[发明专利]一种干燥土柱水气热运移观测实验装置

说明书

本发明涉及包气带水分运动研究领域，特别涉及一种干燥土柱水气热运移观测实验装置。其包括上端开口下端封闭的保温桶，所述保温桶中盛放土柱；所述保温桶侧壁上开设有第一观测孔和第二观测孔；所述第一观测孔用于插装土壤温湿度传感器，所述第二观测孔用于插装土壤气压传感器；所述保温桶内设有导热盘，所述导热盘设置在所述土柱上端，所述导热盘通过循环管与变温箱连通；所述土柱与所述导热盘之间设置有热通量传感器，所述热通量传感器适用于检测所述土柱上端向外界传递的热量。本发明的目的在于提供一种干燥土柱水气热运移观测实验装置，以解决现有的实验装置功能少、准确率低的问题。

技术领域

本发明涉及包气带水分运动研究领域，特别涉及一种干燥土柱水气热运移观测实验装置。

背景技术

包气带是大气降水和地表水与地下水发生联系并交换水分与能量的纽带，它是一个土壤颗粒、空气、水三相共存的复杂介质系统，具有吸收水分、存储水分和传递水分的能力，因此，包气带水分运动研究一直是水文学研究的热点。由于包气带中水分运动受介质特性、能量等多种驱动力影响，是一种十分复杂的物理、化学相互作用过程。从岩土特性、水分形态、大气压、土温梯度、能量传导等角度研究包气带水分运动会有不同的理论方法。从上世纪初，达西定律被引入土壤非饱和流，成为土壤水分运动研究的理论基础。随后毛管势理论、土水势理论、湿润锋入渗理论、二相流理论等相继出现并得到了大力发展。同时，土壤水分、土温度等观测技术也随之发展迅速，不仅观测精度大大提高，产品多样化，极端环境的适应性也得到了提高，实现了无线传输，现在正朝着智能方向发展。这些技术为研究土壤水分运动提供了技术支撑。

研究包气带水热传输的方法主要有模型方法和试验观测法。实验观测方法主要有土柱水分观测试验和土壤水热参数测定实验。土柱水分观测试验主要是在实验室内用在有机玻璃管内按照野外土壤密度填充土样，并分层安装相应的观测探头，控制土柱上下边界条件，进行观测土柱水分运动状况，这种土柱实验是研究土壤水分及溶质运移机制比较常用的办法，目前国内有多家高校科研单位拥有这样的实验平台。现有的实验平台关注的是土壤液态水的运移，因此试验平台无法实现对干燥土壤中相关要素状态的观测，也无法实现土壤气态水的运移规律的认识。

发明内容

本发明的目的在于提供一种干燥土柱水气热运移观测实验装置，以解决现有的实验装置功能少、准确率低的问题。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：

一种干燥土柱水气热运移观测实验装置，其特征在于：包括上端开口下端封闭的保温桶，所述保温桶中盛放土柱；

所述保温桶侧壁上开设有第一观测孔和第二观测孔；所述第一观测孔用于插装土壤温湿度传感器，所述第二观测孔用于插装土壤气压传感器；

所述保温桶内设有导热盘，所述导热盘设置在所述土柱上端，所述导热盘通过循环管与变温箱连通；所述导热盘、所述循环管、所述变温箱中填充变温液，所述变温箱适用于改变所述变温液的温度；

所述土柱与所述导热盘之间设置有热通量传感器，所述热通量传感器适用于检测所述土柱上端向外界传递的热量。

进一步的，所述第一观测孔有两个以上，两个以上所述第一观测孔沿所述保温桶高度方向均匀布置；所述第二观测孔有两个以上，两个以上所述第二观测孔沿所述保温桶高度方向均匀布置。

进一步的，还包括气压泵，所述气压泵通过进气管与所述保温桶底端连通。

进一步的，还包括马氏瓶，所述马氏瓶通过进水管与所述保温桶底端连通；所述进水管上设有阀门。

进一步的，还包括称重器，所述保温桶、所述气压泵、所述马氏瓶均设置在所述称重器上。

进一步的，所述保温桶由有机玻璃材料制成。

进一步的，所述保温桶上方设有气象控制模块。