本实用新型涉及采集土壤水分的装置，具体涉及一种嵌入式黄土渗滤水收集装置。
背景技术：
土壤水是土壤物质迁移和运动的载体，是土壤学、水文学、植物学以及生态环境学等领域的研究重点。目前土壤水的采集主要有三种方法：(1)直接取土样法：即将土壤样品从原位取出，在实验室通过离心法、提取法、置换柱法和压榨法等将土壤水从土壤中分离出来；(2)自流法：原位安装土壤水采样器，依靠重力让土壤水自流至水样瓶中；(3)负压法：原位安装土壤水采样器，抽负压后通过内外压力差吸取土壤水。其中直接取土法属于破坏性采样法，会导致土壤理化性状的改变，但其最大不足之处在于不利于长期定位研究。负压法对设备仪器的密封性要求较高，且装置整体价格昂贵，耗能较大，不利于野外使用。普通的自流法可满足长期定位的需求，但仅适用于含水量丰富的土壤。
我国的黄土区属于半干旱季风气候区，年降雨量150～750mm，土壤含水量较低，很难出现渗滤水流现象。在黄土研究中，通常需要收集土壤的下渗水，对采集的样品水化学数据进行分析，从而了解水-土相互地球化学作用，开展水动力特征和计算下渗速率等相关领域的科学研究。
现有的黄土水实验多为土柱实验，现有的土壤水收集装置则主要适用于降雨量较多，土壤水分含量高的情况。比如负压抽吸取水，对于土壤水分较高的地区容易采集，但是对于黄土区，由于降雨量较少，土壤含水量低，抽吸用的陶瓷头在土壤中容易堵塞，很难采集到土壤水；此外，抽吸装置容易采集头周围的水力场产生扰动，影响水的自然流动。目前申请人尚未检索到专门针对黄土区土壤水的收集装置。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种集水效率高，非常适合黄土区土壤水收集的嵌入式黄土渗滤水收集装置。
本实用新型所述的嵌入式黄土渗滤水收集装置，包括集水板和集水箱，其中：
在集水板上设置有用于集水的填料；
所述集水箱上开设有排水口，在集水箱内设置有用于泥水分离的泥水分离器，该泥水分离器上设置有排泥口；
所述集水板底部连接有导水管，在集水板与导水管的连接处设置有滤网，所述导水管的下端伸入集水箱，且其出口伸入泥水分离器中；
该嵌入式黄土渗滤水收集装置安装于地表以下的孔洞中，其中集水板与孔洞的内壁相接触或者是集水板的末端伸入孔洞的墙体中，集水板上的填料与孔洞的内壁接触。
为了使集水板更为稳固地支撑其上的填料，本实用新型所述嵌入式黄土渗滤水收集装置优选还包括用于支撑集水板的支架。
上述技术方案中，集水板上用于集水的填料由下至上依次设有粗粒径填料层和细粒径填料层，其中，粗粒径填料层的填料为粗石英砂，细粒径填料层的填料为细石英砂。具体的，所述粗粗石英砂的粒径为10～20mm，细石英砂的粒径为3～5mm，所述粗粒径填料层和细粒径填料层的设置高度之比优选为0.5～1：1。本实用新型通过在集水板上设置特别粒径组配的填料，并使填料与孔洞内壁充分接触，通过填料的毛细作用吸收土壤中的水分，增加集水效率；另一方面，粗粒径填料层起到承托细粒径填料层的作用，并保证毛细水分充分下渗进入集水箱中。
上述技术方案中，所述的集水板呈倒圆台型，优选集水板设置成其纵向截面上两条母线的夹角为80～100°，申请人的实验显示，这样更有利于水分流动，同时保证集水板顶端宽度，使填料与孔洞内壁有更大的接触面积。
上述技术方案中，所述滤网的孔径可以根据土壤水采集地的土壤性质进行确定，通常采用孔径1～3mm的滤网较为合适。
对于本实用新型所述装置中各构成部件的材质，可根据具体情况进行选定。如集水板，由于其一方面用于对填料的支撑，另一方面从减少其本身材料与填料之间的电化学作用方面考虑，优选采用玻璃钢材质。对于集水箱，则优选为PVC材质，其大小可根据需要进行确定，通常可以为30～50L，根据当地土壤水的收集速率，定期采集回实验室分析。
上述技术方案中，所述泥水分离器是一个敞口的容器，其容器高度小于集水箱的高度，从集水板通过导水管流入泥水分离器中的泥水进入泥水分离器时，先在其中进行静置、沉淀，当泥水分离器中的水满时，经过澄清的上清液水流从泥水分离器的顶部溢流出而进入集水箱，而沉淀于泥水分离器底部的泥沙则从泥水分离器上的排泥口排出。收集的水样则从集水箱上的排水口取样。
由于本实用新型所述装置需要设置于地面以下，所以，在安装本实用新型所述装置之前，需要先开挖一个大小适于容纳本实用新型所述装置的孔洞。孔洞的大小可根据嵌入式黄土渗滤水收集装置确定。通常，孔洞的大小可以是2m×1.5m×2m(长×宽×高)。
与现有技术相比，本实用新型的特点在于：
1、通过在集水板上设置特别粒径组配的填料，并使填料与孔洞内壁充分接触，通过填料的毛细作用吸收土壤中的水分，增加集水效率；另一方面，粗粒径填料层起到承托细粒径填料层的作用，并保证毛细水分充分下渗进入集水箱中，具有扩大接触面积，增加集水效率的优势，非常适合黄土区土壤水收集。
2、通过设置泥水分离器，定期清理底部泥沙，减少泥沙对实验的影响。
3、本实用新型结构简单，取样方便。
附图说明
图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图。
图中标号为：
1细石英砂、2粗石英砂、3、集水板、4滤网、5导水管、6集水箱、7支架、8泥水分离器、9排泥口、10排水口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详述,以更好地理解本实用新型的内容,但本实用新型并不限于以下实施例。
如图1所示，本实用新型所述的嵌入式黄土渗滤水收集装置，包括集水板3、集水箱6、泥水分离器8和导水管5，其中：
所述的集水板3呈倒圆台型，其纵向截面上两条母线的夹角为80～100°，该集水板3通过支架7固定；在集水板3上设置有用于集水的填料，填料有两层，由下至上依次设有粗粒径填料层和细粒径填料层，其中，粗粒径填料层的填料为粗石英砂2，细粒径填料层的填料为细石英砂1，所述粗石英砂2的粒径为10～20mm，细石英砂1的粒径为3～5mm，所述粗粒径填料层和细粒径填料层的设置高度之比优选为0.5～1：1；
所述集水箱6为一个密闭的箱体，其上表面上开设有一个供导水管5进入其内的孔，在集水箱6的底部开设有用于取样的排水口10，排水口10与管道连接并通过阀门控制通断；
所述泥水分离器8为一个敞口的箱体，其底部设置有排泥口9，排泥口9与管道连接并通过阀门控制通断；该泥水分离器8的高度低于集水箱6的高度，其置于集水箱6内；
所述导水管5的一端与集水板3的底部连接，且在集水板3与导水管5的连接处设置有一孔径为2mm的滤网4，所述导水管5的另一端穿过集水箱6上表面上的孔进入集水箱6，且其出口伸入到泥水分离器8中；
由于本实用新型所述嵌入式黄土渗滤水收集装置安装于地表以下的孔洞中，因此，在具体的采集地点需要开挖一个大小适于容纳本实用新型所述装置的孔洞，同时保证集水板3与孔洞的内壁相接触或者是集水板3的末端伸入到孔洞的墙体中，且保证集水板3上的填料与孔洞的内壁充分接触。
在具体的实施过程中，先在土壤水采集点开挖一个大小为2m×1.5m×2m(长×宽×高)的小型窑洞，将本实用新型所述装置置于窑洞内部。然后在集水板3上按设计装填填料。集水箱6、泥水分离器8等密封好后，开始记录日期，定期观察。从集水板3通过导水管5流入泥水分离器8中的泥水进入泥水分离器8，先在其中进行静置、沉淀，当泥水分离器8中的水满时，经过澄清的上清液水流从泥水分离器8的顶部溢流出而进入集水箱6，而沉淀于泥水分离器8底部的泥沙则从泥水分离器8上的排泥口9排出。待集水箱6中能够保证实验分析的水量后进行采集。