专利名称：一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置的制作方法
技术领域：
:本发明属于海滩石油污染与修复领域中的设备制造技术，涉及一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，为研究海洋滩涂石油污染物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术等科学问题，提供较为精确的技术方案以及适用的实验方法和装置。
背景技术：
:石油污染是国际上最为关心的海洋环境和生态问题之一，由于海上石油的勘探、开采、炼制以及与之有关工业的发展，海上交通运输的繁忙，溢漏油事故时有发生，使大量石油进入海洋。据统计，全球每年进入海洋的石油大约有320万吨。石油入海后即发生一系列复杂变化，包括迁移、扩散、蒸发、溶解、乳化、降解以及向岸边聚集滩涂吸附、或再释放重新进入海洋环境等过程，又会造成二次污染。因此，开展海洋滩涂石油污染的基础性研究，对于海洋滩涂石油污染 物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术，具有重要的科学意义和实际应用价值。目前，对于海洋沙质滩涂石油污染物吸附与释放过程的研究主要是采用达西实验仪、水平或铅垂土柱实验以及现场采样实验等单项实验手段，模型实验的尺度相对较小，难以达到与实际接近的实验条件，难以实现海洋沙质滩涂石油污染的综合性实验研究；目前，人们对沙质滩涂地下立面二维石油污染问题的系统研究尚属空白。因此，对沙质滩涂石油污染的基础性实验研究是海洋滩涂石油污染物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术发展过程中急需解决的一大问题，要对海洋滩涂石油污染的基础性问题进行系统的研究，就必须要开发一套较为完善的实验装置，该装置及其方法的开发，要注意到在自然曲线坐标系下海洋沿岸线的一维特征，紧扣海洋滩涂向垂直于海岸线的陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与污染特征，进行概化处理，力求既使问题得到相应的简化，又能抓住问题的主要特征和影响因素。第一，对于海洋溢漏油事故，会在海洋表面迅速扩展成油膜，进而在风浪和海流作用下随风漂移扩散，向岸边聚集滩涂吸附。再在潮汐和海浪的作用下，形成由岸滩向陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与油污染问题，这一点在垂直于海岸线的各个剖面上都是类似的，即可在瞬时向实验模型中的“海洋”投加石油来模拟垂直于海岸线剖面油污染物的二维渗透扩散、吸附与释放问题；第二，对于含油废水形成的海岸带污染，会形成油包水和水包油乳化油滴的悬移扩散和溶解等过程，同样会形成由岸滩向陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与油污染问题；第三，对于海洋滩涂的油污染问题，其解决途径有石油污染物的微生物降解与生物修复技术，研究单元的控制体通常也是取单位长度的海岸带剖面进行分析，海岸带每个剖面的差异性都可以采用变量表示，如海岸带剖面地形与尺度、海水位与地下水位变化、海水含盐度、砂土级配、密实度、孔隙率、含水层与包气带厚度以及降水强度等
发明内容
:
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，解决常规实验技术中无法考虑的立面二维、波浪、地面降水、海水位与地下水位变化的难题，为研究海洋滩涂石油污染物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术问题，提供精确的技术实验装置。为了实现上述目的，本发明涉及的海洋沙质滩涂石油污染的综合实验方案为:以垂直于海岸线的立面二维剖面为研究的出发点，建立包括海岸带水体、沙质滩涂以及地下透水和不透水层的钢构架实验槽体，在海岸带发生溢漏油事故或海水遭受含油废水污染时，通过向海岸带水体投加一定量的石油或含油废水、调节海水位、地下水位、变频传动造波系统以及可能发生的降水过程等条件，形成由岸滩向陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与油污染物分布，采样测试沙质滩涂以及地下透水层中的含油浓度分布和石油吸附强度分布以及释放量等指标，掌握沙质滩涂地下二维石油污染物的迁移转化规律，进而在上述条件下进行石油污染物的微生物降解与生物修复技术实验研究。本发明涉及的沙质滩涂地下立面石油污染实验装置的主体结构包括立面钢构架槽体、槽体后立面、前立面、右侧立面、左侧立面可拆装门板、基础底座、底面板、固定螺栓、多孔板、框架钢梁、框架钢柱、砂土采样孔、地下水位线、海岸带水体、不透水体、海水位线、沙质滩涂表面、地下渗流区出水端竖井、定水头供水管阀、流量计、沿程泄放多孔管、海水循环水泵、海水循环供水管、海水位调节箱、溢流隔板、海水进水软管、溢流管、海水储箱、排空管阀、第一自锁式齿轮齿条升降机、第一固定支架、地下水位调节箱、溢流隔板、地下渗流出水软管、三通、放空管阀、第二自锁式齿轮齿条升降机、第二固定支架、地下渗流出水溢流管、重量法计量水箱、排空水管阀、电子磅秤、海水位测孔、地下竖井水位标尺、地下渗流、包气带、第三固定支架、自锁棘轮、滑轨、棘轮、止动棘爪、摇杆、手柄、测压排、测压管、标尺、软管、轴承固定支架、造波板、连杆、第四固定支架、偏心轮、低速电机、联轴器和变频器；盒式结构的立面钢构架槽体上部开口，槽体后立面和前立面由透明的有机玻璃板加工制成，实验时观察砂土透水层及地下水位线；右侧立面和左侧立面可拆装门板由钢板加制成工，左侧立面可拆装门板构成立面钢构架槽体的出砂土的门；基础底座由方钢加工制成，底面板由钢板加工制成，固定螺栓将左侧立面拆装门板与基础底座紧固为一体；立面钢构架槽体的前、后面中制有多根框架钢柱，框架钢柱的上、下端采用横梁焊接形成圈体受力结构，以防受力不均引起槽体变形和开裂；立面钢构架槽体的前、后分别制有横向的框架钢梁，框架钢梁与各圈体受力结构之间焊接形成`钢构架整体受力；立面钢构架槽体的各侧面分别用防水胶粘接或采用胶条密封防漏；多孔板为透水隔板，将地下渗流区与出水端竖井隔开，在其透水隔板左侧覆盖1-2层麻布片防止砂土流失；前立面上采用网格式间隔均匀分布制有砂土采样孔，用于采样砂土，以便测定地层中砂土的性质、石油吸附强度和释放量指标，安装堵头封闭；地下水位线为一条动态曲线，反映地下渗流区的水位变化，地下水位线的下方设置地下渗流区，地下水位线的上方为包气带；立面钢构架槽体的内腔中填有砂土填料，根据实验地层构造，采用塑料或木材加工制成不透水体和局部海岸带水体，海水位线为一条动态曲线；沙质滩涂表面用来模拟降水过程的沿程泄放多孔管；地下渗流区出水端竖井采用地下竖井水位标尺观测渗流区出水端水位，地下渗流区出水端竖井的底部分别制有三通、放空管阀和地下渗流出水软管，地下渗流出水软管与地下水位调节箱连通，放空管阀用于排放立面钢构架槽体内的实验渗流区的地下水；测压排上制有的各测压管采用软管连接至网格式布点的砂土采样孔，用于测量地下渗流区的点压强，标尺用于读取各点压强，以便计算地下水位、渗透流速和渗透系数；海水位测孔用软管连通式接至测压排的测压管上，以便获得海水位值；海水储箱中为天然海水或人工配置的实验海水，经海水循环水泵通过海水循环供水管给海水位调节箱循环供水，海水储箱的底部一侧制有海水储箱排空管阀；海水位调节箱中间设置第一溢流隔板，第一溢流隔板上游箱底部连接海岸带水体的进水软管，用于调节和维持稳定的海水位；第一溢流隔板下游箱底连接溢流管，溢流管再回流入海水储箱；立面钢构架槽体左侧面上制有第一自锁式齿轮齿条升降机用于调节海水位高低，模拟海水位变化，第一固定支架用于第一自锁式齿轮齿条升降机固定在立面钢构架槽体上，通过手柄摇动摇杆旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱升降，并通过自锁棘轮实现自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪，倒转手柄，使水位调节箱降低，放下止动棘爪实现自锁止逆，通过海水位测孔用软管接至测压排的测压管上读取海水位；实验开始前向海岸带水体冲水至实验水位，待沙质滩涂地下水位稳定后开启包括变频器和造波板的造波系统，向海岸带水体投加石油或含油废水并进行相应的实验数据记录；地下渗流区出水端竖井通过底部三通和软管与地下水位调节箱相连接，地下水位调节箱中间设置第二溢流隔板，第二溢流隔板上游箱底通过软管连接渗流区出水端竖井，以便稳定地下水位；地下水位调节箱通过第二固定支架固定于滑轨上，滑轨与固定于第三固定支架上的自锁棘轮滑动连接；第二溢流隔板下游箱底连接地下渗流出水溢流管，地下渗流出水溢流管与重量法计量水箱上的排空水管阀串接连通；立面钢构架槽体的内腔右侧竖向固定制有地下竖井水位标尺；重量法计量水箱放置在电子磅秤上，定时记录地下水位和渗流出水重量，以获得渗流的水位和流量过程线；第二自锁式齿轮齿条升降机用于调节地下水位高低，即模拟地下水位变化，第二固定支架用于将第二自锁式齿轮齿条升降机固定在立面钢构架槽体上；手柄摇动摇杆旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱升降，自锁棘轮自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪，倒转齿轮手柄，使水位调节箱降低到需要水位高度，放下止动棘爪实现自锁止逆，通过地下竖井水位标尺读取地下水位；定水头供水管阀与外部的实验用高位水箱供水系统连接，流量计用于计量模拟降水过程的沿程泄放多孔管的水量；沿程泄放多孔管降水淋滤入渗模拟系统可根据实验方案控制降水强度，由立面钢构架槽体顶部开口处实施模拟降水过程；当定水头供水管阀全部关闭，说明该油污剖面所处位置无降水淋滤，地下二维渗流的油污扩散均由海水入渗产生；轴承固定支架焊接固定在左侧立面可拆装门板内侧，造波板的下端固定安装在轴承固定支架上，造波板的两侧边与立面钢构架槽体的侧面之间留有一定 的缝隙，连杆分别通过第四固定支架连接在造波板和偏心轮之间，低速电机配装有变频器以便 调节转速，联轴器和偏心轮与低速电机配套；实验时通过调整造波板、连杆和偏心轮的 尺寸获得不同振幅和周期的模拟波浪效果；偏心轮在运动过程中先带动连杆进而带动造波板产生周而复始的模拟波浪效果；轴承固定支架、造波板、连杆与偏心轮之间连接处需经常涂抹润滑油以减少阻力；第四固定支架上固定连接制有低速电机，低速电机与外部供电电路相连，接出的电线与地面控电柜内控制开关相连；低速电机的输出轴与联轴器相连，联轴器与偏心轮连动；偏心轮固定安装于连杆的一端，连杆的另一端与造波板连接，造波板下部与轴承固定支架相连。本发明与现有技术相比，其装置结构合理，操作简单，易于制造和掌握，实验条件的控制与调节灵活，实验方法和结果可靠。
:图1为本发明的主体结构原理示意图。图2为本发明涉及的测压排结构原理示意图。图3为本发明涉及的自锁式齿轮齿条升降机结构原理示意图，其中a为升降机结构原理示意图，b为自锁式齿轮齿条结构原理示意图。图4为本发明涉及的变频传动造波系统结构原理不意图(A视图)。
具体实施方式
:下面通过实施例并结合附图作对本发明进一步说明。本实施例涉及的沙质滩涂地下立面石油污染实验装置的主体结构包括立面钢构架槽体1、槽体后立面2、前立面3、右侧立面4、左侧立面可拆装门板5、基础底座6、底面板
7、固定螺栓8、多孔板9、框架钢梁10、框架钢柱11、砂土采样孔12、地下水位线13、海岸带水体14、不透水体15、海水位线16、沙质滩涂表面17、地下渗流区出水端竖井18、定水头供水管阀19、流量计20、沿程泄放多孔管21、海水循环水泵22、海水循环供水管23、海水位调节箱24、第一溢流隔板25、海水进水软管26、溢流管27、海水储箱28、排空管阀29、第一自锁式齿轮齿条升降机30、第一固定支架31、地下水位调节箱32、第二溢流隔板33、地下渗流出水软管34、三通35、放空管阀36、第二自锁式齿轮齿条升降机37、第二固定支架38、地下渗流出水溢流管39、重量法计量水箱40、排空水管阀41、电子磅秤42、海水位测孔43、地下竖井水位标尺44、地下渗流45、包气带46、第三固定支架47、自锁棘轮48、滑轨49、棘轮50、止动棘爪51、摇杆52、手柄53、测压排54、测压管55、标尺56、软管57、轴承固定支架58、造波板59、连杆60、第四固定支架61、偏心轮62、低速电机63、联轴器64和变频器65 ;盒式结构的立面钢构架槽体I上部·开口，槽体后立面2和前立面3由透明的有机玻璃板加工制成，实验时观察砂土透水层及地下水位线13 ;右侧立面4和左侧立面可拆装门板5由钢板加制成工，左侧立面可拆装门板5构成立面钢构架槽体I的出砂土的门；基础底座6由方钢加工制成，底面板7由钢板加工制成，固定螺栓8将左侧立面拆装门板5与基础底座6紧固为一体；立面钢构架槽体I的前、后面中制有多根框架钢柱11，框架钢柱11的上、下端采用横梁焊接形成圈体受力结构，以防受力不均引起槽体变形和开裂；立面钢构架槽体I的前、后分别制有横向的框架钢梁10，框架钢梁10与各圈体受力结构之间焊接形成钢构架整体受力；立面钢构架槽体I的各侧面分别用防水胶粘接或采用胶条密封防漏；多孔板9为透水隔板，将地下渗流区45与出水端竖井18隔开，在其透水隔板左侧覆盖1-2层麻布片防止砂土流失；前立面3上采用网格式间隔均匀分布制有砂土采样孔12，用于采样砂土，以便测定地层中砂土的性质、石油吸附强度和释放量指标，安装堵头封闭；地下水位线13为一条动态曲线，反映地下渗流区的水位变化，地下水位线13的下方设置地下渗流区45，地下水位线13的上方为包气带46 ;立面钢构架槽体I的内腔中填有砂土填料，根据实验地层构造，采用塑料或木材加工制成不透水体15和局部海岸带水体14，海水位线16为一条动态曲线；沙质滩涂表面17用来模拟降水过程的沿程泄放多孔管21 ;地下渗流区出水端竖井18采用地下竖井水位标尺44观测渗流区出水端水位，地下渗流区出水端竖井18的底部分别制有三通35、放空管阀36和地下渗流出水软管34，地下渗流出水软管34与地下水位调节箱32连通，放空管阀36用于排放立面钢构架槽体I内的实验渗流区的地下水；测压排上制有的各测压管55采用软管57连接至网格式布点的砂土采样孔12，用于测量地下渗流区的点压强，标尺56用于读取各点压强，以便计算地下水位、渗透流速和渗透系数；海水位测孔43用软管57连通式接至测压排54的测压管55上，以便获得海水位值；海水储箱28中为天然海水或人工配置的实验海水，经海水循环水泵22通过海水循环供水管23给海水位调节箱24循环供水，海水储箱28的底部一侧制有海水储箱排空管阀29 ;海水位调节箱24中间设置第一溢流隔板25，第一溢流隔板25上游箱底部连接海岸带水体14的进水软管26，用于调节和维持稳定的海水位；第一溢流隔板下游箱底连接溢流管27，溢流管27再回流入海水储箱28 ;立面钢构架槽体I左侧面上制有第一自锁式齿轮齿条升降机30用于调节海水位高低，模拟海水位变化，第一固定支架31用于第一自锁式齿轮齿条升降机30固定在立面钢构架槽体I上，通过手柄53摇动摇杆52旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱24升降，并通过自锁棘轮50实现自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪51，倒转手柄53，使水位调节箱24降低，放下止动棘爪51实现自锁止逆，通过海水位测孔43用软管57接至测压排54的测压管55上读取海水位；实验开始前向海岸带水体14冲水至实验水位，待沙质滩涂地下水位稳定后开启包括变频器65和造波板59的造波系统，向海岸带水体投加石油或含油废水并进行相应的实验数据记录；地下渗流区出水端竖井18通过底部三通35和软管34与地下水位调节箱32相连接，地下水位调节箱32中间设置第二溢流隔板33，第二溢流隔板33上游箱底通过软管34连接渗流区出水端竖井18，以便稳定地下水位；地下水位调节箱32通过第二固定支架38固定于滑轨49上，滑轨49与固定于第三固定支架47上的自锁棘轮48滑动连接；第二溢流隔板33下游箱底连接地下渗流出水溢流管39，地下渗流出水溢流管39与重量法计量水箱40上的排空水管阀41串接连通；立面钢构架槽体I的内腔右侧竖向固定制有地下竖井水位标尺44 ;重量法计量水箱40放置在电子磅秤42上，定时记录地下水位和渗流出水重量，以获得渗流的水位和流量过程线；第二自锁式齿轮齿条升降机37用于调节地下水位高低，即模拟地下水位变化，第二固定支架38用于将第二自锁式齿轮齿条升降机37固定在立面钢构架槽体I上；手柄53摇动摇杆52旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱32升降， 自锁棘轮50自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪51，倒转齿轮手柄53，使水位调节箱32降低到需要水位高度，放下止动棘爪51实现自锁止逆，通过地下竖井水位标尺44读取地下水位；定水头供水管阀19与外部的实验用高位水箱供水系统连接，流量计20用于计量模拟降水过程的沿程泄放多孔管21的水量；沿程泄放多孔管降水淋滤入渗模拟系统可根据实验方案控制降水强度，由立面钢构架槽体顶部开口处实施模拟降水过程；当定水头供水管阀19全部关闭，说明该油污剖面所处位置无降水淋滤，地下二维渗流的油污扩散均由海水入渗产生；轴承固定支架58焊接固定在左侧立面可拆装门板5内侧,造波板59的下端固定安装在轴承固定支架58上,造波板59的两侧边与立面钢构架槽体I的侧面之间留有一定的缝隙，连杆60分别通过第四固定支架61连接在造波板59和偏心轮62之间，低速电机63配装有变频器65以便调节转速，联轴器64和偏心轮62与低速电机63配套；实验时通过调整造波板59、连杆60和偏心轮62的尺寸获得不同振幅和周期的模拟波浪效果；偏心轮62在运动过程中先带动连杆60进而带动造波板59产生周而复始的模拟波浪效果；轴承固定支架58、造波板59、连杆60与偏心轮62之间连接处需经常涂抹润滑油以减少阻力；第四固定支架61上固定连接制有低速电机63，低速电机63与外部供电电路相连，接出的电线与地面控电柜内控制开关相连；低速电机63的输出轴与联轴器64相连,联轴器64与偏心轮62连动；偏心轮62固定安装于连杆60的一端，连杆60的另一端与造波板59连接,造波板59下部与轴承固定支架58相连。实施例1:本实施例的立面钢构架槽体I的宽度yX高度zX厚度b=5100mmX2100mmX 150mm,前、后立面采用厚度16mm的有机玻璃板加工，两侧采用厚度5mm的钢板加工；立面钢构架采用IOOmm和80mm方钢加固而成，钢板底座长X宽X高=5100mmX450mmX 100mm,所有钢构件均刷防锈漆进行维护；多孔板采用厚度16mm的有机玻璃板加工，该板将立面钢构架槽体分离出IOOmm宽的地下渗流区出水端竖井；沙质滩涂地下的不透水体根据实验地层构造采用塑料或者木材加工而成；立面钢构架槽体剖面局部海岸带海水循环供水、降水淋滤入渗模拟系统进水和地下渗流出水管均安装Φ50阀门来调控水位和流量；两个水位调节箱分别安装在立面钢构架槽体的左、右两侧，分别用于调节海水位和地下水位，水位调节箱的材质为有机玻璃板，长X宽X高=300mmX 150mmX 300mm，溢流隔板将水箱隔成两部分，隔板上游水位调节箱体长200mm，隔板下游溢流排水箱体长IOOmm ;齿条升降机与立面钢构架槽体之间用固定支架连接，水位调节箱与齿条升降机之间同样用固定支架连接；自锁式齿轮齿条升降机均按水位调节幅度IOOOmm和精度2mm要求，由机械厂定制加工；降水淋滤入渗模拟系统采用Φ50的沿程泄放多孔管，固定在立面钢构架槽体的上端，实验时向槽体内均匀喷洒不同强度的“雨水”，以便模拟降水过程。海水储箱为IOOOmm的立方体，由PE板制成，海水循环水泵选用低扬程不锈钢管道泵；地下渗流区出水重量法计量水箱为600mm的立方体，由PE板制成，电子磅秤量程250kg，变频传动造波系统的电机与偏心轮及其他配套装置固定在立面钢构架槽体的顶部，电机型号为220V、500W，变频器调速范围为:0-60r/min，选用合适的偏心轮及其它配套
>j-U ρ α装直。
`
本实施例涉及的地下渗流区砂土填料采自青岛海滩，向立面钢构架槽体内填充前，先行分析砂土的颗粒级配曲线等特性，砂土填料表面右侧最高点距离槽顶100mm,左侧局部海岸带最低点距离槽顶1400_，垂直于海岸线剖面的地形剖面参考实际海岸带及滩涂区填造，如附图1所示，自制2个由12根玻璃管组成的测压排，固定于槽体后立面，软管连接到槽体前立面上网格法布点的测压孔，砂土填料填充结束后要向局部海岸带冲水和淋雨增湿，开启变频造波系统，进行地下水位调节，待填料稳定数天后，自槽体前立面上网格法布点的采样孔采取沙土样品，进行密实度、孔隙率、含水率等指标测定，实验全部准备就绪后进行沙质滩涂石油污染的二维渗流扩散动态试验。
权利要求
1.一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，其特征在于主体结构包括立面钢构架槽体、槽体后立面、前立面、右侧立面、左侧立面可拆装门板、基础底座、底面板、固定螺栓、多孔板、框架钢梁、框架钢柱、砂土采样孔、地下水位线、海岸带水体、不透水体、海水位线、沙质滩涂表面、地下渗流区出水端竖井、定水头供水管阀、流量计、沿程泄放多孔管、海水循环水泵、海水循环供水管、海水位调节箱、溢流隔板、海水进水软管、溢流管、海水储箱、排空管阀、第一自锁式齿轮齿条升降机、第一固定支架、地下水位调节箱、溢流隔板、地下渗流出水软管、三通、放空管阀、第二自锁式齿轮齿条升降机、第二固定支架、地下渗流出水溢流管、重量法计量水箱、排空水管阀、电子磅秤、海水位测孔、地下竖井水位标尺、地下渗流、包气带、第三固定支架、自锁棘轮、滑轨、棘轮、止动棘爪、摇杆、手柄、测压排、测压管、标尺、软管、轴承固定支架、造波板、连杆、第四固定支架、偏心轮、低速电机、联轴器和变频器；盒式结构的立面钢构架槽体上部开口，槽体后立面和前立面由透明的有机玻璃板加工制成，实验时观察砂土透水层及地下水位线；右侧立面和左侧立面可拆装门板由钢板加制成工，左侧立面可拆装门板构成立面钢构架槽体的出砂土的门；基础底座由方钢加工制成，底面板由钢板加工制成，固定螺栓将左侧立面拆装门板与基础底座紧固为一体；立面钢构架槽体的前、后面中制有多根框架钢柱，框架钢柱的上、下端采用横梁焊接形成圈体受力结构，以防受力不均引起槽体变形和开裂；立面钢构架槽体的前、后分别制有横向的框架钢梁，框架钢梁与各圈体受力结构之间焊接形成钢构架整体受力；立面钢构架槽体的各侧面分别用防水胶粘接或采用胶条密封防漏；多孔板为透水隔板，将地下渗流区与出水端竖井隔开，在其透水隔板左侧覆盖1-2层麻布片防止砂土流失；前立面上采用网格式间隔均匀分布制有砂土采样孔，用于采样砂土，以便测定地层中砂土的性质、石油吸附强度和释放量指标，安装堵头封闭；地下水位线为一条动态曲线，反映地下渗流区的水位变化，地下水位线的下方设置地下渗流区，地下水位线的上方为包气带；立面钢构架槽体的内腔中填有砂土填料，根据实验地层构造，采用塑料或木材加工制成不透水体和局部海岸带水体，海水位线为一条动态曲线；沙质滩涂表面用来模拟降水过程的沿程泄放多孔管；地下渗流区出水端竖井采用地下竖井水位标尺观测渗流区出水端水位，地下渗流区出水端竖井的底部分别制有三通、放空管阀和地下渗流出水软管，地下渗流出水软管与地下水位调节箱连通，放空管阀用于排放立面钢构架槽体内的实验渗流区的地下水；测压排上制有的各测压管采用软管连接至网格式布点的砂土采样孔，用于测量地下渗流区的点压强，标尺用于读取各点压强，以便计算地下水位、渗透流速和渗透系数；海水位测孔用软管连通式接至测压排的测压管上，以便获得海水位值；海水储箱中为天然海水或人工配置的实验海水，经海水循环水泵通过海水循环供水管给海水位调节箱循环供水，海水储箱的底部一侧制有海水储箱排空管阀；海水位调节箱中间设置溢流隔板，溢流隔板上游箱底部连接海岸带水体的进水软管，用于调节和维持稳定的海水位；溢流隔板下游箱底连接溢流管，溢流管再回流入海水储箱；立面钢构架槽体左侧面上制有第一自锁式齿轮齿条升降机用于调节海水位高低，模拟海水位变化，第一固定支架用于第一自锁式齿轮齿条升降机固定在立面钢构架槽体上，通过手柄摇动摇杆旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱升降，并通过自锁棘轮实现自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪，倒转手柄，使水位调节箱降低，放下止动棘爪实现自锁止逆，通过海水位测孔用软管接至测压排的测压管上读取海水位；实验开始前向海岸带水体冲水至实验水位，待沙质滩涂地下水位稳定后开启包括变频器和造波板的造波系统，向海岸带水体投加石油或含油废水并进行相应的实验数据记录；地下渗流区出水端竖井通过底部三通和软管与地下水位调节箱相连接，地下水位调节箱中间设置溢流隔板，溢流隔板上游箱底通过软管连接渗流区出水端竖井，以便稳定地下水位；地下水位调节箱通过第二固定支架固定于滑轨上，滑轨与固定于第三固定支架上的自锁棘轮滑动连接；溢流隔板下游箱底连接地下渗流出水溢流管，地下渗流出水溢流管与重量法计量水箱上的排空水管阀串接连通；立面钢构架槽体的内腔右侧竖向固定制有地下竖井水位标尺；重量法计量水箱放置在电子磅秤上，定时记录地下水位和渗流出水重量，以获得渗流的水位和流量过程线；第二自锁式齿轮齿条升降机用于调节地下水位高低，即模拟地下水位变化，第二固定支架用于将第二自锁式齿轮齿条升降机固定在立面钢构架槽体上；手柄摇动摇杆旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱升降，自锁棘轮自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪，倒转齿轮手柄，使水位调节箱降低到需要水位高度，放下止动棘爪实现自锁止逆，通过地下竖井水位标尺读取地下水位；定水头供水管阀与外部的实验用高位水箱供水系统连接，流量计用于计量模拟降水过程的沿程泄放多孔管的水量；沿程泄放多孔管降水淋滤入渗模拟系统可根据实验方案控制降水强度，由立面钢构架槽体顶部开口处实施模拟降水过程；当定水头供水管阀全部关闭，说明该油污剖面所处位置无降水淋滤，地下二维渗流的油污扩散均由海水入渗产生；轴承固定支架焊接固定在左侧立面可拆装门板内侧，造波板的下端固定安装在轴承固定支架上，造波板的两侧边与立面钢构架槽体的侧面之间留有缝隙，连杆分别通过第四固定支架连接在造波板和偏心轮之间，低速电机配装有变频器以便调节转速，联轴器和偏心轮与低速电机配套；实验时通过调整造波板、连杆和偏心轮的尺寸获得不同振幅和周期的模拟波浪效果；偏心轮在运动过程中先带动连杆进而带动造波板产生周而复始的模拟波浪效果；轴承固定支架、造波板、连杆与偏心轮之间连接处需经常涂抹润滑油以减少阻力；第四固定支架上固定连接制有低速电机，低速电机与外部供电电路相连，接出的电线与地面控电柜内控制开关相连；低速电机的输出轴与联轴器相连，联轴器与偏心轮连动；偏心轮固定安装于连杆的一端，连杆的另一端与造波板连接，造波板下部与轴承固 定支架相连。
全文摘要
本发明属于海滩石油污染与修复领域中的设备制造技术，涉及一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，测压排上制有的各测压管连接至砂土采样孔；海水位测孔连通式接至测压排的测压管上；海水储箱的底部一侧制有海水储箱排空管阀；海水位调节箱中间设置的第一溢流隔板上游箱底部连接进水软管，下游箱底连接溢流管；立面钢构架槽体左侧面上制有第一自锁式齿轮齿条升降机；地下水位调节箱中间设置的第二溢流隔板上游箱底连接渗流区出水端竖井，下游箱底连接地下渗流出水溢流管；重量法计量水箱放置在电子磅秤上；造波板的下端固定安装在左侧立面可拆装门板内侧的轴承固定支架上；其结构合理，操作简单，易于制造和掌握，控制调节灵活。
文档编号G01N13/04GK103234874SQ201310175310
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月13日 优先权日2013年5月13日
发明者武周虎 申请人:青岛理工大学