一种内陆含水系统咸淡水交互驱替模拟装置及模拟方法_2

文档序号:9647277阅读:来源:国知局
、钙离子、镁离子等的离子浓度,记录,并根据电导率是否 稳定判断咸水驱替淡水过程是否完成;
[0047]c3、在咸水驱替淡水过程完成之前,每隔五小时分别对第一取水口、第二取水口、 第三取水口、第四取水口、第五取水口以及第六取水口进行采样一次,并且分别实时测定各 水样的电导率、温度、PH值,测定硝酸根、硫酸根、氯离子、重碳酸根、钠离子、钙离子、镁离子 等的离子浓度,并记录;
[0048] 第六步,模拟丰水期的淡水驱替咸水的过程,具体为,
[0049] dl、关闭所有取水口的阀门,使流经渗流柱的供试液只能从第二渗流柱上端的出 水口流出,然后关闭第一供水瓶的阀门,打开第二供水瓶的阀门;
[0050] d2、保持所有取水口的阀门的关合状态,每隔30min通过出水口下方的窄口瓶上 的刻度读取渗出水的体积和水头,并实时测定渗出水的电导率、温度、PH值,测定硝酸根、硫 酸根、氯离子、重碳酸根、钠离子、钙离子、镁离子等的离子浓度,记录,并根据电导率是否稳 定判断淡水驱替咸水过程是否完成;
[0051] d3、在淡水驱替咸水过程完成之前,每隔五小时分别对第一取水口、第二取水口、 第三取水口、第四取水口、第五取水口以及第六取水口进行采样一次,并且分别实时测定各 水样的电导率、温度、PH值测定硝酸根、硫酸根、氯离子、重碳酸根、钠离子、钙离子、镁离子 等的离子浓度,并记录;
[0052] 第七步,重复第五步和第六步的操作至少两轮。
【附图说明】
[0053] 图1为本模拟装置的结构示意图;
[0054]图2为本模拟装置中第一渗流柱的结构示意图;
[0055] 图3为本模拟装置中第二渗流柱的结构示意图。
[0056] 图中:1-第一供水瓶,2-第二供水瓶,3-溢流瓶,4-第一渗流柱,41-第一取水口, 42-第二取水口,43-第三取水口,44-溢流口,5-第二渗流柱,51-第四取水口,52-第五取 水口,53-出水口,54-密封塞子,6-第六取水口,7-窄口瓶,81-粉砂层,82-粉土层,9-阀 门,10-测压管。
【具体实施方式】
[0057] 如图1所示,所述的一种内陆含水系统咸淡水交互驱替模拟装置包括供水部、水 头控制部、渗流部和取水部。
[0058] 所述的供水部包括第一供水瓶1和第二供水瓶2,所述的第一供水瓶1内装有咸 水,且所述第一供水瓶1的下部设置有出水管,所述第二供水瓶2内装有淡水,且所述第二 供水瓶2的下部设置有出水管,所述的第一供水瓶1和第二供水瓶2的出水管上均设置有 阀门9。
[0059]所述的渗流部包括用于模拟潜水流动系统的第一渗流柱4和用于模拟承压水流 动系统的第二渗流柱5,如图1所示,所述第一渗流柱4内的潜水与第二渗流柱5内的承压 水的水位差为ΛH,所述的ΛΗ的值为10mm。所述的第一渗流柱4和第二渗流柱5均呈上端 开口下端封闭的圆柱体筒状结构,如图2所示,所述的第一渗流柱的直径为D1,高度为H1, 所述D1的值为300mm,所述H1的值为1500mm;所述的第二渗流柱的直径为D2,高度为H2, 所述D2的值为300mm,所述H2的值为1500mm。优选的,所述的第一渗流柱4和第二渗流柱 5均采用有机玻璃制备而成。如图1所示,所述的第一渗流柱4和第二渗流柱5的底部通过 管道连通,且二者之间的水平距离为L,所述L的值为1000mm。所述第一渗流柱4为敞口设 置,在所述的第一渗流柱4内,上部填充有厚度为50mm的粉砂层81,下部填充有粉土层82。 所述的供水部分别通过第一供水瓶1和第二供水瓶2从第一渗流柱1的上端开口处向第一 渗流柱4内交替供给咸水和淡水。所述第二渗流柱5为封闭设置,如图1所示,其顶部开口 处设置有密封塞子54。在所述第二渗流柱5内,填充有粉土层82,所述第二渗流柱5的上 端设置有出水口 53,且所述的出水口 53上通过三通并联有测压管10,进一步地,所述的测 压管10采用医用软管制作而成。这样分别由第一供水瓶1和第二供水瓶2提供的咸水和 淡水从开放设置的第一渗流柱4的上端开口处交替流入,依次流经粉砂层81和粉土层82, 然后通过连接第一渗流柱4和第二渗流柱5底部的管道从第二渗流柱5的下端进入到第二 渗流柱5,由于第二渗流柱5的上端是封闭的,且所述第二渗流柱5内的承压水水位要低于 第一渗流柱4内潜水的水位,因此在水位差ΛΗ的作用下,供试液会经过粉土层82从设置 于第二渗流柱5上部的出水口 53流出,然后通过设置于出水口 53下方的窄口瓶7对流出 的供试液进行收集采样,并通过设置于出水口 53的测压管10测定出水口 53处的水头。所 述的窄口瓶7上设置有刻度,不仅可以减少供试液的蒸发,还可以及时的读取水量值,从而 保证实验数据的准确性。
[0060]为了保证供水的水头恒定,所述的一种内陆含水系统咸淡水交互驱替模拟装置还 设置有水头控制部,所述的水头控制部包括溢流瓶3,所述的第一渗流柱1的顶端设置有溢 流口 44,且所述溢流口 44设置于粉砂层81的上方,在实验过程中,始终保持供试液的供给 处于供大于求的状态,这样流入到第一渗流柱4内的多余的供试液会通过溢流口 44经管道 流入到溢流瓶3内,从而保证供水的水头恒定。
[0061]为了探究内陆含水系统在咸淡水交互驱替过程中的水文地球化学作用,所述的一 种内陆含水系统咸淡水交互驱替模拟装置还设置有取水部,以便在供试液在流经模拟潜水 流动系统的第一渗流柱4和模拟承压水流动系统的第二渗流柱2的过程中,进行采样,分析 流经不同距离时供试液的理化特征,从而为分析探究内陆含水系统在咸淡水交互驱替过程 中的水文地球化学作用提供实验依据。所述的取水部包括第一取水口 41、第二取水口 42、 第三取水口 43、第四取水口 51、第五取水口 52和第六取水口 6,且所述第一取水口 41、第二 取水口 42、第三取水口 43、第四取水口 51、第五取水口 52和第六取水口 6上均设置有阀门 9。所述的第一取水口 41、第二取水口 42和第三取水口 43从上到下依次设置于第一渗流 柱4的侧壁上,如图2所示,所述第一取水口 41与管口之间的距离为hl,第一取水口 41与 第二取水口 42之间的距离为h2,第二取水口 42与第三取水口 43之间的距离为h3,所述hi 的取值大于等于200mm,所述h2的取值为400mm,所述h3的取值为400mm。所述的第四取 水口 51和第五取水口 52从下到上依次设置于第二渗流柱5的侧壁上,且所述的第四取水 口 51和第五取水口 52同侧设置于出水口 53的下方,所述出水口与管口之间的距离为h4, 出水口与第五取水口之间的距离为h5,第五取水口与第四取水口之间的距离为h6,所述h4 的取值为50mm-100mm,所述h5的取值为400mm,所述h6的取值为400mm。所述的第六取水 口 6设置于连接第一渗流柱4和第二渗流柱5的管道上。为了测试各取水口的水头,所述 的第一取水口 41、第二取水口 42、第三取水口 43、第四取水口 51、第五取水口 52和第六取 水口 6均通过三通并联有测压管10,进一步地,所述测压管10采用医用软管制作而成。
[0062] -种内陆含水系统咸淡水交互驱模拟方法,包括以下步骤:
[0063] 第一步,制备供试水样和渗流介质,
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