5小时，实现了土柱的快速淋洗。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种土柱淋洗装置及其淋洗方法，该淋洗装置包括由上至下依次设置的贮水器、注水管、装土器和淋洗液输出管；其中注水管的外径小于贮水器及装土器的外径；且注水管内设有消能装置。其通过提高水头同时向淋洗装置加压的方法，缩短土柱淋洗需要的时间，提高土柱淋洗的效率，从而保证了淋洗液中氮、磷、钾、有机质等养分含量能够快速流出，不受微生物新陈代谢的影响而发生变化；装置占用空间小、结构简单、装卸方便快捷；造价低，可循环使用。

技术研发人员：刘大翔;张琳瑶;许文年;童标;张保华;许亚坤
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：2017.02.28
技术公布日：2017.07.04