区域地下水流场三维动态模拟试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地下水流场模拟试验台，特别是一种区域地下水流场三维动态模拟试验台，它能在矿区水文地质、工程地质、环境地质等领域广泛应用。
【背景技术】
[0002]地下水流场简单的说，就是一个区域的地下水在宏观的流速、流向、范围等特征的概念。目前，模拟地下水流场的试验设备较少，并且不能真实的模拟地下水流场情况。CN102221447A公开了一种多功能连铸水模型试验装置，该装置包括支架、及安装在支架上的水箱，水箱由A水箱、B水箱和C水箱组成；A水箱、B水箱和C水箱之间通过三通相互联通，三通上AC水箱控制阀和BC水箱控制阀，C水箱通过底部出水口与下端设置模拟容器联通，模拟容器底部设有出水口通过管路与集流管连接，集流管和水泵相接；水泵通过进水管分别与A水箱和B水箱相连，进水管分别设置有A水箱进水控制阀和B水箱进水控制阀。CN103077330A公开了一种存在垂向水量交换情况下的地下水全局流线可视化方法，引入Raviart-Thomas空间作为单元内部的解析流场代替现有技术的达西流速方法，在单元边界流量精确计算基础上，不仅可以实现现有技术单元达西流速算法在不存在天然与人为垂向水量交换特殊情况下的完整连续流线可视化，而且解决了现有技术单元达西流速算法在存在天然与人为垂向水量交换情况下无法实现的完整流线可视化，实现了在存在天然与人为垂向水量交换情况下的流线完整连续且分布均匀的地下水流场的可视化。同时，准确地刻画了由于地下水点源汇的存在而形成的辐射流场特征，也增加了流线的计算精度。
[0003]以上这些技术对于如何使区域地下水流场三维动态模拟试验台不仅可以真实的模拟地下水流场，还可以模拟由含水层空间结构非物质演化过程中地下水流场变化情况(或者说是还可以模拟由于开采或破坏而引起的地下水流场变化情况)，并未给出具体的指导方案。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种区域地下水流场三维动态模拟试验台，它不仅可以真实的模拟地下水流场，还可以模拟由于开采或破坏而引起的地下水流场变化情况，从而使试验者能够准确的掌握地下水流场变化规律。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
一种区域地下水流场三维动态模拟试验台，具有模拟试验台主体，其技术方案在于所述的区域地下水流场三维动态模拟试验台还具有支撑调节装置、供水装置、控水装置、水位显示装置、形成含水层的相似材料；所述的模拟试验台主体具有长方体形的框体、位于框体上面前端的前挡板、位于框体上面左右两侧的左挡板和右挡板、固定于框体内的皆呈正方体形的多个网格体、多个三通接头，多个网格体由18横排和18纵列共324个网格体构成，每个网格体的上端开口，每个网格体的底端中心处的排水孔安装有一个三通接头而使三通接头的数量为324个；所述的供水装置具有位于框体上面后端的水箱(水箱不会遮挡网格体)、安装于水箱的进水口上的用以控制水箱进水流量的供水阀门、设于水箱上的溢流口，水箱上沿其长度方向均匀分布有将水(均匀)分配给含水层的多个分水孔；在上述的前挡板、左挡板、右挡板、水箱所围成的空间区域内以及每个网格体的腔体内填充有上述相似材料而使相似材料形成含水层；相似材料的上面覆盖有压板(可以是钢板)，上述前挡板的侧壁上具有连通外界与相似材料之间的多个排水口 ；所述的支撑调节装置具有两个轴头、左轴承座以及与之配合的轴承、右轴承座以及与之配合的轴承、两个支撑支架、四个调节支架、与四个调节支架一一对应的四个丝杠、与四个丝杠一一对应的四个调整螺母，框体的左右两侧各固定有一个轴头，两个轴头分别由左轴承座和轴承、右轴承座和轴承限位支撑，左轴承座和右轴承座分别固定安装在两个支撑支架上，四个调节支架的上方各安装一个与之螺纹连接的丝杠，每个丝杠螺纹连接一个与之相对应的调整螺母，每个调整螺母将与其对应的一个丝杠锁紧于调节支架的上方，每个丝杠的顶端与框体的底端接触而使框体支撑于四个丝杠的顶端、且使模拟试验台主体处于前端低后端高的倾斜状态；所述的控水装置具有安装于每个三通接头上的与水位显示装置相连接的控水阀门、用以模拟含水层被破坏和地下水被疏干情况的泄水阀门，控水阀门的数量为324个，泄水阀门的数量为324个；所述的水位显示装置具有324个胶管、324个测水位玻璃管、定位框架；对于每个测水位玻璃管，其上端皆带有排气口，其下端皆带有进水口，其外壁上带有显示水位的刻度，每个测水位玻璃管皆安装于定位框架上，定位框架安装于框体上，每个胶管的一端与其对应的一个控水阀门相连接，该胶管的另一端与其对应的一个测水位玻璃管的进水口相连通。
[0006]上述技术方案中，所述的区域地下水流场三维动态模拟试验台最好还具有通过调节丝杠升降而确定模拟试验台主体倾斜角度的数个角度仪，每个角度仪具有固定安装在左挡板或者右挡板上的销轴、能绕销轴转动并自然下垂的指针、固定安装在框体上的标有角度值的刻度板，刻度板位于指针的下端与其位置相对。所述的区域地下水流场三维动态模拟试验台最好还具有位于模拟试验台主体前方的、用以收集从前挡板上的多个排水口流出的水的集水槽，该集水槽焊接在框体的前端外侧。所述的区域地下水流场三维动态模拟试验台最好还具有起保护作用的围栏，该围栏的底端与其对应的前挡板的顶端、左挡板的顶端、右挡板的顶端、水箱的顶端固定连接。每个网格体的大小可以为:长15cm，宽15cm，高15cm。水箱上的每个分水孔可以皆是直径为0.5厘米的圆孔，相邻两个分水孔的中心距最好为1.5厘米；水箱上最好安装有用以监测水箱供水压力的压力表。上述相似材料可以为(试验所在地的)沙子或者土壤。上述每个丝杠的顶端与框体的底端接触而使框体支撑于四个丝杠的顶端的具体结构可以是，每个丝杠的顶端与框体的四个端角的底端接触而使框体支撑于四个丝杠的顶端，在每个丝杠与框体的接触部位设置一个底端带开口槽的限位体，限位体固定于框体的底端，每个丝杠的顶部伸入与之相对应的一个限位体的开口槽中并与该开口槽的顶端接触而使框体支撑于四个丝杠的顶端。上述定位框架安装于框体上的具体结构可以是，框体的前端向外伸出多个定位体，定位框架悬挂在这多个定位体上而使水位显示装置中的324个测水位玻璃管位于模拟试验台主体的前方。上述每个测水位玻璃管皆安装于定位框架上的具体结构可以是，定位框架上具有与所述的324个测水位玻璃管一一对应的插入孔，每个测水位玻璃管的外壁上带有环形凸起，每个测水位玻璃管皆插入定位框架上的与其对应的一个插入孔内且定位框架将每个测水位玻璃管上的环形凸起托住而将每个测水位玻璃管皆安装于定位框架上。
[0007]本发明具有模拟试验台主体、支撑调节装置、供水装置、控水装置、水位显示装置、形成含水层的相似材料，这样本发明根据相似材料原理模拟地层，选择适合研宄含水层的相似材料装填在模拟试验台主体上，利用供水装置和控水装置控制模拟地下水流场，通过水位显示装置显示地下水流场模拟结果。模拟结果能真实的反映含水层流场变化，很好地反映真实的含水层情况，它操作简单方便，结果真实。
[0008]本发明的特点是真实的、直观的反映出地下含水层被破坏或地下水被疏干时，地下水流场的变化情况，测量数据能真实的反映实际的地质状况，适合水文地质、工程地质科研人员和工程技术人员使用。
[0009]综上所述，本发明不仅真实的模拟了地下水流场，还模拟了由于开采或破坏而引起的地下水流场变化情况，从而使试验者能够准确的掌握地下水流场变化规律。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的结构示意图(主视图)。
[0011]图2为本发明的结构示意图(俯视图，拆去围栏)。
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