本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種紫色土坡耕地污染物遷移轉(zhuǎn)化過程模擬裝置，它包括填裝有紫色土的傾斜放置的土槽、人工降雨裝置和坡上地表來流模擬裝置；坡上地表來流模擬裝置由蠕動泵向溢流水箱供水使溢流水箱形成溢水模擬坡上地表來流；人工降雨裝置的輸水管上設(shè)有若干噴頭，噴頭相對土槽表面均勻布置；在土槽末端和紫色土側(cè)面設(shè)有若干地表徑流取樣口和壤中流取樣口。本裝置可模擬降雨、坡上來流、以及降雨和坡上來流的耦合，通過調(diào)節(jié)各因素，研究多種水文過程對紫色土坡耕地污染物遷移轉(zhuǎn)化的時空分布特性，用于揭示紫色土坡耕地地表徑流和壤中流與污染物遷移轉(zhuǎn)化相互作用的機(jī)制。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及對紫色土坡耕地污染方面的研究，具體涉及一種紫色土坡耕地污染物遷移轉(zhuǎn)化過程模擬裝置，屬于土壤養(yǎng)分流失、土壤侵蝕和面源污染控制領(lǐng)域。技術(shù)背景紫色土是一種寶貴的農(nóng)業(yè)土壤資源。三峽庫區(qū)總耕地面積中約有80%為紫色土， 且以坡耕地為主。通常認(rèn)為坡耕地的污染物或養(yǎng)分主要通過降雨時隨地表徑流流失，而近年來的研究表明，在有下墊面或不透水層的坡耕地，壤中流也是土壤養(yǎng)分流失的主要途徑之一。紫色土由紫色頁巖發(fā)育而成，具有土層淺薄、孔隙度大，土壤-紫色泥頁巖界面滲透性弱等特點。現(xiàn)場實測結(jié)果表明紫色土坡耕地壤中流流量遠(yuǎn)高于地表徑流，占全年總徑流的73%，壤中流對氮素流失的貢獻(xiàn)為88%，而泥沙的貢獻(xiàn)為8%，地表徑流的貢獻(xiàn)為4% ;壤中流對磷素流失的貢獻(xiàn)為8%，地表徑流的貢獻(xiàn)為14%，泥沙的貢獻(xiàn)為78%。由此可見，研究紫色土坡耕地污染物隨壤中流的流失規(guī)律具有重要的意義。目前，土壤侵蝕以及養(yǎng)分或污染物流失的實驗研究方法主要有室外原位田塊、徑流小區(qū)人工降雨或天然降雨實驗；室內(nèi)土柱淋溶實驗和室內(nèi)人工降雨土槽實驗。室外原位田塊或徑流小區(qū)實驗一般用邊梗將田塊或徑流小區(qū)隔離，以防止降雨時田塊或徑流小區(qū)以外的徑流流入。與室內(nèi)實驗相比，室外原位實驗避免因土壤搬動而導(dǎo)致的與實際情況不完全一致的情況發(fā)生，但由于實驗條件不能人為控制而難以獲得具有普遍意義的結(jié)果，以及進(jìn)行不同情況的對比。人工模擬降雨實驗與天然降雨實驗相比，克服了降雨的不可控，有助于對不同雨量、雨強、降雨歷時等因素影響作用的研究與分析。室外原位田塊或徑流小區(qū)實驗由于邊梗的作用，無法實現(xiàn)對坡上地表來流、以及坡上地表來流與降雨徑流兩水文過程耦合作用對坡耕地土壤侵蝕以及養(yǎng)分或污染物流失的研究。室內(nèi)土柱淋溶實驗，通常采用蠕動泵向土柱頂部注水來模擬降雨，研究壤中流的垂向一維運動和養(yǎng)分或污染物沿垂向的遷移。土柱淋溶裝置無法研究有下墊面或不透水層的坡耕地中壤中流以及養(yǎng)分或污染物流失沿坡向的流動。室內(nèi)人工降雨土槽實驗雖然可以研究坡耕地的地表徑流和壤中流，但現(xiàn)有的裝置及方法，主要針對黃土、紅壤土等無下墊面或下墊面透水的坡耕地，而針對有滲透性極弱的下墊面或不透水層的紫色土坡耕地的養(yǎng)分及污染物隨地表徑流和壤中流流失過程的裝置和方法鮮見報道。此外，現(xiàn)有的有關(guān)的裝置及其方法，基本上沒有考慮降雨時坡上地表來流與降雨-徑流的耦合對養(yǎng)分及污染物流失的影響，也未涉及研究降雨和坡上來流兩水文過程耦合作用下，紫色土坡耕地地表徑流和壤中流養(yǎng)分與污染物遷移轉(zhuǎn)化的過程
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有坡耕地養(yǎng)分流失及水土侵蝕研究中各因素(降雨、坡上來流、坡度等)難以綜合有效控制、定量分析的不足，本專利技術(shù)的目的提供一種模擬不同水文過程下養(yǎng)分和污染物在紫色土坡耕地遷移轉(zhuǎn)化的裝置，本裝置能夠模擬降雨產(chǎn)生的地表徑流、坡上地表來流、以及它們兩者的耦合對有極弱透水層的紫色土坡耕地養(yǎng)分及污染物隨地表徑流和壤中流的流失和流失過程。本專利技術(shù)實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下紫色土坡耕地污染物遷移轉(zhuǎn)化過程模擬裝置，它包括填裝有紫色土的土槽、人工降雨裝置和坡上地表來流模擬裝置；土槽由底板和四周圍板構(gòu)成，土槽傾斜放置使前端高、末端低；坡上地表來流模擬裝置包括水源、蠕動泵和溢流水箱，溢流水箱位于土槽前端，紫色土填裝高度與溢流水箱出水口高度一致，由蠕動泵向溢流水箱供水使溢流水箱形成溢水模擬坡上地表來流；人工降雨裝置包括水源、輸水管和將水送到輸水管的水泵，輸水管有部分通過支撐架懸空布置在土槽上端，輸水管上設(shè)有若干噴頭，噴頭相對土槽表面均勻布置；在土槽末端分別設(shè)有地表徑流流量測量設(shè)備、地表徑流取樣口、壤中流流量測量設(shè)備、壤中流取樣口 ；在紫色土側(cè)面沿徑流方向也分別設(shè)有若干地表徑流取樣口和壤中流取樣口。所有取樣口和紫色土之間設(shè)有過濾用濾網(wǎng)。為了模擬不同的紫色土坡耕地坡度，在土槽底板下設(shè)有傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定支座和千斤頂，固定支座通過轉(zhuǎn)軸連接在土槽底板一端，千斤頂頂在土槽底板另一端。通過啟動千斤頂，即可改變土槽傾角，即模擬不同的紫色土坡耕地坡度。在土槽底板上設(shè)有I個直徑3cm排水口，使得該裝置底部能達(dá)到極弱透水效果，排水口和紫色土之間設(shè)有過濾用濾網(wǎng)。所述支撐輸水管的支撐架高度可調(diào)，以達(dá)到模擬天然降雨條件以及降雨的均勻度。所述輸水管上設(shè)有流量計以控制降雨強度，在土槽中間放置雨量筒來測定降雨強度。本裝置可模擬的水文過程包括降雨、坡上來流、以及降雨和坡上來流的耦合，通過調(diào)節(jié)各因素，研究多種水文過程對紫色土坡耕地污染物遷移轉(zhuǎn)化的時空分布特性，用于揭示紫色土坡耕地地表徑流和壤中流與污染物遷移轉(zhuǎn)化相互作用的機(jī)制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果I、將降雨裝置、徑流水箱和土槽相結(jié)合，實現(xiàn)了在不同降雨條件(降雨強度、降雨歷時、 降雨的滴濺效應(yīng))下，降雨地表徑流、坡上地表來流以及兩者耦合的水文情景的模擬。將地表徑流和壤中流流量和污染物濃度分別測量，實現(xiàn)了降雨地表徑流、坡上地表來流以及兩者耦合的水文過程下養(yǎng)分和污染物隨地表徑流和壤中流遷移規(guī)律的研究。2、通過將土槽底部設(shè)為極弱的透水層，實現(xiàn)了降雨時紫色土坡耕地水文過程的模擬。通過底部固定支座的活動轉(zhuǎn)軸、底側(cè)的千斤頂控制坡耕地坡度，能方便地模擬和研究不同坡度下坡耕地土壤養(yǎng)分及污染物遷移轉(zhuǎn)化的研究。3、土槽側(cè)面沿程設(shè)有地表徑流取樣口和壤中流取樣口，實現(xiàn)了降雨地表徑流、坡上地表來流以及兩者耦合的水文過程下紫色土坡耕地地表徑流、壤中流和污染物沿程遷移過程的定量分析。附圖說明圖圖圖圖圖具體實施方式本專利技術(shù)的目的是為了更深入的研究紫色土坡耕地土壤養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化的時空分布 規(guī)律，研究降雨徑流、坡上地表來流、以及它們的耦合對紫色土坡耕地養(yǎng)分及污染物隨地表 徑流和壤中流的流失和流失過程的影響，揭示紫色土坡耕地地表徑流和壤中流與養(yǎng)分遷移 轉(zhuǎn)化相互作用的機(jī)制，解決坡耕地養(yǎng)分流失及水土侵蝕中各因素(降雨、坡度等)難以綜合 有效控制、定量分析的問題，而專利技術(shù)的一種模擬不同水文過程下養(yǎng)分和污染物在紫色土坡 耕地遷移轉(zhuǎn)化的裝置。本專利技術(shù)的紫色土坡耕地污染物遷移轉(zhuǎn)化過程模擬裝置，參見圖1和圖2，它包括填 裝有紫色土的土槽I、人工降雨裝置和坡上地表來流模擬裝置。土槽I由底板和四周圍板 構(gòu)成，土槽傾斜放置使前端高、末端低。土槽用硬PVC板制得，PVC板厚2cm，外面用角鋼包 裹。土槽中的紫色土既可以來自天然土壤，也可以取自實驗室，分別由上層的土壤層2、中間 層的泥巖3和底層的砂巖4構(gòu)成。為了模擬不同的紫色土坡耕地坡度，在土槽底板下設(shè)有 傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定支座5和千斤頂6,固定支座5通過轉(zhuǎn)軸7連接在土 槽I底板一端，固定支座同時用螺栓固定在地面上，千斤頂6頂在土槽I底板另一端。通過 調(diào)節(jié)千斤頂上升或下降的高度，即可改變土槽傾角，即模擬不同的紫色土坡耕地坡度。本發(fā) 明坡度調(diào)節(jié)范圍在5° 45°之間，完全能滿足三峽庫區(qū)紫色土坡耕地不同坡度的研究。坡上地表來流模擬裝置包括水源、蠕動泵8和溢流水箱9，溢流水箱9位于土槽I 前端，溢流水箱出水口高度與紫色土填裝高度一致，由蠕動泵通過水管向溢流水箱供水使 溢流水箱形成溢水進(jìn)入土槽。通過溢流，形成較均勻的出流，用于模擬坡上地表來流這一水 文過程對污染物遷移轉(zhuǎn)化的影響。通過調(diào)節(jié)蠕動泵流量來控制和調(diào)節(jié)坡上地表本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
紫色土坡耕地污染物遷移轉(zhuǎn)化過程模擬裝置，其特征在于：它包括填裝有紫色土的土槽（1）、人工降雨裝置和坡上地表來流模擬裝置；土槽由底板和四周圍板構(gòu)成，土槽傾斜放置使前端高、末端低；坡上地表來流模擬裝置包括水源、蠕動泵（8）和溢流水箱（9），溢流水箱（9）位于土槽（1）前端，紫色土填裝高度與溢流水箱出水口高度一致，由蠕動泵向溢流水箱供水使溢流水箱形成溢水模擬坡上地表來流；人工降雨裝置包括水源、輸水管（10）和將水送到輸水管的水泵（11），輸水管（10）有部分通過支撐架（13）懸空布置在土槽（1）上端，輸水管（10）上設(shè)有若干噴頭（12），噴頭相對土槽表面均勻布置；在土槽末端分別設(shè)有地表徑流流量測量設(shè)備、地表徑流取樣口、壤中流流量測量設(shè)備和壤中流取樣口；在紫色土側(cè)面沿徑流方向也分別設(shè)有若干地表徑流取樣口和壤中流取樣口，所有取樣口和紫色土之間設(shè)有過濾用濾網(wǎng)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龍?zhí)煊?/a>，劉佳，趙廣，曹懷亮，肖星，安強，傘磊，杜坤，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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