土体中重金属污染物迁移路径检测试验装置和试验方法与流程

本发明涉及一种污染物检测试验装置及试验方法，特别涉及一种土体中重金属污染物迁移路径检测试验装置及试验方法。

背景技术：

长期滞留于土壤中的重金属元素会对当地的地表水、地下水和耕地形成污染，严重威胁着人体健康，因此，必须及时地对这些遭受重金属严重污染的土地进行修复或安全处置，这也是目前各地方政府重点关注的环保问题。

目前污染土检测普遍采用钻孔取样然后进行化学检测的方法，该方法不仅成本高、检测程序复杂，而且当污染场地较大时，取样工期过长。地质雷达是一种利用高频电磁波探测和检测地下物体的无损技术，具有携带方便、效率高、范围广等优点。

土体被重金属污染后，其介电常数会发生较大的变化，因此，污染土的地质雷达反射波图像特征与未污染土存在显著的不同，这是利用地质雷达检测土体中重金属污染物的理论基础。如要实现地质雷达定量地判定污染物的范围、浓度、迁移路径等特征，则必须开展一系列试验研究，以建立不同条件下重金属污染土的雷达反射波图像特征库，进而推广到工程应用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种结构简单、功能齐全、成本较低、应用广泛的地质雷达检测土体中重金属污染物迁移路径的试验装置和试验方法。

解决上述技术问题的技术方案是：

本发明提供一种土体中重金属污染物迁移路径检测试验装置，包括底板、横板、侧板、管道，所述底板上设置有凹槽，所述底板利用凹槽与横板、侧板拼接，所述横板和侧板固定连接，所述管道包括内管和外管，所述侧板上设置有管道孔，所述管道穿过管道孔与侧板相连。

更进一步的，所述内管的一端封闭一端开口，外管为两端开口，内管、外管相互套接，内管和外管侧壁均预留孔洞，重金属污染物从外管顶部放入，转动内管，通过调节内管和外管孔洞重合的大小，控制重金属污染物渗漏量。

更进一步的，还包括测线，横板和侧板内侧均设置有若干纵向的凹槽，所述的测线为地质雷达测试系统的测试路线和切割机的切割路线，测线为横板和侧板凹槽中心位置的连线，网状分布在试验土样的表面。

更进一步的，所述底板、横板均为有机玻璃材质。

本发明还提供一种土体中重金属污染物迁移路径检测试验方法，包括如下步骤：

步骤1：制备试验土样和重金属污染物液体，并将试验土样在试验装置的箱体中分层压实；

步骤2：在试验土样表面放置重金属污染物液体，然后利用地质雷达测试系统沿着测线方向，每间隔时间t，获得沿测线方向的雷达反射波形图，最后利用切割机沿着槽口方向切割试验土样，切割完后拍摄照片；

步骤3：根据时间轴，整理测线方向的雷达反射波形图，绘制重金属污染物在试验土样中的迁移路径；对比相同测线位置的雷达反射波形图和土样切割面高清照片，建立不同试验条件下重金属污染土的雷达反射波图像特征库，重复步骤1、步骤2和步骤3，直到完成整个试验。

更进一步的，所述步骤2)中，如检测重金属污染物从管道泄漏至试验土样的迁移路径，需要在试验土样中预埋管道，污染物从外管的顶部放入，通过转动内管，调节内管和外管侧壁孔洞重合区域的大小，控制污染物的渗漏量。

本发明与常规钻孔取样再化学检测的方法相比，具有以下有益效果：

(1)大尺寸的模型箱大幅降低了地质雷达反射波受边界效应的干扰。

(2)可在模型箱中实现不同重金属污染物类别、不同污染物浓度、不同土样类别、不同土体密实度和含水率等试验对象的制备，最大程度模拟实际现场的污染土特征。

(3)利用该试验装置，不仅可以实现地质雷达检测污染物类型、浓度和范围，还能开展地质雷达检测污染物从土样表面下渗或从管道渗漏至土体的迁移路径。

(4)可通过对比测线上试验土样的地质雷达反射波形图和切割面照片，验证地质雷达对土体中污染物的检测精度，建立不同条件下重金属污染土的雷达反射波图像特征库。

附图说明

图1为本发明的试验装置图；

图2为底板、横板和侧板的示意图；

图3为管道示意图；

图4为测线布置图。

图中：1、横板；2、底板；3、侧板；4、管道；5、槽口；6、螺栓孔；7、凹槽；8、螺栓；9、管道孔；10、内管；11、孔洞；12、外管；13、地质雷达测试系统；14、切割机；15、测线；16、试验土样。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

本发明属于地质雷达检测土体中重金属污染物迁移路径的新试验装置和新试验方法，依据试验方案或实际污染土场地的地质勘察报告，在实验室内制备试验土样和重金属污染物液体，放置到试验装置中，模拟污染物从土样表面下渗或从管道渗漏至土样的迁移路径，再利用地质雷达进行检测，对比测线上的雷达反射波波形图和切割面图照片，建立不同试验条件下的重金属污染土雷达反射波图像特征库，其工程应用前景广阔。

一种用于地质雷达检测土体中重金属污染物迁移路径的试验装置，其组装的实施例为：

如图1～图3所示，包括1、横板2、侧板3、底板4、管道5、槽口6、螺栓孔7、凹槽8、螺栓9、管道孔10、内管11、孔洞12、外管。所述的横板1和侧板2底部嵌入底板3的凹槽7中，所述的横板1和侧板2侧面预留切割试验土样所需的槽口5，所述的管道4由内管10和外管12组成，内管10和外管12均预留污染物渗漏孔洞11，管道4利用侧板2上预留的管道孔9与其相连。所述的螺栓8穿过横板1和侧板2上预留的螺栓孔6将两者紧固在一起。

所述的底板为有机玻璃材质，位于试验装置箱体的底部，长宽高为2200×1200×60mm，预留凹槽深30mm，宽度略大于40mm。

所述的横板为两块，分别位于试验装置箱体的前后部分，均为有机玻璃材质，长高为2200×1000mm，其上均预留槽口和螺栓孔，槽口宽深为3×3mm，供切割机切割土体所需，预留螺栓孔为直径略大于3mm的圆孔。

所述的侧板为两块，分别位于试验装置箱体的左右两侧，均为有机玻璃材质，长高为1000×1000mm，其上均预留槽口、螺栓孔和管道孔，其中槽口和螺栓孔的作用和尺寸与横板一致，管道孔预留直径略大于所测试的管道直径。

所述的螺栓为金属材质，螺栓的螺杆直径为3mm。

所述的管道直径由试验方案确定，其中内管一端封闭一端开口，外管则为两端开口，内管的直径略小于外管，外管套在内管上，内管和外管紧贴在一起，内管和外管侧壁均预留孔洞，孔洞的数量和大小由试验方案确定。重金属污染物从外管顶部放入，转动内管，通过调节内管和外管孔洞重合的大小，控制重金属污染物渗漏量。

所述的测线为地质雷达测试系统的测试路线和切割机的切割路线，测线为横板和侧板槽口中心位置的连线，网状分布在试验土样的表面。

一种用于地质雷达检测土体中重金属污染物迁移路径的试验方法，如图1、图2、图3和图4所示，包括以下步骤：

步骤1)根据试验设计方案或实际污染土场地的地质勘查报告，在实验室制备试验土样16和重金属污染物液体，严格控制土样类别、含水量、密实度和污染物类别、浓度等关键指标，随后将试验土样16在试验装置的箱体中分层压实。

步骤2)在试验土样16表面放置重金属污染物液体，然后利用地质雷达测试系统13沿着测线15方向，每间隔一段时间，获得沿测线15方向的雷达反射波形图，最后利用切割机14沿着槽口5方向缓慢切割试验土样16，切割完后拍好高清照片。如检测重金属污染物从管道4泄漏至试验土样16的迁移路径，则需要在试验土样16中预埋管道4，管道4直径根据试验方案确定，污染物从外管12的顶部放入，通过转动内管10，调节内管10和外管12侧壁孔洞11重合区域的大小，控制污染物的渗漏量。

步骤3)根据时间轴，整理测线15方向的雷达反射波形图，绘制重金属污染物在试验土样16中的迁移路径。对比相同测线15位置的雷达反射波形图和土样切割面高清照片，建立不同试验条件下重金属污染土的雷达反射波图像特征库，重复步骤1、步骤2和步骤3，直到完成整个试验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。