一种瞬时击水测取渗透系数的实验装置的制作方法

本实用新型为一种通过瞬时击水试验方法获取含水层渗透系数的实验装置，属于地下水动力学领域。

背景技术：
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在野外现场求含水层渗透系数的主要方法都是采用大型的抽水试验，这种方法能较为准确获得研究区内含水层的水文地质参数，但需要打抽水井、一系列观测井以及抽水设备的安装费和人工费，试验成本高，且一般要求时间较长。而一种瞬时击水测取渗透系数的实验装置，仅要一口观测井和水位观测装置即可测定含水层渗透系数，与抽水试验相比大大节约成本，且耗时短。国外对渗透性参数的现场快速测定如今也有了交完整的理论和方法，并已应用于工程实践中。发明该实验装置以极低的成本和利用现场瞬时击水试验的方法及原理在室内模拟含水层的瞬时击水试验，便于理解和消化吸收国外成熟的先进技术和方法，对现有的含水层求参有着重要意义。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供一种模拟瞬时击水方法测取含水层渗透系数的实验装置，结构设置合理，操作简单，能让操作人员在室内直观的了解野外瞬时击水试验求取含水层水文地质参数的原理及过程。

实现本实用新型的上述目的所采用的技术方案为：一种瞬时击水测取渗透系数的实验装置，其特征在于：该装置包括边界控制系统、瞬时击水系统和水位观测系统三部分组成；边界控制系统主要由控制水位的溢流槽、供水管、溢流管、进水管以及止水阀组成；瞬时击水系统主要由和滑轮组连接的定体积柱体、模拟钻孔的有机玻璃套管、装有均匀介质的砂样的圆柱型模拟槽、控制边界水位相连的有机玻璃制成的柱型水槽四部分组成；水位观测系统由带有标尺的铝合金板、测压管和连接测压管和排水管的导水橡胶管组成；各部分连接主要为左端边界控制系统的进水管连接瞬时击水系统的柱型水槽、瞬时系统中的滑轮组连接定体积柱体吊于模拟钻孔的有机玻璃套管中，有机玻璃套管的下端连接有带有止水阀门的排水管，右端的水位观测系统通过导水的橡胶管连接瞬时击水系统的排水管。

所述的溢流槽内部用带有圆孔的缠有铁纱网的挡板隔开两个区域，作为定水 头边界。

所述的模拟钻孔的有机玻璃套管由有机玻璃制成，套管下部分部有均匀的小孔，并缠有铁纱网，方便水流流入，并防止模拟槽内的砂样流入。

所述的装有均匀介质的砂样的圆柱形模拟槽由有机玻璃制成，壁上分布有均匀的小孔，内壁上缠有铁纱网，防止模拟槽中的砂样流出，同时便于水流流入。

本实用新型一种瞬时击水测取渗透系数的实验装置的有益效果如下：

本实用新型结构简单，实验所需时间短，一般为三十分钟内即可求得该含水层的渗透系数，具有迅速快捷、简单易行、费用低廉等优点。

附图说明：

图1为本实用新型一种瞬时击水测取渗透系数的实验装置立体结构图。

图2为本实用新型一种瞬时击水测取渗透系数的实验装置瞬时击水系统中的有机玻璃套管立体结构图。

图中：1-溢流槽；2-供水管；3-溢流管；4-进水管；5-止水阀；6-有机玻璃柱型水槽；7-卡槽；8-滑轮组；9-圆柱型模拟槽；10-有机玻璃套管；11-定体积柱体；12-滤管；13-排水管；14-潜水泵有机玻璃柱型水槽；15-导水橡胶管；16-测压管；17-带标尺的铝合金板。

具体实施方式：

为使本实用新型的发明目的和优点更加清楚，下面结合附图与具体实施步骤对本实用新型进行详细说明：

一种瞬时击水测取渗透系数的实验装置,包括边界控制系统、瞬时击水系统和水位观测系统三部分组成；所述的边界控制系统主要由控制水位的溢流槽1和供水管2、溢流管3、进水管4以及止水阀5组成；所述的瞬时击水系统由外向内主要由控制边界水位相连的有机玻璃制成的柱型水槽6、连接定体积柱体11的卡槽7和滑轮组8、装有均匀介质的砂样的圆柱型模拟槽9、模拟钻孔的有机玻璃套管10(套管上部分为实管，下部分为滤水管12)四部分组成；所述的水位观测系统由带有标尺的铝合金板17、测压管16和连接测压管和排水管13的导水橡胶管15组成；各部分连接主要为左端边界控制系统的进水管4连接瞬时击水系统的柱型水槽6、瞬时系统中的滑轮组8连接定体积柱体11吊于有机玻璃套管10中，有机玻璃套管10的下端连接有带有止水阀门的排水管13，右端的 水位观测系统通过导水的橡胶管15连接瞬时击水系统的排水管13。

本实用新型实验具体实施如下所示：

实验前，向圆柱型模拟槽9装入石英砂，考虑到满足室内实验的尺度效果的要求，采用的石英砂粒径较小，并将各管道连接好。

实验中，首先打开进水管，利用供水水箱对溢流槽1水量补给，水流通过进水管4进入有机玻璃柱型水槽中。当圆柱型模拟槽9中的砂样处于饱和状态后，通过控制小型潜水泵14，让有机玻璃套管10中的水位稳定，松开卡槽7，定体积柱体11快速沉入水中使得水位上升，然后水位开始恢复，记录测压管水位连续变化,10s、20s、30s、40s、60s往后每隔30s读一次数据，直到水位基本恢复到原始状态时，再瞬时将定体积柱体抽至水面以上，导致水位下降，之后水位开始恢复，用以上同样方法记录测压管水位连续变化直到水位基本恢复到原是水位。将两个观测过程的水位连续变化数据代入Bouwer-Rice模型求得含水层渗透系数。

式中：K为渗透系数(L/T)；r_c为套管的半径(L)；R为滤管半径(L)；Re为水头变化范围的有效半径(L)；H₀为t＝0时刻的套管内水位(L)；Ht为t＝t时刻的套管内水位(L)；t为从H＝H₀时开始的时间(T)。

水头影响有效半径Re，也是野外钻井周围K平均值的有效范围。实际工作中无法确定一口井的Re值。对此Bouwer给出对于完整井计算无量纲Ln(Re/R)的方法

式中：A、B、C为与Le/R有关的无量纲常数。

上述实例只说明本实用新型的技术结构及实用方法，凡根据上述说明所作的改进或变换均因包含在本实用新型所附权利要求的保护范围内。