[实用新型]一种土壤透气性测定和监测装置

说明书

本实用新型公开了一种土壤透气性测定和监测装置，它由封闭系统和监测系统两部分构成。封闭性系统是由Ф25mmPVC管、土柱、Ф25mmPVC直接内丝、Ф25mmPVC弯头、Ф25mm变Ф50mmPVC大小头、温湿度监测仪、Ф50mmPVC堵头连接构成；监测系统是由三通连接管、注射器、无纸记录仪、导线和电源组成。通过监测封闭Ф25mmPVC管内土柱的气压、温度和湿度变化，计算土壤透气量、水汽通过量，为土壤透气性研究、地球物理、矿物勘探、中国传统的地气研究及洞窟文物的保护及现代建筑材料的选用等提供技术支撑。

技术领域

本实用新型涉及一种土壤透气性测定和监测装置。具体地说，应用装置封闭系统，通过精确测量土壤的气压和温度、湿度变化，确定土壤、建筑材料及模拟地仗试块的透气性能，为土壤透气性测量、中国传统地气研究、洞窟文物保护及建筑材料的选用提供技术支撑。

背景技术

土壤的透气性是指土壤透过空气的能力，也称为土壤的通气性。众所周知，土壤是由固体、液体和气体三部分组成，而土壤透气能力与土壤粒径、土壤含水量、空气相对湿度、土壤温度、盐分、空气压差等密切关联。通常，土壤的透气性对于微生物活动强度、种籽发芽、根系发育、营养吸收及养分运移等有重要影响。其中土壤空气中的水汽在通过不同湿度的土壤时，受土壤干燥度的影响，透过时存在空气湿度的增减和水汽压的变化，由水汽压的变化进而引起气压及压差的变化。因此，土壤透气性要考虑包括水汽在内的分气压构成及土壤湿度的影响。

由于气相的存在，土壤与外界大气形成了一个连续的统一体。土壤内的空气压力一方面受大气的影响和控制，随外界大气压的变化而变化。但同时又受土壤内部温度、湿度、盐分等自然环境条件和自身构成的影响，导致不同区域存在地气压的差异，进而影响气体、水分和矿物质运移方向和运移量的变化。

根据流体力学原理，对于同一土壤，它的厚度越厚，阻滞力越强，因此土壤的透气性与土壤厚度成反比关系。土壤厚度越厚，土壤的阻滞力越大。透气性随厚度的增加而下降。因此，土壤透气量是指单位面积、单位厚度的土壤在单位压差和单位时间透过的气体数量。由于土壤距离开放地表的厚度不同，一方面随深度的增加温度波动幅度下降，另一方面随深度的增加气压封闭性能增强。因此，土壤的透气性与深度、空隙度、温度及土壤的水分含量等形成复杂的关系。这是中国古代利用地气压变化进行24节气监测，确定历法的关键指标，即传统候气研究的核心所在。因此，如弄清各影响因子的作用机理与作用程度，研究地气活动规律，需要专门仪器对土壤透气性等进行监测。

研究发现土壤透气性的不同会导致水分、矿物离子等产生运移分异。目前一般通过测量吸附于土壤颗粒的地球化学元素，如微量成矿元素或伴生元素、伴生气体的含量来确定它们的来源，达到资源勘查的目的。土壤透气性对矿物元素的运移有直接的影响，是研究矿物运移通道和地脉的关键。

另外，在古丝绸之路沿线上保存了众多的佛教石窟寺，它们开凿于砾砂岩崖体，处于包气带中。石窟中保存的大量精美壁画、彩塑，是我国重要的文化遗产，具有重要的历史、科学和文化价值。其中以莫高窟为代表的石窟群因其规模宏大，保存完整，内容丰富，于1987年被联合国教科文组织列入世界文化遗产目录，成全人类共同的精神财富。长期以来，由于围岩温度的日/年周期活动、气候变化和人类活动的影响，众多的石窟壁画存在起甲、霉变、空鼓、酥碱等病害。研究发现，水汽是引起壁画病害最活跃的因素。因此，监测洞窟围岩内包括水汽在内的透气性研究，对确定洞窟壁画劣化动力来源，研究壁画病害形成机理，确定洞窟文物的主动预防性保护措施具有至关重要的作用。

因而，研发一种土壤透气性测定装置，对土壤通透性影响因子、水汽透过量、地气活动机理和矿物运移等方面的研究非常关键，对地气物理研究、矿物资源勘探、洞窟文物保护以及建筑材料的选用等方面具有重要意义。

发明内容