岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置及模拟方法

岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置及模拟方法
【专利摘要】本发明公开了一种岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，该模拟装置包括供水部、渗流部、测压部和取水部，同时公开了一种利用该模拟装置的模拟方法。通过该模拟装置和模拟方法可以模拟岩溶大泉流量多源补给过程，岩溶水污染修复效果，承压岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，潜水岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，双岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，以及断裂带对双岩溶水系统排泄区动力场影响。该装置取得的实验数据，从理论上揭示双岩溶含水系统水循环过程中水动力场与水化学场的演变、揭示岩溶水系统排泄泉补给比例构成、揭示岩溶水系统污染修复过程。
【专利说明】
岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置及模拟方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种模拟装置和模拟方法，具体地说是一种用于研究自然界双含水层 岩溶系统中水循环过程，并掲示排泄区岩溶大泉流量多源补给来源混合比，W及进行双岩 溶含水系统污染控制的模拟装置和模拟方法。
【背景技术】
[0002] 中国岩溶地貌分布广、面积大。石灰岩、白云岩、泥灰岩等碳酸盐岩出露地区面积 约91~130万平方千米。在我国北方，岩溶分布面积广泛，岩溶水资源十分丰富，岩溶水资源 因为水质优良、供水量稳定，而成为工矿企业、城镇生活及农业的重要水源。但是，随着经济 社会的发展，人类活动引发了一系列的岩溶区环境水文地质问题，如大型岩溶水水源地资 源枯竭、岩溶塌陷、岩溶水质污染、岩溶大泉景观消亡、岩溶区石漠化等。
[0003] 要解决上述问题，首先要对运一系列的水文地质问题进行探究，弄清楚该地质条 件下的水环境的演化过程。但是由于岩溶含水介质高度的不均一性，长期W来，岩溶水系统 的水循环过程一直是国内外学术界关注的热点问题和研究难点。如岩溶大泉渗流场水循环 过程，岩溶大泉多源补给源的混合比，岩溶水系统中污染物迁移规律及演化规律，W及断裂 构造对岩溶水径流影响等。运一模拟装置则是探讨岩溶双含水系统水循环过程、岩溶大泉 流量衰变过程、岩溶含水系统污染控制的技术方法。

【发明内容】

[0004] 为了研究多岩溶含水介质中地下水循环过程机理，并为岩溶水污染防治提供科学 依据，本发明提供一种岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置及模拟方法。通过该方 法可W模拟岩溶大泉流量多源补给过程，岩溶水污染修复效果，承压岩溶水系统排泄泉补 给源的混合比，潜水岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，双岩溶水系统排泄泉补给源的混 合比，W及断裂带对双岩溶水系统排泄区动力场影响。该装置取得的实验数据，从理论上掲 示双岩溶含水系统水循环过程中水动力场与水化学场的演变、掲示岩溶水系统排泄泉补给 比例构成、掲示岩溶水系统污染修复过程。
[0005] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0006] 岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，包括供水部、渗流部、测压部和取水 部，所述的渗流部包括呈模形的渗流槽，所述渗流槽的内部平行设置有两个格栅板，所述的 格栅板上均布设置有若干个漏水孔，且所述的格栅板的外侧包裹有滤网；
[0007] 两个所述的格栅板将所述渗流槽的内部区域从前到后依次分割为第一空腔、第二 空腔和第Ξ空腔；
[000引所述的第一空腔内从下往上依次设置有第一张夏组麵粒灰岩层、第一隔水层和第 一奥陶纪白云质灰岩层，所述的第Ξ空腔内从下往上依次设置有第Ξ张夏组麵粒灰岩层、 第Ξ隔水层和第Ξ奥陶纪白云质灰岩层；
[0009]所述的第一隔水层和第Ξ隔水层均采用粉质粘±和页岩碎屑混合而成，且二者混 合比例为3:7;
[0010] 所述的第一空腔和第二空腔的上方设置有盖板；
[0011] 所述的供水部包括第一供水瓶、第二供水瓶、第Ξ供水瓶和第四供水瓶；
[0012] 设置于所述的第一供水瓶内的供试液为张夏组石灰岩岩溶水，设置于所述的第二 供水瓶内的供试液为地表水，且所述的第一供水瓶和第二供水瓶分别通过第一管道和第二 管道与第一空腔内的第一张夏组麵粒灰岩层相连通；
[0013] 设置于所述的第Ξ供水瓶内的供试液为奥陶纪灰岩岩溶水，且所述的第Ξ供水瓶 通过第Ξ管道与第一空腔内的第一奥陶纪白云质灰岩层相连通；
[0014] 设置于所述的第四供水瓶内的供试液为地表水或污水，且设置于所述的第四供水 瓶上的第四管道位于所述渗流槽的上方，所述的第四管道的侧壁上设置有若干个漏水孔；
[0015] 所述第一供水瓶、第二供水瓶、第Ξ供水瓶和第四供水瓶上分别设置有溢流口；
[0016] 所述的第一管道、第二管道、第Ξ管道和第四管道上分别设置有阀口和流量计；
[0017] 所述的盖板上设置有抽水管，且所述抽水管的底端与所述第Ξ隔水层的上表面相 接触，所述的抽水管的上端与水累相连，所述抽水管的下半段设置有若干个漏水孔，且所述 的抽水管上设置有漏水孔的部分的外侧包裹有滤网；
[0018] 所述渗流槽的后端分别设置有呈L型的第一取水管、第二取水管和第Ξ取水管，且 所述的第一取水管、第Ξ取水管和第一取水管的上端分别与所述渗流槽的后端平齐；
[0019] 所述的第Ξ取水管和第一取水管的下端分别与渗流槽的底面相接触，上设置有若 干个漏水孔，且所述的第一取水管的位于第Ξ张夏组麵粒灰岩层内的部分的外部包覆有滤 网，所述第Ξ取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第Ξ取水管的 位于渗流槽内的部分的外部包裹有滤网；
[0020] 所述的第二取水管的底部与所述的第Ξ隔水层的上表面相接触，所述第二取水管 的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第二取水管的位于渗流槽内的部分 的外部包裹有滤网；
[0021] 所述的第一取水管、第二取水管和第Ξ取水管上分别设置有刻度和阀口；
[0022] 所述的渗流槽上分别设置有第一测压管、第二测压管、第Ξ测压管、第四测压管、 第五测压管、第六测压管、第屯测压管、第八测压管；
[0023] 所述的第一测压管和第Ξ测压管分别与所述的第一张夏组麵粒灰岩层的前、后两 端相连通，所述的第二测压管和第四测压管分别与所述的第一奥陶纪白云质灰岩层的前、 后两端相连通，所述的第五测压管和第屯测压管分别与所述的第Ξ张夏组麵粒灰岩层的 前、后两端相连通，所述的第六测压管和第八测压管分别与所述的第Ξ奥陶纪白云质灰岩 层的前、后两端相连通；
[0024] 所述的第一测压管、第二测压管、第Ξ测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压 管、第屯测压管、第八测压管的上端均高于相应位置渗流槽的上端，下端分别设置有取水 口，所述的取水口上设置有阀口。
[0025] 进一步地，所述渗流槽的前端的高度为160cm，所述渗流槽前端的宽度为80cm，所 述渗流槽后端的高度为100cm，所述渗流槽后端的宽度为30cm，所述渗流槽的长度为200cm;
[0026] 两个所述的格栅板向后上方倾斜，且所述的格栅板与渗流槽底面的倾斜角度为 75°，位于前端的格栅板的下端与渗流槽前端之间的距离为100cm，位于后端的格栅板的下 端与渗流槽前端之间的距离为110cm;
[0027] 所述第四管道的长度为30cm;
[0028] 所述的第一供水瓶、第二供水瓶和第四供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为 170cm，所述的第Ξ供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为150cm;
[0029] 所述的抽水管的长度为60cm，直径15mm，且所述抽水管的轴线位于所述渗流槽的 对称面内，所述抽水管到渗流槽前端之间的距离为150cmm;
[0030] 所述的第Ξ管道的直径为所述的第一管道、第二管道和第四管道直径的2倍；
[0031] 所述的第一张夏组麵粒灰岩层的厚度为20畑1，所述的第一隔水层的厚度为20畑1， 所述的第一奥陶纪白云质灰岩层从所述第一隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端；
[0032] 所述的第Ξ张夏组麵粒灰岩层的厚度为40畑1，所述的第Ξ隔水层的厚度为20畑1， 所述的第Ξ奥陶纪白云质灰岩层从所述第Ξ隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端；
[0033] 所述漏水孔的直径为2mm，且位于所述的格栅板上的相邻漏水孔之间的间距为 5cm，所述的滤网为80目。
[0034] 进一步地，所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层中砂、细砂和上层中砂，且 所述的下层中砂的厚度为30cm，所述的细砂的厚度为20cm，所述的上层中砂从所述细砂的 下表面延伸至渗流槽的顶端。
[0035] 进一步地，所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层细砂、粉砂和上层细砂，且 所述的下层细砂的厚度为30cm，所述的粉砂的厚度为20cm，所述的上层细砂从所述细砂的 下表面延伸至渗流槽的顶端。
[0036] 进一步地，所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层粉±、粉质粘±和上层粉 ±，且所述的下层粉±的厚度为30cm，所述的粉质粘±的厚度为20cm，所述的上层粉±从所 述细砂的下表面延伸至渗流槽的顶端。
[0037] 进一步地，所述的渗流槽、抽水管、第二取水管、第Ξ取水管和第一取水管均采用 透明的有机玻璃制作而成，且所述的渗流槽采用双层有机玻璃制作而成，所述的第一测压 管、第二测压管、第Ξ测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第屯测压管、第八测压 管均采用医用软管制作而成。
[0038] 进一步地，所述的第一供水瓶、第二供水瓶、第Ξ供水瓶和第四供水瓶的下方分别 设置有升降台。
[0039] 岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟方法，包括W下步骤：
[0040] 第一步，制备供试液和渗流介质，具体为，
[0041] al、分别将张夏组麵粒灰岩、页岩、奥陶纪白云质灰岩敲击破碎，使粒径为2mm- 3mm，然后将粉质粘±与页岩碎石按照3:7混合，依次将张夏组麵粒灰岩、页岩与粉质粘±混 合±、奥陶纪白云质灰岩按照规定的高度填装，然后将中砂和细砂按照规定的高度填装到 两个格栅板之间；
[0042] a2、将张夏组石灰岩岩溶水、地表水、奥陶纪灰岩岩溶水和污水分别用0.45um微孔 滤膜过滤除杂；
[0043] 第二步，按照图1至图7所示的模拟装置结构示意图，组装实验装置，关闭所有阀 Π ，并在第一供水瓶内设置张夏组石灰岩岩溶水，第二供水瓶内设置地表水，第Ξ供水瓶内 设置奥陶纪灰岩岩溶水，第四供水瓶内设置地表水；
[0044] 第Ξ步，模拟分析排泄区补给来源的混合比，具体操作如下：
[0045] b 1、打开第一供水瓶的阀口向渗流槽内供水，流量为Q1，直至渗流槽中水面高度达 到40cm，关闭第一供水瓶阀口；
[0046] b2、打开第Ξ供水瓶的阀口向渗流槽内供水，流量为Q3，直至渗流槽中水面高度达 到100cm，再打开第一供水瓶的阀口，此时，第一供水瓶、第Ξ供水瓶同时供水；
[0047] b3、打开第二取水管和第一取水管的阀口，观察第二取水管和第一取水管中水位 高度，如果第一取水管水位高度低于第二取水管水位高度，那么减小第Ξ供水瓶的流量，增 大第一供水瓶的流量，使第二取水管和第一取水管同时有渗流液流出，并记录此时第一供 水瓶的流量为Q1/，第Ξ供水瓶的流量为Q3/ ;
[0048] b4、继续增大第Ξ供水瓶的流量，直至渗流槽中潜水水位高度接近断裂带上端高 度，然后观测各个测压管的水位，并每隔30分钟观测第二取水管和第一取水管的流量，登记 水位、流量和观测时间，直至水位、流量基本稳定；
[0049] b5、打开第Ξ取水管的阀口，同时再加大第Ξ供水瓶的流量，使渗流槽中潜水位稳 定在步骤b4的高度上，保持渗流槽上方断裂带处无潜水溢出，然后每隔30分钟观测各个取 水管的流量，同时观测各个测压管的水位，直至水位、流量稳定；
[0050] 第四步，模拟分析不同含水层获得外界补给后的岩溶水系统排泄区地下水来源混 合比的变化，奥陶纪岩溶水系统被人为污水泄漏污染后不同含水系统排泄区水质变异数 据，W及被污染的双岩溶水系统自身修复能力，具体操作如下：
[0化1 ] C1、测定第一、Ξ供水瓶的电导率、溫度、PH W及N03-、S〇42-、化-、肥化-、r、Na+、Cr6+、 Ca2+、Mg2+浓度的初始值，同时，对Q1、Q3进行计量；
[0052] c2、打开第一供水瓶和第Ξ供水瓶的阀口，并使第一供水瓶和第Ξ供水瓶的流量 与步骤b3中的流量相同，分别为Q1/和Q3/，待各个测压管的水位稳定后，每隔120min观测各 个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔2小 时测定各个取水管渗出液的N03-、S042-、CL-、HC03-、K\Na\Cr6\Ca 2\Mg2+离子的浓度，并记 录取样时间和测试结果，渗出液取样观测时间持续36小时；
[0053] c3、36小时后，调整阀口，并通过流量计计量，使第一供水瓶的流量减小5%，打开 第二供水瓶的阀口，并保持其流量等于第一供水瓶的减小的流量，每隔120min观测各个测 压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔1小时测 定各个取水管的渗出液的^3-、5〇42-、化-、肥〇3-、1(\化\化6\〔曰2\1旨 2+离子的浓度，记录取 样时间和测试结果，观测时间持续36小时；
[0054] c4、36小时后，调整阀口，并通过流量计计量，使第Ξ供水瓶的流量减小5%，打开 第四供水瓶阀口，并第四供水瓶的流量等于第Ξ供水瓶的减小的流量，每隔120min观测各 个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔1小 时测定各个取水管的渗出液的^)3-、5〇42-、化-、肥〇3-、1(\化+、化6+、化 2+、1旨2+的浓度，记录取 样时间和测试结果，取样观测时间持续48小时；
[0055] c5、48小时后，保持第四供水瓶的流量不变，将第四供水瓶的供试液更换为常见的 含铭的污水，浓度为Co,每隔120min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管的 渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔1小时测定各个取水管的渗出液的N03\ S042\ C[、 肥03-、Κ+、化+、化6+Xa2+、Mg2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果取样观测持续时间48小 时；
[0056] c6、48小时后，关闭第二、四供水瓶的阀口，并使第一供水瓶和第Ξ供水瓶的流量 与步骤b3中的流量相同，分别为Q1/和Q3/，每隔120min观测各个测压管的水位，每隔30min 巧憶各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔1小时测定各个取水管的渗出液 的N03-、S〇42-、化-、肥〇3-、K+、化+、Cr6\ Ca2+、Mg2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果，渗出 液取样观测时间持续48小时；
[0化7] c7、分别调整第一供水瓶和第Ξ供水瓶的减少比例为10%、15%、20%和25%，然 后重复c3-c6的操作；
[0058] 第五步，模拟人工干预快速修复双岩溶水系统污染
[0059] dl、开启水累，抽水流量0.3升/分钟，抽水持续24小时；
[0060] d2、在水累抽水的同时，每隔30min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取 水管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔30分钟测定各个取水管的渗出液的MV、 s〇42-、化-、肥〇3-、Κ+、化+、化6+、化2+、1旨 2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果；
[0061 ] d3、分别改变水累的抽水流量为0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.2升/分钟，然后重复dl 和d2的操作；
[0062] 第六步，模拟断裂带对双岩溶水系统排泄区地下水补给混合比及水质污染的影 响，具体操作为:更换栅格板内的填装材料，
[0063] el、将步骤al中的细砂改为粉砂，同时将中砂改为细砂，然后重复第四步和第五步 的操作；
[0064] e2、将步骤el中的粉砂改为粉质粘±，同时将细砂改为粉±，然后重复第四步和第 五步的操作。
[0065] 本发明的有益效果是：
[0066] 1、可W研究复杂地质条件下岩溶大泉的形成机理及其补给来源混合比。
[0067] 2、可W模拟双岩溶水系统的污染过程及双岩溶水系统污染修复效果，确定污染修 复井的最优化排水量。
[0068] 3、可W探究双岩溶水系统的水文地球化学作用过程。
[0069] 4、可W探究断裂带对双岩溶水系统水循环交替强度的控制作用。
[0070] 5、通过模拟装置模拟岩溶双含水系统水循环过程，岩溶大泉流量衰变过程，W及 岩溶含水系统污染的控制，为大型岩溶水水源地资源枯竭、岩溶塌陷、岩溶水质污染、岩溶 大泉景观消亡等问题的探究提供理论依据。
[0071] 6、可W用于教育教学。
【附图说明】
[0072] 图1为模拟装置的立体结构示意图（不含渗流介质）；
[0073] 图2为图1中A部分的放大结构示意图；
[0074] 图3为图1中B部分的放大结构示意图；
[0075] 图4为模拟装置中供水部、渗流部和抽水管的位置关系和结构示意图；
[0076] 图5为模拟装置中测压部与渗流部的位置关系和结构示意图；
[0077] 图6为取水部的结构示意图；
[0078] 图7为模拟装置的俯视图（不含供水部和渗流介质）。
[0079] 图中：1-供水部，11-第一供水瓶，111-第一管道，12-第二供水瓶，121-第二管道， 13-第立供水瓶，131-第立管道，14-第四供水瓶，141-第四管道，2-渗流部，21-渗流槽，22- 格栅板，23-第一空腔，24-第二空腔，25-第Ξ空腔，26-盖板，271-第一张夏组麵粒灰岩层， 272-第一隔水层，273-第一奥陶纪白云质灰岩层，281-下层中砂，282-细砂，283-上层中砂， 291-第Ξ张夏组麵粒灰岩层，292-第Ξ隔水层，293-第Ξ奥陶纪白云质灰岩层，3-抽水管， 4-测压部，41-第一测压管，42-第二测压管，43-第Ξ测压管，44-第四测压管，45-第五测压 管，46-第六测压管，47-第屯测压管，48-第八测压管，5-取水部，51-第一取水管，52-第二取 水管，53-第Ξ取水管，6-阀口，7-流量计。
【具体实施方式】
[0080] 实施例一
[0081] 为了方便描述，现定义坐标系如图1所示。
[0082] 如图1所示，岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置包括供水部1、渗流部2、 测压部4和取水部5。
[0083] 如图3和图4所示，所述的渗流部2包括呈模形的上端半封闭的渗流槽21，材料为双 层有机玻璃。所述渗流槽21的内部平行设置有两个格栅板22,两个所述的格栅板22向后上 方倾斜，所述的格栅板22上均布设置有若干个漏水孔，且所述的格栅板22的外侧包裹有80 目的滤网。作为一种【具体实施方式】，本实施例中，所述渗流槽21的前端的沿上下方向的高度 为160畑1，所述渗流槽21前端的沿左右方向的宽度为80畑1，所述渗流槽21后端的沿上下方向 的高度为100cm，所述渗流槽21后端的沿左右方向的宽度为30cm，所述渗流槽21沿前后方向 的长度为200cm，所述的格栅板22与渗流槽21底面的倾斜角度为75°，位于前端的格栅板22 的下端与渗流槽21前端之间的距离为100cm，位于后端的格栅板22的下端与渗流槽21前端 之间的距离为110cm，所述漏水孔的直径为2mm，且相邻的漏水孔之间的间距为5畑1。两个所 述的格栅板22将所述渗流槽21的内部区域分割为Ξ个空腔，其中位于前端的格栅板22与渗 流槽21之间的空间为第一空腔23,两个所述的格栅板22之间的空间为第二空腔24,位于后 端的所述格栅板22与渗流槽21之间的空间为第Ξ空腔25。
[0084] 所述的第一空腔23内从下往上依次设置有第一张夏组麵粒灰岩层271、第一隔水 层272和第一奥陶纪白云质灰岩层273,其中所述的第一张夏组麵粒灰岩层271用于模拟张 夏组灰岩承压含水系统，所述的第一奥陶纪白云质灰岩层273用于模拟潜水含水系统。作为 一种【具体实施方式】，本实施例中，所述的第一张夏组麵粒灰岩层271的厚度为20cm，所述的 第一隔水层272的厚度为20cm，所述的第一奥陶纪白云质灰岩层273从所述第一隔水层272 的上表面延伸至渗流槽21的顶端。所述的第二空腔24内从下往上依次设置有下层中砂281、 细砂282和上层中砂283,用于模拟断裂带。作为一种【具体实施方式】，本实施例中，所述的下 层中砂281的厚度为30cm，所述的细砂282的厚度为20cm，所述的上层中砂283从所述细砂 282的下表面延伸至渗流槽21的顶端。所述的第Ξ空腔25内从下往上依次设置有第Ξ张夏 组麵粒灰岩层291、第Ξ隔水层292和第Ξ奥陶纪白云质灰岩层293,其中所述的第Ξ张夏组 麵粒灰岩层291用于模拟承压含水系统，所述的第Ξ奥陶纪白云质灰岩层293用于模拟潜水 含水系统。作为一种【具体实施方式】，本实施例中，所述的第Ξ张夏组麵粒灰岩层291的厚度 为40cm，所述的第Ξ隔水层292的厚度为20cm，所述的第Ξ奥陶纪白云质灰岩层293从所述 第Ξ隔水层292的上表面延伸至渗流槽21的顶端。在运里所述的第一张夏组麵粒灰岩层271 和第Ξ张夏组麵粒灰岩层291，第一隔水层272和第Ξ隔水层292,第一奥陶纪白云质灰岩层 273和第Ξ奥陶纪白云质灰岩层293W及上层中砂283和下层中砂281仅是为了区分，实际上 是相同的介质。作为一种【具体实施方式】，本实施例中，所述的第一隔水层272和第Ξ隔水层 292均采用粉质粘±和页岩碎屑混合而成，且二者混合比例为3:7。如图3和图7所示，所述的 第一空腔23和第二空腔24的上方设置有盖板26。
[0085] 如图2和图4所示，所述的供水部1包括第一供水瓶11、第二供水瓶12、第Ξ供水瓶 13和第四供水瓶14。设置于所述的第一供水瓶11内的供试液为取自野外机井抽取的张夏组 石灰岩岩溶水，设置于所述的第二供水瓶12内的供试液为雨水或是地表水，且所述的第一 供水瓶11和第二供水瓶12分别通过第一管道111和第二管道121与第一空腔23内的第一张 夏组麵粒灰岩层271相连通，其中第一供水瓶11用于模拟下层张夏岩溶水系统的侧向径流 补给，第二供水瓶12用于模拟张夏岩溶水系统接收外界补给。设置于所述的第Ξ供水瓶13 内的供试液为取自野外机井抽取的奥陶纪灰岩岩溶水，且所述的第Ξ供水瓶13通过第Ξ管 道131与第一空腔23内的第一奥陶纪白云质灰岩层273相连通，用于模拟上层岩溶水系统的 侧向径流补给。设置于所述的第四供水瓶14内的供试液为雨水、地表水或污水，且设置于所 述的第四供水瓶14上的第四管道141位于所述渗流槽21的上方，所述的第四管道141的侧壁 上设置有若干个漏水孔，作为一种【具体实施方式】，本实施例中所述第四管道141的长度为 30cm。当所述的第四供水瓶14内的供试液为雨水或地表水时，模拟降水(河水)补给上部潜 水含水层；当所述的第四供水瓶14内的供试液为污水时，模拟排污沟渠造成的污废水渗漏 补给。进一步地，为了保证断裂带处的水不会从断裂带上方溢出，所述第一供水瓶11、第二 供水瓶12、第Ξ供水瓶13和第四供水瓶14上分别设置有溢流口控制供水水头，且所述的第 一供水瓶11、第二供水瓶12、第Ξ供水瓶13和第四供水瓶14的下方分别设置有升降台（图中 未示出）微调供水水头，所述的升降台采用现有技术中的升降台即可，在此不再寶述。作为 一种【具体实施方式】，本实施例中，所述的第一供水瓶11、第二供水瓶12和第四供水瓶14的溢 流口距渗流槽21底部的高度为170cm，所述的第Ξ供水瓶13的溢流口距渗流槽21底部的高 度为150cm。进一步地，由于奥陶纪白云质灰岩岩溶水补给量大，因此所述第Ξ管道131的直 径大于所述的第一管道111、第二管道121和第四管道141。作为一种【具体实施方式】，本实施 例中，所述的第Ξ管道131的直径为所述的第一管道111、第二管道121和第四管道141直径 的2倍。进一步地，所述的第一管道111、第二管道121、第Ξ管道131和第四管道141上分别设 置有阀口 6和流量计7。
[0086] 水环境质量恶化是目前普遍性问题，为修复人为因素造成的地下水污染，在如图4 和图7所示，所述的盖板26上设置有抽水管3,且所述抽水管3的底端与所述第Ξ隔水层292 的上表面相接触，所述的抽水管3的上端与水累相连，作为一种【具体实施方式】，本实施例中 所述的水累采用WQY300型微型水累，抽水最大吸程2米，接管均使用内孔为05 mm的柔软胶 管。所述抽水管3的下半段设置有若干个漏水孔，且所述的抽水管3上设置有漏水孔的部分 的外侧包裹有80目的滤网。作为一种【具体实施方式】，本实施例中所述的抽水管3的长度为 60cm，直径15mm，且所述抽水管3的轴线位于所述渗流槽21的对称面内，所述抽水管3到渗流 槽21前端之间的距离为150cmm，所述漏水孔的直径为2mm。
[0087] 如图1和图6所示，所述渗流槽21的后端设置有Ξ个呈L型的取水管，分别为第二取 水管52、第Ξ取水管53和第一取水管51，且所述的第二取水管52、第Ξ取水管53和第一取水 管51的上端分别与所述渗流槽21的后端平齐。其中所述的第Ξ取水管53和第一取水管51的 下端分别与渗流槽21的底面相接触，所述的第一取水管51的位于第Ξ张夏组麵粒灰岩层 291内的部分上设置有若干个孔径为2mm的漏水孔，且其外部包覆有80目的滤网，用于模拟 承压岩溶水系统排泄泉;所述第Ξ取水管53的整个位于渗流槽21内的部分上设置有若干个 孔径为2mm的漏水孔，且其外部包裹有80目的滤网，用于模拟双岩溶水系统排泄泉。所述的 第二取水管52的底部与所述的第Ξ隔水层292的上表面相接触，所述第二取水管52的整个 位于渗流槽21内的部分上设置有若干个孔径为2mm的漏水孔，且其外部包裹有80目的滤网， 用于模拟潜水岩溶水系统排泄泉。进一步地，所述的第二取水管52、第Ξ取水管53和第一取 水管51上分别设置有刻度和阀口6,运样，在实验的过程中，所述的第二取水管52、第Ξ取水 管53和第一取水管51还可W当测压管用。
[0088] 为了方便观测随着水流距离的增大水头的变化，W及断裂带对水头的影响，如图5 所示，所述的渗流槽21上分别设置有第一测压管41、第二测压管42、第Ξ测压管43、第四测 压管44、第五测压管45、第六测压管46、第屯测压管47、第八测压管48。其中所述的第一测压 管41和第Ξ测压管43分别与所述的第一张夏组麵粒灰岩层271的前、后两端相连通，所述的 第二测压管42和第四测压管44分别与所述的第一奥陶纪白云质灰岩层273的前、后两端相 连通，所述的第五测压管45和第屯测压管47分别与所述的第Ξ张夏组麵粒灰岩层291的前、 后两端相连通，所述的第六测压管46和第八测压管48分别与所述的第Ξ奥陶纪白云质灰岩 层293的前、后两端相连通。进一步地，所述的第一测压管41、第二测压管42、第Ξ测压管43、 第四测压管44、第五测压管45、第六测压管46、第屯测压管47、第八测压管48的上端均高于 相应位置渗流槽21的上端，下端分别设置有取水口，所述的取水口上设置有阀口 6。运样就 可W对不同位置的液体进行采样。
[0089] 作为一种【具体实施方式】，本实施例中，所述的渗流槽21、抽水管3、第二取水管52、 第Ξ取水管53和第一取水管51均采用透明的有机玻璃制作而成。所述的第一测压管41、第 二测压管42、第Ξ测压管43、第四测压管44、第五测压管45、第六测压管46、第屯测压管47、 第八测压管48均采用医用软管制作而成。
[0090] 实施例二
[0091] 所述的第二空腔24内从下往上依次设置有下层细砂282、粉砂和上层细砂282,用 于模拟断裂带，其余结构同实施例一。
[0092] 实施例Ξ
[0093] 所述的第二空腔24内从下往上依次设置有下层粉±、粉质粘±和上层粉±，用于 模拟断裂带，其余结构同实施例一。
[0094] 岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置及模拟方法包括W下几个步骤：
[00M]第一步，制备供试液和渗流介质，具体为，
[0096] al、分别将张夏组麵粒灰岩、页岩、奥陶纪白云质灰岩敲击破碎，使粒径为2mm- 3mm，然后将粉质粘±与页岩碎石按照3:7混合，依次将张夏组麵粒灰岩、页岩与粉质粘±混 合±、奥陶纪白云质灰岩按照规定的高度填装，然后将中砂和细砂282按照规定的高度填装 到两个格栅板22之间；
[0097] a2、将张夏组石灰岩岩溶水、地表水、奥陶纪灰岩岩溶水和污水分别用0.45um微孔 滤膜过滤除杂。
[0098] 第二步，按照图1至图7所示的模拟装置结构示意图，组装实验装置，关闭所有阀口 6，并在第一供水瓶11内设置张夏组石灰岩岩溶水，第二供水瓶12内设置地表水，第Ξ供水 瓶13内设置奥陶纪灰岩岩溶水，第四供水瓶14内设置地表水。
[0099] 第Ξ步，模拟分析排泄区补给来源的混合比，具体操作如下：
[0100] b 1、打开第一供水瓶11的阀口 6向渗流槽21内供水，流量为Q1，直至渗流槽21中水 面高度达到40cm，关闭第一供水瓶11阀口 6;
[0101 ] b2、打开第Ξ供水瓶13的阀口 6向渗流槽21内供水，流量为Q3，直至渗流槽21中水 面高度达到100cm，再打开第一供水瓶11的阀口 6,此时，第一供水瓶11、第Ξ供水瓶13同时 供水；
[0102] b3、打开第二取水管52和第一取水管51的阀口 6,观察第二取水管52和第一取水管 51中水位高度，如果第一取水管51水位高度低于第二取水管52水位高度，那么减小第Ξ供 水瓶13的流量，增大第一供水瓶11的流量，使第二取水管52和第一取水管51同时有渗流液 流出，并记录此时第一供水瓶11的流量为Q1/，第Ξ供水瓶13的流量为Q3/ ;
[0103] b4、继续增大第Ξ供水瓶13的流量，直至渗流槽21中潜水水位高度接近断裂带上 端高度，然后观测各个测压管的水位，并每隔30分钟观测第二取水管52和第一取水管51的 流量，登记水位、流量和观测时间，直至水位、流量基本稳定；
[0104] b5、打开第Ξ取水管53的阀口6,同时再加大第Ξ供水瓶13的流量，使渗流槽21中 潜水位稳定在步骤b4的高度上，保持渗流槽21上方断裂带处无潜水溢出，然后每隔30分钟 观测各个取水管的流量，同时观测各个测压管的水位，直至水位、流量稳定。
[0105] 第四步，模拟分析不同含水层获得外界补给后的岩溶水系统排泄区地下水来源混 合比的变化，奥陶纪岩溶水系统被人为污水泄漏污染后不同含水系统排泄区水质变异数 据，W及被污染的双岩溶水系统自身修复能力，具体操作如下：
[0106] C1、测定第一、Ξ供水瓶的电导率、溫度、PH W及N03-、S〇42-、化-、肥化-、r、Na+、Cr6+、 Ca2+、Mg2+浓度的初始值，同时，对Q1、Q3进行计量；
[0107] c2、打开第一供水瓶11和第Ξ供水瓶13的阀口 6,并使第一供水瓶11和第Ξ供水瓶 13的流量与步骤b3中的流量相同，分别为Q1/和Q3/，待各个测压管的水位稳定后，每隔 120min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、 PH值，每隔2小时测定各个取水管渗出液的N03-、S042-、化-、肥〇3-、Κ\化\Cr6\Ca 2+、Mg2+离子 的浓度，并记录取样时间和测试结果，渗出液取样观测时间持续36小时；
[0108] c3、36小时后，调整阀口6，并通过流量计7计量，使第一供水瓶11的流量减小5%， 打开第二供水瓶12的阀口 6,并保持其流量等于第一供水瓶11的减小的流量，每隔120min观 测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、K1值，每 隔1小时测定各个取水管的渗出液的N03-、S〇42-、CL-、HC03-、K+、Na\ Cr 6+、Ca2\ Mgh离子的浓 度，记录取样时间和测试结果，观测时间持续36小时；
[0109] c4、36小时后，调整阀口6，并通过流量计7计量，使第S供水瓶13的流量减小5%， 打开第四供水瓶14阀口 6,并第四供水瓶14的流量等于第Ξ供水瓶13的减小的流量，每隔 120min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、 PH值，每隔1小时测定各个取水管的渗出液的N〇3-、S〇42-、CL-、HC〇3-、K+、rfe+、Cr 6+、Ca2+、Mg2^ 浓度，记录取样时间和测试结果，取样观测时间持续48小时；
[0110] c5、48小时后，保持第四供水瓶14的流量不变，将第四供水瓶14的供试液更换为常 见的含铭的污水，浓度为Co,每隔120min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取水 管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔1小时测定各个取水管的渗出液的N03\ S042\ 化-、肥〇3-、Κ\化+、化6+、化2+、Mg2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果取样观测持续时间 48小时；
[0111] c6、48小时后，关闭第二、四供水瓶的阀口 6,并使第一供水瓶11和第Ξ供水瓶13的 流量与步骤b3中的流量相同，分别为Q1/和Q3/，每隔120min观测各个测压管的水位，每隔 30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔1小时测定各个取水管的 渗出液的N03-、S042-、CL-、HC03-、K\Na\Cr6\Ca2\Mg 2+离子的浓度，记录取样时间和测试结 果，渗出液取样观测时间持续48小时；
[0112] c7、分别调整第一供水瓶11和第Ξ供水瓶13的减少比例为10 %、15 %、20 %和 25%，然后重复c3-c6的操作。
[0113] 第五步，模拟人工干预快速修复双岩溶水系统污染
[0114] dl、开启水累，抽水流量0.3升/分钟，抽水持续24小时；
[0115] d2、在水累抽水的同时，每隔30min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取 水管的渗出水的体积、电导率、溫度、PH值，每隔30分钟测定各个取水管的渗出液的MV、 s〇42-、化-、肥〇3-、Κ+、化+、化6+、化2+、1旨 2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果；
[0116] d3、分别改变水累的抽水流量为0.4、0.5、0.6、08、1.0、1.2升/分钟，然后重复(11和 d2的操作。
[0117] 第六步，模拟断裂带对双岩溶水系统排泄区地下水补给混合比及水质污染的影 响，具体操作为:更换栅格板内的填装材料，
[0118] el、将步骤al中的细砂282改为粉砂，同时将中砂改为细砂282,然后重复第四步和 第五步的操作；
[0119] e2、将步骤el中的粉砂改为粉质粘±，同时将细砂282改为粉±，然后重复第四步 和第五步的操作。
[0120] 第屯步，对实验数据进行分析
[0121] fl、判别地层与断裂带导水能力，计算排泄区地下水的补给混合比例；
[0122] 通过步骤b4、b5和步骤c3、c4、c5观测的水位和流量，计算双岩溶含水系统排泄区 补给来源的混合比，其关系表达式如下：
[0123]
[0124] 式中，91、92、93、94分别为第一、二、^、四供水瓶的流量，(1113/3);
[0125] S1、S2、S3分别为第一、二、Ξ取水管的流量(m^/s);
[01%] A1、A2为下、上含水系统过流断面面积(m2);
[0127] L3-4、L7-8为第五测压管45与第屯测压管47、第六测压管46与第八测压管48之间 的距离(m);
[012引 丫 1、丫 2、丫 3、丫 4分别为Q1、Q2、Q3、Q4对第一取水管51流量的补给比例（％);
[01巧]化、的、盼、Μ分别为Q1、Q2、Q3、Q4对第二取水管52流量的补给比例（％);
[0130] Κ1、Κ2为下、上含水系统的渗透系数(m/d);
[0131] f2、根据步骤cl-(：7得到的渗出水的电导率、溫度、PH和步骤el得到的不同时间的 双含水系统石灰岩的渗透系数，绘制渗透系数、电导率、水溫历时关系曲线。
[Om] f3、根据步骤〇1-扣得到的双岩溶水系统中潜水、承压水、混合水渗出液中K+Xa2+、 化+、Cr6+、Mg2\CL-、N03-、S〇42-、HC03-的离子浓度，绘制离子浓度历时变化曲线，掲示泉水不 同补给来源的混合比。
[0133] f4、根据步骤cl-c7得到的双岩溶水系统中潜水、承压水、混合水渗出液中S〇42^、 Ca2+、化-、K+、Na+、HC03-、Mg2+的离子浓度，通过piperミ线图、p虹eeqc模拟软件模拟双岩溶水 含水系统随时间所发生的混合作用、离子交换作用、吸附作用；
[0134] 巧、根据步骤C1 -八得到渗出液中水溫、PH、化-、N03-、S〇42-、肥〇3-、K+、Ca2+、Na+、Cr 6+、 Mg2+的离子浓度，计算双岩溶水系统中矿物相对地下水饱和状态的判断；
[0135] f6、根据步骤c5-c6得到的不同时间的渗出水中Cr6+离子的浓度，从而为分析Cr6+ 污染物迁移机理提供依据。
[0136] f7、根据步骤c5得到的不同时间的渗出水中Cr6+离子的浓度历时曲线，计算水文地 质参数，进行地下水污染预测。
[0137] f8、根据步骤(11、(12、(13、61和62取得的各个取水管的渗出液的水质资料可^判别 抽水井不同抽水量Q的修复效果，进而确定最优抽水量。
【主权项】
1.岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，包括供水部、渗流部、测压部和取水 部，其特征在于:所述的渗流部包括呈楔形的渗流槽，所述渗流槽的内部平行设置有两个格 栅板，所述的格栅板上均布设置有若干个漏水孔，且所述的格栅板的外侧包裹有滤网； 两个所述的格栅板将所述渗流槽的内部区域从前到后依次分割为第一空腔、第二空腔 和第三空腔； 所述的第一空腔内从下往上依次设置有第一张夏组鮞粒灰岩层、第一隔水层和第一奥 陶纪白云质灰岩层，所述的第三空腔内从下往上依次设置有第三张夏组鮞粒灰岩层、第三 隔水层和第三奥陶纪白云质灰岩层； 所述的第一隔水层和第三隔水层均采用粉质粘土和页岩碎肩混合而成，且二者混合比 例为3:7; 所述的第一空腔和第二空腔的上方设置有盖板； 所述的供水部包括第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶； 设置于所述的第一供水瓶内的供试液为张夏组石灰岩岩溶水，设置于所述的第二供水 瓶内的供试液为地表水，且所述的第一供水瓶和第二供水瓶分别通过第一管道和第二管道 与第一空腔内的第一张夏组鮞粒灰岩层相连通； 设置于所述的第三供水瓶内的供试液为奥陶纪灰岩岩溶水，且所述的第三供水瓶通过 第三管道与第一空腔内的第一奥陶纪白云质灰岩层相连通； 设置于所述的第四供水瓶内的供试液为地表水或污水，且设置于所述的第四供水瓶上 的第四管道位于所述渗流槽的上方，所述的第四管道的侧壁上设置有若干个漏水孔； 所述第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶上分别设置有溢流口； 所述的第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上分别设置有阀门和流量计； 所述的盖板上设置有抽水管，且所述抽水管的底端与所述第三隔水层的上表面相接 触，所述的抽水管的上端与水栗相连，所述抽水管的下半段设置有若干个漏水孔，且所述的 抽水管上设置有漏水孔的部分的外侧包裹有滤网； 所述渗流槽的后端分别设置有呈L型的第一取水管、第二取水管和第三取水管，且所述 的第一取水管、第三取水管和第一取水管的上端分别与所述渗流槽的后端平齐； 所述的第三取水管和第一取水管的下端分别与渗流槽的底面相接触，上设置有若干个 漏水孔，且所述的第一取水管的位于第三张夏组鮞粒灰岩层内的部分的外部包覆有滤网， 所述第三取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第三取水管的位于 渗流槽内的部分的外部包裹有滤网； 所述的第二取水管的底部与所述的第三隔水层的上表面相接触，所述第二取水管的位 于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第二取水管的位于渗流槽内的部分的外 部包裹有滤网； 所述的第一取水管、第二取水管和第三取水管上分别设置有刻度和阀门； 所述的渗流槽上分别设置有第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五 测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管； 所述的第一测压管和第三测压管分别与所述的第一张夏组鮞粒灰岩层的前、后两端相 连通，所述的第二测压管和第四测压管分别与所述的第一奥陶纪白云质灰岩层的前、后两 端相连通，所述的第五测压管和第七测压管分别与所述的第三张夏组鮞粒灰岩层的前、后 两端相连通，所述的第六测压管和第八测压管分别与所述的第三奥陶纪白云质灰岩层的 前、后两端相连通； 所述的第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、 第七测压管、第八测压管的上端均高于相应位置渗流槽的上端，下端分别设置有取水口，所 述的取水口上设置有阀门。2. 根据权利要求1所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于:所 述渗流槽的前端的高度为160 cm，所述渗流槽前端的宽度为80cm，所述渗流槽后端的高度为 100cm，所述渗流槽后端的宽度为30cm，所述渗流槽的长度为200cm; 两个所述的格栅板向后上方倾斜，且所述的格栅板与渗流槽底面的倾斜角度为75°，位 于前端的格栅板的下端与渗流槽前端之间的距离为l〇〇cm，位于后端的格栅板的下端与渗 流槽前端之间的距离为110cm; 所述第四管道的长度为30cm; 所述的第一供水瓶、第二供水瓶和第四供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为170cm， 所述的第三供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为150cm; 所述的抽水管的长度为60cm，直径15mm，且所述抽水管的轴线位于所述渗流槽的对称 面内，所述抽水管到渗流槽前端之间的距离为150cmm; 所述的第三管道的直径为所述的第一管道、第二管道和第四管道直径的2倍； 所述的第一张夏组鮞粒灰岩层的厚度为20cm，所述的第一隔水层的厚度为20cm，所述 的第一奥陶纪白云质灰岩层从所述第一隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端； 所述的第三张夏组鮞粒灰岩层的厚度为40cm，所述的第三隔水层的厚度为20cm，所述 的第三奥陶纪白云质灰岩层从所述第三隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端； 所述漏水孔的直径为2mm，且位于所述的格栅板上的相邻漏水孔之间的间距为5cm，所 述的滤网为80目。3. 根据权利要求2所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于:所 述的第二空腔内从下往上依次设置有下层中砂、细砂和上层中砂，且所述的下层中砂的厚 度为30cm，所述的细砂的厚度为20cm，所述的上层中砂从所述细砂的下表面延伸至渗流槽 的顶端。4. 根据权利要求2所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于:所 述的第二空腔内从下往上依次设置有下层细砂、粉砂和上层细砂，且所述的下层细砂的厚 度为30cm，所述的粉砂的厚度为20cm，所述的上层细砂从所述细砂的下表面延伸至渗流槽 的顶端。5. 根据权利要求2所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于:所 述的第二空腔内从下往上依次设置有下层粉土、粉质粘土和上层粉土，且所述的下层粉土 的厚度为30 cm，所述的粉质粘土的厚度为20 cm，所述的上层粉土从所述细砂的下表面延伸 至渗流槽的顶端。6. 根据权利要求1所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于:所 述的渗流槽、抽水管、第二取水管、第三取水管和第一取水管均采用透明的有机玻璃制作而 成，且所述的渗流槽采用双层有机玻璃制作而成，所述的第一测压管、第二测压管、第三测 压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管均采用医用软管制作 而成。7. 根据权利要求1所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于:所 述的第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶的下方分别设置有升降台。8. -种利用权利要求1-7任意一项权利要求所述岩溶双含水系统补给源与污染控制模 拟装置的模拟方法，其特征在于： 包括以下步骤： 第一步，制备供试液和渗流介质，具体为， al、分别将张夏组鮞粒灰岩、页岩、奥陶纪白云质灰岩敲击破碎，使粒径为2mm-3mm，然 后将粉质粘土与页岩碎石按照3:7混合，依次将张夏组鮞粒灰岩、页岩与粉质粘土混合土、 奥陶纪白云质灰岩按照规定的高度填装，然后将中砂和细砂按照规定的高度填装到两个格 栅板之间； a2、将张夏组石灰岩岩溶水、地表水、奥陶纪灰岩岩溶水和污水分别用0.45um微孔滤膜 过滤除杂； 第二步，按照图1至图7所示的模拟装置结构示意图，组装实验装置，关闭所有阀门，并 在第一供水瓶内设置张夏组石灰岩岩溶水，第二供水瓶内设置地表水，第三供水瓶内设置 奥陶纪灰岩岩溶水，第四供水瓶内设置地表水； 第三步，模拟分析排泄区补给来源的混合比，具体操作如下： bl、打开第一供水瓶的阀门向渗流槽内供水，流量为Q1，直至渗流槽中水面高度达到 40cm，关闭第一供水瓶阀门； b2、打开第三供水瓶的阀门向渗流槽内供水，流量为Q3，直至渗流槽中水面高度达到 100cm，再打开第一供水瓶的阀门，此时，第一供水瓶、第三供水瓶同时供水； b3、打开第二取水管和第一取水管的阀门，观察第二取水管和第一取水管中水位高度， 如果第一取水管水位高度低于第二取水管水位高度，那么减小第三供水瓶的流量，增大第 一供水瓶的流量，使第二取水管和第一取水管同时有渗流液流出，并记录此时第一供水瓶 的流量为W，第三供水瓶的流量为Q3、 b4、继续增大第三供水瓶的流量，直至渗流槽中潜水水位高度接近断裂带上端高度，然 后观测各个测压管的水位，并每隔30分钟观测第二取水管和第一取水管的流量，登记水位、 流量和观测时间，直至水位、流量基本稳定； b5、打开第三取水管的阀门，同时再加大第三供水瓶的流量，使渗流槽中潜水位稳定在 步骤b4的高度上，保持渗流槽上方断裂带处无潜水溢出，然后每隔30分钟观测各个取水管 的流量，同时观测各个测压管的水位，直至水位、流量稳定； 第四步，模拟分析不同含水层获得外界补给后的岩溶水系统排泄区地下水来源混合比 的变化，奥陶纪岩溶水系统被人为污水泄漏污染后不同含水系统排泄区水质变异数据，以 及被污染的双岩溶水系统自身修复能力，具体操作如下： 。1、测定第一、三供水瓶的电导率、温度、？11以及吣3-、3〇42-、0/、!10) 3-、1(+、恥+、06+、0&2+、 Mg2+浓度的初始值，同时，对Ql、Q3进行计量； c2、打开第一供水瓶和第三供水瓶的阀门，并使第一供水瓶和第三供水瓶的流量与步 骤b3中的流量相同，分别为Q1'和Q3'，待各个测压管的水位稳定后，每隔120min观测各个测 压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、温度、PH值，每隔2小时测 定各个取水管渗出液的N〇3-、S〇42-、CL-、H⑶3-、1(+、似+、〇 6+、0&2+、1%2+离子的浓度，并记录取 样时间和测试结果，渗出液取样观测时间持续36小时； c3、36小时后，调整阀门，并通过流量计计量，使第一供水瓶的流量减小5%，打开第二 供水瓶的阀门，并保持其流量等于第一供水瓶的减小的流量，每隔120min观测各个测压管 的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、温度、PH值，每隔1小时测定各 个取水管的渗出液的N〇3-、S〇4 2-、CL-、HC03-、1(+、似+、〇6+、0 &2+、1%2+离子的浓度，记录取样时 间和测试结果，观测时间持续36小时； c4、36小时后，调整阀门，并通过流量计计量，使第三供水瓶的流量减小5%，打开第四 供水瓶阀门，并第四供水瓶的流量等于第三供水瓶的减小的流量，每隔120min观测各个测 压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出水的体积、电导率、温度、PH值，每隔1小时测 定各个取水管的渗出液的N〇3-、S〇4 2-、CL-、HC03-、K+、Na+、Cr6+、Ca2+、Mg 2+的浓度，记录取样时 间和测试结果，取样观测时间持续48小时； c5、48小时后，保持第四供水瓶的流量不变，将第四供水瓶的供试液更换为常见的含铬 的污水，浓度为C〇,每隔120min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管的渗出 水的体积、电导率、温度、PH值，每隔1小时测定各个取水管的渗出液的N〇3' S〇42_、CL' HC03 一、 1(+、似+、〇6+、0& 2+、1%2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果取样观测持续时间48小时； c6、48小时后，关闭第二、四供水瓶的阀门，并使第一供水瓶和第三供水瓶的流量与步 骤b3中的流量相同，分别为Qf和Q3'，每隔120min观测各个测压管的水位，每隔30min测定 各个取水管的渗出水的体积、电导率、温度、P Η值，每隔1小时测定各个取水管的渗出液的 Ν〇3-、S〇42-、CL-、HC03-、K+、Na+、Cr6+、Ca 2+、Mg2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果，渗出液 取样观测时间持续48小时； c7、分别调整第一供水瓶和第三供水瓶的减少比例为10%、15%、20%和25%，然后重 复c3-c6的操作； 第五步，模拟人工干预快速修复双岩溶水系统污染 dl、开启水栗，抽水流量0.3升/分钟，抽水持续24小时； d2、在水栗抽水的同时，每隔30min观测各个测压管的水位，每隔30min测定各个取水管 的渗出水的体积、电导率、温度、PH值，每隔30分钟测定各个取水管的渗出液的N〇3-、S〇42 一、 CL-、HC03-、1(+、似+、〇6+、0 &2+、1%2+离子的浓度，记录取样时间和测试结果； d3、分别改变水栗的抽水流量为0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.2升/分钟，然后重复dl和d2 的操作； 第六步，模拟断裂带对双岩溶水系统排泄区地下水补给混合比及水质污染的影响，具 体操作为:更换栅格板内的填装材料， el、将步骤al中的细砂改为粉砂，同时将中砂改为细砂，然后重复第四步和第五步的操 作； e2、将步骤el中的粉砂改为粉质粘土，同时将细砂改为粉土，然后重复第四步和第五步 的操作。
【文档编号】G01N33/24GK106066389SQ201610687280
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年8月18日
【发明人】邢立亭, 邢学睿, 张凤娟, 李常锁, 何瑞, 张文刚, 徐媛, 宋广曾, 黄林显
【申请人】济南大学