一种用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置及方法

技术领域

本发明涉及喀斯特土壤研究技术领域，具体为一种用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置及方法。

背景技术

喀斯特地貌是地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀，侵蚀与沉积，以及重力崩塌、坍塌、堆积等作用形成的地貌，以斯洛文尼亚的喀斯特高原命名，喀斯特土壤地下水中磺胺类抗生素会随着地表径流、地下漏失、土壤侵蚀等作用加剧迁移的速度，磺胺类抗生素污染主要是对环境中微生物、水生动物和人类健康产生危害，水体环境中长期存在抗生素可能会诱导水体中的微生物产生抗药性，并且会直接影响水生生物的生长繁殖状况，因此会借助模拟地下迁移装置对喀斯特土壤内磺胺类抗生素的迁移进行模拟研究。

现有模拟地下迁移装置缺少对喀斯特地貌土壤紧实程度的调节，会导致影响实际的模拟效果，同时因在自然环境下降雨实际表现不会是垂直下落，而现有装置缺少对降雨高度、角度的调节，对降雨的模拟不够真实，影响土壤内磺胺类抗生素的迁移结果，因此不满足现有的需求，对此我们提出了一种用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置及方法，以解决上述背景技术中提出的模拟地下迁移装置缺少对土壤紧实程度的调节和降雨高度、角度的调节导致影响土壤内磺胺类抗生素迁移结果的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置及方法，包括底座，所述底座上端的两侧固定设置有侧边支撑柱，所述底座的上端开设有凹槽，所述凹槽的内部设置有两个模拟箱，且模拟箱的前端通过铰链与凹槽相连接，所述模拟箱的内部均设置有支撑板，所述支撑板的上端均设置有模拟土层，所述底座的前端设置有两组收集筒，且每组收集筒均设置有三个，所述收集筒均与模拟箱通过收集管相连通；

还包括滑座，其设置在所述凹槽内部的两侧，所述滑座的上方均设置有调节柱，所述调节柱内侧的上端均开设有滑腔，所述滑腔的内部均转动设置有转轴，所述转轴的外壁均固定设置有转动块，所述转动块的一端均延伸至滑腔的外部，且转动块均与滑腔滑动配合，所述转动块位于滑腔外部的一端均安装有风机；

还包括紧压箱，且设置在其中一个所述模拟箱的上方，所述紧压箱内部的一侧转动设置有丝杆，所述丝杆的外部螺纹连接有移动板，所述紧压箱内部的另一侧设置有导向杆，所述导向杆贯穿移动板，且导向杆与移动板滑动配合，所述移动板的下端均焊接有连接柱，所述连接柱的一端均延伸至紧压箱的外部，且连接柱均与紧压箱滑动配合。

优选的，所述侧边支撑柱的内侧均设置有电动滑轨，所述底座的上方均设置有升降调节板，且升降调节板的两端均与电动滑轨的滑动端相连接，所述升降调节板的下端安装有喷头安装座，且喷头安装座的下端设置有若干个呈矩形阵列分布的雾化喷头。

优选的，所述底座的内部设置有集水箱，所述集水箱的一侧设置有泵机，所述升降调节板上端的一侧设置有第一输水管，所述第一输水管的一端设置有折叠伸缩管，所述泵机与折叠伸缩管和集水箱之间均通过第二输水管相连接，所述凹槽上端的前侧均设置有一组集水槽，且每组集水槽均呈等距分布设置有三个，所述集水槽与集水箱之间均通过回流管相连通。

优选的，所述滑座的内部均开设有T形滑槽，所述T形滑槽的内部均滑动设置有T形滑块，且T形滑块的一端延伸至T形滑槽的外部，所述T形滑块位于T形滑槽外部的一端均与调节柱焊接固定。

优选的，所述调节柱下端的两侧和滑座上端的两侧均开设有滚珠槽，所述滚珠槽的内部均设置有滚珠。

优选的，所述调节柱内部的上端均设置有第一伺服电机，且第一伺服电机的输出端均与转轴通过联轴器传动连接。

优选的，所述底座上端的后侧设置有固定块，所述固定块内部的上端设置有第一电动伸缩杆，且第一电动伸缩杆输出端与紧压箱相连接。

优选的，所述模拟箱的下方的后侧均设置有第二电动伸缩杆，且第二电动伸缩杆的输出端均与模拟箱通过铰链相连接。

优选的，所述连接柱位于紧压箱外部的一端设置有压板，所述压板的下端通过螺纹连接有若干个呈矩形阵列分布的模拟岩石块。

用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置的方法，包括如下步骤：

步骤一：在两个模拟箱的内部加入相同量的模拟土层，启动第一电动伸缩杆，使第一电动伸缩杆输出端带动紧压箱移动至模拟箱的正上方，启动第二伺服电机，第二伺服电机在联轴器的传动下使丝杆同步的转动，丝杆会带动移动板转动，由于移动板的一端与导向杆滑动配合，移动板会受到轴向的限位，移动板的转动会转化为上下的垂直移动，移动板下移时会通过连接柱的连接使压板下移，使用者预先设置好模拟岩石块的数量，压板下移时会带动模拟岩石块对其中一个模拟箱内的模拟土层进行紧压；

步骤二：紧压结束后启动第二伺服电机使压板上移，启动第一电动伸缩杆使紧压箱从模拟箱上方移开，启动泵机，将集水箱内部的水流通过第二输水管输送至折叠伸缩管，折叠伸缩管通过第一输水管的连接使水流输送至喷头安装座，并且通过喷头安装座下端的雾化喷头喷出，模拟自然环境下的降雨；

步骤三：通过启动风机模拟自然环境下风吹的效果，通过风吹改变降雨的角度，通过启动电动滑轨带动升降调节板上下的移动，实现降雨高度的调节，使用者推动调节柱，使调节柱在滑座的上方移动，调节柱的移动实现风机水平位置的调节，通过启动第一伺服电机，在联轴器的传动下使转轴转动，转轴会带动转动块使风机的角度发生改变，实现降雨角度的改变；

步骤四：降雨模拟时飘洒的雨水会汇聚在集水槽处，通过回流管使雨水重新进入集水箱，使雨水再次被泵机抽取；

步骤五：通过启动第二电动伸缩杆改变模拟箱的角度，模拟不同坡度的土壤，通过三个收集管分别对模拟箱内部的下端、中间和上端进行导流，使水流进入不同的收集筒内，后续过程中测量收集筒内收集水流内的磺胺类抗生素含量，以进行后续数据收集与分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过在凹槽的内部设置有两个模拟箱，其中一个模拟箱的上方设置有紧压箱，进行模拟实验时通过启动紧压箱内第二伺服电机，可以使丝杆带动移动板向下移动，从而可以使压板带动模拟岩石块对模拟箱内模拟土层进行紧压，使用者可以根据不同的需求更改模拟岩石块的数量与形状，从而可以还原较为真实的岩石紧压的效果，再通过与另外一个模拟箱进行对比，从而可以使实验的数据更加的准确。

2.本发明通过在侧边支撑柱的内侧均安装有电动滑轨，通过电动滑轨可以实现喷头安装座的升降，实现对降雨点高度的调节，通过滑动调节柱可以改变风机的水平位置，通过启动第一伺服电机可以使风机的角度进行改变，从而不同位置与角度的风机可以对下落的雨水进行吹动，模拟自然环境下风吹的效果，使降雨的角度发生改变，从而使模拟实验的结果更加的准确。

3.本发明通过在底座的内部设置有集水箱，当进行降雨模拟时，飘洒的雨水会汇聚在凹槽上端的集水槽处，集水槽可以使水流通过回流管再次进入集水箱内，通过泵机即可再次将水流导入喷头安装座，实现水的循环使用，从而可以减少水资源的浪费，节约实验的成本，使用方便。

附图说明

图1为本发明的内部结构正视示意图；

图2为本发明的底座上端结构俯视示意图；

图3为本发明的内部结构侧视示意图；

图4为本发明的调节柱结构立体示意图；

图5为本发明的图1中A区域局部放大图；

图6为本发明的图1中B区域局部放大图；

图7为本发明的图1中C区域局部放大图；

图8为本发明的图1中D区域局部放大图。

图中：1、底座；2、侧边支撑柱；3、凹槽；4、电动滑轨；5、升降调节板；6、喷头安装座；7、第一输水管；8、折叠伸缩管；9、第二输水管；10、泵机；11、集水箱；12、集水槽；13、回流管；14、滑座；15、T形滑槽；16、T形滑块；17、调节柱；18、滑腔；19、转动块；20、转轴；21、第一伺服电机；22、风机；23、滚珠；24、滚珠槽；25、模拟箱；26、支撑板；27、模拟土层；28、固定块；29、第一电动伸缩杆；30、紧压箱；31、丝杆；32、导向杆；33、移动板；34、第二伺服电机；35、连接柱；36、压板；37、模拟岩石块；38、收集管；39、收集筒；40、第二电动伸缩杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-8，本发明提供的一种实施例：一种用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置及方法，包括底座1，底座1上端的两侧固定设置有侧边支撑柱2，底座1的上端开设有凹槽3，凹槽3的内部设置有两个模拟箱25，且模拟箱25的前端通过铰链与凹槽3相连接，模拟箱25的内部均设置有支撑板26，支撑板26的上端均设置有模拟土层27，底座1的前端设置有两组收集筒39，且每组收集筒39均设置有三个，收集筒39均与模拟箱25通过收集管38相连通；

还包括滑座14，其设置在凹槽3内部的两侧，滑座14的上方均设置有调节柱17，调节柱17内侧的上端均开设有滑腔18，滑腔18的内部均转动设置有转轴20，转轴20的外壁均固定设置有转动块19，转动块19的一端均延伸至滑腔18的外部，且转动块19均与滑腔18滑动配合，转动块19位于滑腔18外部的一端均安装有风机22；

还包括紧压箱30，且设置在其中一个模拟箱25的上方，紧压箱30内部的一侧转动设置有丝杆31，丝杆31的外部螺纹连接有移动板33，紧压箱30内部的另一侧设置有导向杆32，导向杆32贯穿移动板33，且导向杆32与移动板33滑动配合，移动板33的下端均焊接有连接柱35，连接柱35的一端均延伸至紧压箱30的外部，且连接柱35均与紧压箱30滑动配合。

使用时，通过启动第二伺服电机34可以使丝杆31带动移动板33转动，而移动板33与导向杆32的滑动配合会使移动板33受到轴向限位，移动板33的转动会转化为上下的垂直移动，从而在移动板33下移时会在连接柱35的连接下使压板36同步下移，使用者可以预先设置好模拟岩石块37的数量，压板36下移时会带动模拟岩石块37对其中一个模拟箱25内的模拟土层27进行紧压，进而可以根据需求模拟土壤不同的紧实程度，提高了实验的准确性。

请参阅图1和图2，侧边支撑柱2的内侧均设置有电动滑轨4，底座1的上方均设置有升降调节板5，且升降调节板5的两端均与电动滑轨4的滑动端相连接，升降调节板5的下端安装有喷头安装座6，且喷头安装座6的下端设置有若干个呈矩形阵列分布的雾化喷头，电动滑轨4的设置可以带动升降调节板5使喷头安装座6进行高度的调节，从而可以改变降雨的高度，使降雨的模拟更加的贴近自然环境。

请参阅图1和图3，底座1的内部设置有集水箱11，集水箱11的一侧设置有泵机10，升降调节板5上端的一侧设置有第一输水管7，第一输水管7的一端设置有折叠伸缩管8，泵机10与折叠伸缩管8和集水箱11之间均通过第二输水管9相连接，凹槽3上端的前侧均设置有一组集水槽12，且每组集水槽12均呈等距分布设置有三个，集水槽12与集水箱11之间均通过回流管13相连通，折叠伸缩管8的保证了升降时的正常供水，而集水槽12与回流管13的设置实现了水的回流，节约资源。

请参阅图2和图5，滑座14的内部均开设有T形滑槽15，T形滑槽15的内部均滑动设置有T形滑块16，且T形滑块16的一端延伸至T形滑槽15的外部，T形滑块16位于T形滑槽15外部的一端均与调节柱17焊接固定，T形滑块16与T形滑槽15的滑动配合实现了调节柱17的水平移动，从而可以改变风机22的位置。

请参阅图2和图5，调节柱17下端的两侧和滑座14上端的两侧均开设有滚珠槽24，滚珠槽24的内部均设置有滚珠23，滚珠23与滚珠槽24的滑动配合保证了调节柱17的顺利滑动，避免调节柱17与滑座14的摩擦。

请参阅图6，调节柱17内部的上端均设置有第一伺服电机21，且第一伺服电机21的输出端均与转轴20通过联轴器传动连接，第一伺服电机21可以为转轴20的转动提供动力，使风机22可以改变角度。

请参阅图2和图3，底座1上端的后侧设置有固定块28，固定块28内部的上端设置有第一电动伸缩杆29，且第一电动伸缩杆29输出端与紧压箱30相连接，第一电动伸缩杆29可以带动紧压箱30移动，避免影响模拟箱25的转动。

请参阅图3，模拟箱25的下方的后侧均设置有第二电动伸缩杆40，且第二电动伸缩杆40的输出端均与模拟箱25通过铰链相连接，第二电动伸缩杆40可以带动模拟箱25进行转动，实现了不同坡度下土壤的模拟。

请参阅图3和图4，连接柱35位于紧压箱30外部的一端设置有压板36，压板36的下端通过螺纹连接有若干个呈矩形阵列分布的模拟岩石块37，模拟岩石块37下端的大小可以根据使用者的需求定制，从而增加了对岩石大小的模拟，增加了实用性。

用于模拟喀斯特土壤磺胺类抗生素地下迁移装置的方法，包括如下步骤：

步骤一：在两个模拟箱25的内部加入相同量的模拟土层27，启动第一电动伸缩杆29，使第一电动伸缩杆29输出端带动紧压箱30移动至模拟箱25的正上方，启动第二伺服电机34，第二伺服电机34在联轴器的传动下使丝杆31同步的转动，丝杆31会带动移动板33转动，由于移动板33的一端与导向杆32滑动配合，移动板33会受到轴向的限位，移动板33的转动会转化为上下的垂直移动，移动板33下移时会通过连接柱35的连接使压板36下移，使用者预先设置好模拟岩石块37的数量，压板36下移时会带动模拟岩石块37对其中一个模拟箱25内的模拟土层27进行紧压；

步骤二：紧压结束后启动第二伺服电机34使压板36上移，启动第一电动伸缩杆29使紧压箱30从模拟箱25上方移开，启动泵机10，将集水箱11内部的水流通过第二输水管9输送至折叠伸缩管8，折叠伸缩管8通过第一输水管7的连接使水流输送至喷头安装座6，并且通过喷头安装座6下端的雾化喷头喷出，模拟自然环境下的降雨；

步骤三：通过启动风机22模拟自然环境下风吹的效果，通过风吹改变降雨的角度，通过启动电动滑轨4带动升降调节板5上下的移动，实现降雨高度的调节，使用者推动调节柱17，使调节柱17在滑座14的上方移动，调节柱17的移动实现风机22水平位置的调节，通过启动第一伺服电机21，在联轴器的传动下使转轴20转动，转轴20会带动转动块19使风机22的角度发生改变，实现降雨角度的改变；

步骤四：降雨模拟时飘洒的雨水会汇聚在集水槽12处，通过回流管13使雨水重新进入集水箱11，使雨水再次被泵机10抽取；

步骤五：通过启动第二电动伸缩杆40改变模拟箱25的角度，模拟不同坡度的土壤，通过三个收集管38分别对模拟箱25内部的下端、中间和上端进行导流，使水流进入不同的收集筒39内，后续过程中测量收集筒39内收集水流内的磺胺类抗生素含量，以进行后续数据收集与分析。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。