地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海岸帶生態(tài)系統(tǒng)中各種生物對(duì)地下水位變化及淹水過(guò)程的響應(yīng)是生態(tài)學(xué)研究的重要內(nèi)容之一，研究海岸帶生物對(duì)地下水位變化及水淹運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制將揭示海岸帶生物的適應(yīng)與進(jìn)化規(guī)律，并有助于解釋海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的演變過(guò)程和規(guī)律，同時(shí)為海岸帶生物的應(yīng)用研究提供一定的理論指導(dǎo)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在有關(guān)模擬地下水位變化及降水水淹對(duì)生物生長(zhǎng)影響的室內(nèi)、室外模擬研究中，主要還是依靠人工灌水和排水方式，這種不能夠準(zhǔn)確計(jì)量不同水位及水淹條件下植物的生長(zhǎng)狀況，造成了模擬結(jié)果的隨意性和不精確性。另外，整個(gè)裝置的灌水和放水過(guò)程都依賴于人工操作，勞動(dòng)量大，操作也極為不便。
[0003]同時(shí)，現(xiàn)有的地下水位變化及水淹的模擬裝置一般都采用水泥等建筑材料建設(shè)的方式來(lái)制造，這種方式需要在每一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行建設(shè)，一旦試驗(yàn)結(jié)束，建設(shè)的試驗(yàn)裝置就需要拆除或者荒廢，造成很大的浪費(fèi)。同時(shí)，建設(shè)試驗(yàn)裝置時(shí)通常采用水泥等建筑材料，這對(duì)試驗(yàn)地本身也是一種破壞，不利于環(huán)境的保護(hù)。例如，本申請(qǐng)的申請(qǐng)人的發(fā)明專利申請(qǐng)2014103293292，發(fā)明名稱為一種模擬地下水位變化及水淹的試驗(yàn)裝置及其使用方法；該申請(qǐng)就是采用水泥等建筑材料來(lái)構(gòu)建試驗(yàn)裝置，使用完畢后無(wú)法在異地重復(fù)利用，不利于試驗(yàn)裝置的重復(fù)利用，造成浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)破壞試驗(yàn)場(chǎng)地的環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法，該模擬裝置能夠自動(dòng)精確的控制地下水位及水淹的深度變化情況。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0006]地下水位變化及水淹的模擬裝置及其使用方法，包括高度可調(diào)的水箱、環(huán)保材料制成的生長(zhǎng)池、供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，蓄水池中的水經(jīng)水箱流入生長(zhǎng)池中，在所述水箱與供水系統(tǒng)相連的管路上設(shè)有調(diào)節(jié)水位的水位控制器，所述水箱中的水位在水位平衡時(shí)與所述生長(zhǎng)池內(nèi)土壤層中的地下水位相平，并達(dá)到所述水位控制器設(shè)定的水位高度；在生長(zhǎng)池的側(cè)壁上設(shè)有用于水淹試驗(yàn)的淹水進(jìn)水管和淹水出水管。
[0007]所述生長(zhǎng)池采用環(huán)保材料制成，例如不銹鋼、PP材料或PE材料。
[0008]所述水箱上設(shè)有水箱進(jìn)水管和水箱出水管，所述水箱進(jìn)水管與供水系統(tǒng)相連，所述水箱出水管與生長(zhǎng)池相通。
[0009]在水箱進(jìn)水管和水箱出水管上均設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整流量的控制閥，其中水箱進(jìn)水管上的控制閥與所述水位控制器相連，所述水箱進(jìn)水管通過(guò)所述水位控制器控制開(kāi)啟或閉合。
[0010]所述供水系統(tǒng)上設(shè)有能夠開(kāi)啟和關(guān)閉的控制閥和抽水栗，供水系統(tǒng)還具有蓄水池以及供水管路；蓄水池與抽水栗之間的供水管路設(shè)有所述控制閥，抽水栗通過(guò)供水管路與水箱的進(jìn)水管連接，并且抽水栗與水箱進(jìn)水管連接的供水管路上設(shè)有控制閥；
[0011]生長(zhǎng)池之間設(shè)有中間過(guò)道，所述水箱通過(guò)水箱升降機(jī)構(gòu)與水箱升降機(jī)構(gòu)底座安裝在生長(zhǎng)池之間的中間過(guò)道中。
[0012]所述生長(zhǎng)池的側(cè)壁與底部上鋪設(shè)塑料薄膜，塑料薄膜的底部上鋪設(shè)石子層，在石子層中設(shè)置有與水箱相連的生長(zhǎng)池進(jìn)水管。
[0013]所述在生長(zhǎng)池中，土壤層設(shè)置在石子層上。
[0014]所述淹水進(jìn)水管與供水系統(tǒng)相連通，所述淹水進(jìn)水管和淹水出水管安裝在生長(zhǎng)池的側(cè)壁上，且設(shè)置于生長(zhǎng)池內(nèi)的土壤層上方，所述淹水進(jìn)水管和淹水出水管上均設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整水流量的控制閥。
[0015]所述排水系統(tǒng)包括控制閥、濾網(wǎng)和排水管道，其中排水管道與生長(zhǎng)池相連通，且在排水管道設(shè)置于生長(zhǎng)池內(nèi)部的端部設(shè)有濾網(wǎng)，排水管道設(shè)置于生長(zhǎng)池外部的一端設(shè)有控制閥。
[0016]在進(jìn)行模擬地下水位變化試驗(yàn)時(shí)，將水箱通過(guò)水箱升降機(jī)構(gòu)設(shè)定在合適的高度，并通過(guò)水位控制器設(shè)定水箱內(nèi)的試驗(yàn)水位，然后開(kāi)啟供水系統(tǒng)的抽水栗，并且打開(kāi)供水系統(tǒng)管路上的控制閥以及水箱進(jìn)水管上的控制閥，蓄水池中的水便進(jìn)入水箱中，并經(jīng)水箱的水箱出水管，通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入到生長(zhǎng)池中，當(dāng)生長(zhǎng)池內(nèi)的水位與水箱內(nèi)的水位相平，并達(dá)到水箱內(nèi)由水位控制器設(shè)定的試驗(yàn)水位時(shí)，此時(shí)水位控制器感應(yīng)器感應(yīng)到水位變化，便發(fā)出信號(hào)關(guān)閉水箱進(jìn)水管，同時(shí)將信號(hào)發(fā)送給供水系統(tǒng)，使供水系統(tǒng)關(guān)閉供水管路上的控制閥，從而停止向水箱供水。由于蒸發(fā)及植物生長(zhǎng)需要消耗地下水，導(dǎo)致生長(zhǎng)池中地下水位降低，與該生長(zhǎng)池相通的水箱，其水位也會(huì)隨著該生長(zhǎng)池中地下水位的下降而下降，此時(shí)水位水位控制器的感應(yīng)器便感應(yīng)到水箱中的水位變化，然后發(fā)出信號(hào)打開(kāi)水箱進(jìn)水管的控制閥，同時(shí)將信號(hào)發(fā)送給供水系統(tǒng)，供水系統(tǒng)打開(kāi)抽水栗，開(kāi)啟供水系統(tǒng)的控制閥，使供水系統(tǒng)重新向水箱注入蓄水池中的水，并經(jīng)由水箱向生長(zhǎng)池供水，補(bǔ)給生長(zhǎng)池中的消耗用水，直到水位重新達(dá)到試驗(yàn)水位，當(dāng)試驗(yàn)完成后，開(kāi)啟排水系統(tǒng)的排水管道即將水排出。
[0017]當(dāng)進(jìn)行降水水淹的模擬試驗(yàn)時(shí)，首先通過(guò)水箱升降機(jī)構(gòu)將水箱設(shè)定到合適高度，并使水位控制器設(shè)定的水箱內(nèi)的試驗(yàn)水位為與土壤層地表距離為0的0水位位置，即設(shè)定地下水位最高，然后供水系統(tǒng)打開(kāi)抽水栗以及供水系統(tǒng)的控制閥，開(kāi)始向水箱供水，蓄水池中的水通過(guò)水箱進(jìn)入生長(zhǎng)池中，直到生長(zhǎng)池內(nèi)水位與水箱內(nèi)水位相平，并達(dá)到水箱內(nèi)設(shè)定的0水位，此時(shí)水位控制器的感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)關(guān)閉水箱進(jìn)水管上的控制閥；水位控制器的感應(yīng)器同時(shí)將信號(hào)發(fā)送給淹水進(jìn)水管上的控制閥，開(kāi)啟淹水進(jìn)水管上的控制閥后，供水系統(tǒng)向淹水進(jìn)水管供水，開(kāi)始水淹試驗(yàn)，蓄水池中的水經(jīng)淹水進(jìn)水管向生長(zhǎng)池供水，由于生長(zhǎng)池內(nèi)地下水位已達(dá)到0水位的最高位置，蓄水池中的水經(jīng)淹水進(jìn)水管流入生長(zhǎng)池后便形成水淹狀態(tài)，作業(yè)人員可以通過(guò)調(diào)節(jié)淹水進(jìn)水管和淹水出水管上的控制閥調(diào)整水的流速，使生長(zhǎng)池內(nèi)水淹高度達(dá)到試驗(yàn)要求高度，這樣便可以模擬不同的水淹狀況進(jìn)行水淹實(shí)驗(yàn)，模擬植物對(duì)水淹的耐受限度。試驗(yàn)完成后，水可由所述排水系統(tǒng)排走。
[0018]在本發(fā)明中，蓄水池中的水需要采自與試驗(yàn)環(huán)境生長(zhǎng)作物灌溉用完全一致的水，例如試驗(yàn)場(chǎng)地環(huán)境的地表水、地下水。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0020]1、由于試驗(yàn)裝置完全采用與實(shí)際相同的水源，因此本發(fā)明能有效的模擬不同的地下水位及不同水淹深度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。
[0021]2、本發(fā)明地下水位控制準(zhǔn)確，大大提高了試驗(yàn)的精確性。
[0022]3、本發(fā)明可以全自動(dòng)控制生長(zhǎng)池內(nèi)的地下水水位，操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)量低。
[0023]4、本發(fā)明的生長(zhǎng)池采用環(huán)保的材料制成，在試驗(yàn)完成后，可以將生長(zhǎng)池拆卸，連同供水系統(tǒng)等一起運(yùn)輸?shù)搅硗庖粋€(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地，拆卸后的試驗(yàn)場(chǎng)地可以恢復(fù)原貌；因此，本發(fā)明的試驗(yàn)裝置不僅可以多次重復(fù)利用，達(dá)到了節(jié)約材料的目的，而且對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地環(huán)境的破壞也降到了最低。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的主視圖，
[0025]圖2為本發(fā)明的供水系統(tǒng)示意圖；
[0026]圖3為圖1中單個(gè)生長(zhǎng)池的側(cè)視圖。
[0027]其中，1為水箱；2為淹水出水管；3為水箱進(jìn)水管；4為水箱出水管；5為中間過(guò)道；6為土壤層；7為石子層；8為生長(zhǎng)池；9為生長(zhǎng)池進(jìn)水管；10為淹水進(jìn)水管；11為水箱升降機(jī)構(gòu)；12為水箱升降機(jī)構(gòu)底座；13為蓄水池；14為抽水本；15為水箱供水管；16、17為控制閥；18為塑料薄膜。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0029]如圖1?3所示，本發(fā)明的地下水位變化及水淹的模擬裝置包括水箱1、環(huán)保材料制成的生長(zhǎng)池8、供水系統(tǒng)20、排水系統(tǒng)，其中水箱1上設(shè)有水箱進(jìn)水管3和水箱出水管4，所述水箱進(jìn)水管3與外部的供水系統(tǒng)20的水箱供水管15相連，所述水箱出水管4與生長(zhǎng)池8的生長(zhǎng)池進(jìn)水管9相通，且在所述水箱進(jìn)水管3與供水系統(tǒng)20的水箱供水管15相連的水箱進(jìn)水管3上設(shè)置有用于自動(dòng)調(diào)節(jié)控制水箱1內(nèi)水位的水位控制器(圖中未示出)，并且該水位控制器具有水位感應(yīng)器(圖中未示出)，該水位感應(yīng)器位于水箱內(nèi)部，在與水箱進(jìn)水管3相連的水箱供水管15設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整流量的控制閥17 ;供水系統(tǒng)20還設(shè)有蓄水池13和抽水栗14，蓄水池13與抽水栗14之間設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整流量的控制閥16 ;水箱出水管4上同樣設(shè)有控制管路啟停及調(diào)整流量的控制閥(圖中未示出)，所述水位控制器為市購(gòu)產(chǎn)品，型號(hào)為J1102B-00，生產(chǎn)廠家為艾拉美，所述控制閥為本領(lǐng)域公知技術(shù)。如圖1所示，相鄰的兩排生長(zhǎng)池8之間設(shè)有中間過(guò)道5，所述水箱1通過(guò)水箱升降機(jī)構(gòu)11以及水箱升降機(jī)構(gòu)底座12設(shè)置于生長(zhǎng)池8之間的中間過(guò)道5中，根據(jù)試驗(yàn)需要，所述水箱1的高度可通過(guò)水箱升降機(jī)構(gòu)11進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
[0030]所述生長(zhǎng)池8為環(huán)保材料生長(zhǎng)池，所述環(huán)保材料為不銹鋼材料、PP材料或者PE材料，在每個(gè)生長(zhǎng)池8的側(cè)壁和底部覆蓋一層塑料薄膜18，在塑料薄膜18的底部設(shè)有石子層7，在石子層7上設(shè)置有土壤層6，所述生長(zhǎng)池8用于模擬植物生長(zhǎng)的環(huán)境。如圖3所示，在生長(zhǎng)池8的側(cè)壁底部設(shè)置有生長(zhǎng)池8的進(jìn)水管9，所述生長(zhǎng)池8的進(jìn)水管9與水箱1上的水箱出水管4相連通，在生長(zhǎng)池8的側(cè)壁上部設(shè)有淹水進(jìn)水管10和淹水出水管2，所述淹水進(jìn)水管10和淹水出水管2緊貼土壤層6表面設(shè)置，其中淹水進(jìn)水管10與外部的供水系統(tǒng)20的水箱供水管15相連通，淹水出水管2在水淹試驗(yàn)時(shí)將生長(zhǎng)池8內(nèi)的水排出，淹水進(jìn)水管10和淹水出水管2上均設(shè)有控制管路啟閉及調(diào)整水流量的控制閥(圖中未示出)，所述控制閥為本領(lǐng)域公知技術(shù)。
[0031]所述排水系統(tǒng)包括控制閥、濾網(wǎng)和排水管道(圖中未示出)，其中排水管道與生長(zhǎng)池8相連通，且在排水管道設(shè)置于生長(zhǎng)池8內(nèi)部的端部設(shè)有濾網(wǎng)，排水管道設(shè)置于生長(zhǎng)池8外部的一端設(shè)有一個(gè)控制閥(圖中未示出)，作業(yè)人員可通過(guò)該控制閥調(diào)整排水量，從而可以進(jìn)一步控制生長(zhǎng)池內(nèi)的地下水位變化情況。
[0032]本發(fā)明的工作原理為:
[0033]本發(fā)明根據(jù)試驗(yàn)的要求設(shè)置合適的地下水位及水淹深度，根據(jù)試驗(yàn)要求，可以把水箱1設(shè)定在不同的高度，并通過(guò)水位控制器精確設(shè)定水箱1內(nèi)的試驗(yàn)水位。當(dāng)水箱1內(nèi)水位達(dá)到水位控制器設(shè)定的