一种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置的制作方法

本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其是一种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置。

背景技术：

地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定、水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一，然而随着工业的持续蓬勃发展，地下水正遭遇着严重的污染危机。

由于LNAPLs特殊的物理化学性质，泄漏后长期存在于地下土-水系统中，稳定性强，不易降解，随着降雨、蒸发和抽水等水温地质过程以及植物吸收等生物过程，残留及聚积在土壤或地下水中的LNAPLs会发生二次迁移，对自然环境和人体健康造成威胁，而在现有技术中，对LNAPLs地下运移的模拟装置都不全面，都不能清楚明了的观测LNAPLs地下运移的状态，且监测环境较为单一。

如现有技术，中国实用新型授权专利文献，授权公告号CN204086256U，该实用新型涉及一种自由浮筒式地下水水质在线智能监测装置，包括升降支架、浮筒装置、定滑轮组、配重盘、控制箱、线缆定位卡、配电箱；升降支架的顶部设有互动定滑轮组，浮筒装置上设有三点式吊绳与配重盘通过互动定滑轮组相连接；定滑轮组可实现自动和手动调节，该实用新型采用简单的力学平衡原理，制作简单、占地小、快速拆装、实用性强，采用支架式代替站房式设备安装方式，探头采用自由浮筒式，实现对地下水中污染物质，包含轻质非水相液体 LNAPLs 的准确、及时的实时持续性监测；实现了无人值守，传感器不受外界环境影响，分析过程的安全、准确、可靠；从而有利于尽早查找污染源，并能控制污染源的目的；可实现较好的社会、环境和经济效益，但是监测效果还不够直观，在监测准确性方面还具有提升空间。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置，结构简单，操作方便，通过透明有机玻璃的水槽能明显的观测，并能更换不同的土体进行LNAPLs的运移监测。

为解决上述现有的技术问题，本实用新型采用如下方案：一种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置，包括水槽、模拟泄漏源的马氏瓶、模拟降雨的降雨器、以及具有监测能力的电阻率监测装置，水槽呈长方体状，水槽内对称设有透水隔板，水槽通过透水隔板分隔成两侧为水位调节区域、中间为试验区域，水位调节区域内设有若干间隔排列的水位调节孔，水位调节孔设置在水槽侧壁上，水位调节孔一端设有橡胶管，水槽上端设有泄漏管，泄漏管上设有流速调节阀，泄漏管一端接入马氏瓶内，泄漏管一侧设有电阻率监测装置，水槽侧边设有支撑板，支撑板另一端与降雨器连接固定，降雨器呈长方体，降雨器底部设有均匀分布的小孔，通过透明有机玻璃的水槽能明显的观测，并能更换不同的土体进行LNAPLs的运移监测，并通过降雨模拟更加真实明了的观测LNAPLs的运移情况。

作为优选，电阻率监测装置包括电阻率探杆、数据采集模块、远程传输模块、上位机组成。

作为优选，电阻率探杆中间通过螺栓与控制部分连接，电阻率探杆上通过两侧的支架与铜电极环连接，铜电极环与电阻率探杆之间设有导管，控制部分内的导线通过导管与铜电极环连接固定，电阻率探杆可通过螺栓调节电阻率探杆的长度，根据不同的监测位置进行调节，提高电阻率探杆的功能，铜电极环通过两侧的支架固定，提高铜电极环与土壤的接触，提高监测数据的精准度。

作为优选，透水隔板上均匀分布若干透水孔，透水孔的孔径为4-6mm，透水隔板表面覆有一层滤水型土工织物，通过透水隔板上的透水孔使试验区域与水位调节区域进行水力联系，透水隔板表面覆有的一层滤水型土工织物可防止砂土的流出且不影响试验区域与水位调节区域间的水力联系。

作为优选，透水隔板表面还覆有涂层体系，第一层为防污涂层、第二层为耐磨涂层，第三层为防水涂层，三层涂层均均匀涂抹于透水隔板上，第一、二、三层的涂层厚度比为1:2:1，该涂层体系能有效的防止透水隔板在模拟过程中遭受到污染物以及水的侵害导致透水隔板强度受到损伤，影响整个装置的支撑能力，并防止加入土体时使透水隔板表面刮花，影响透水隔板的工作。

作为优选，每个水位调节区域内均匀分布6-10个水位调节孔，相邻水位调节孔的间距为4-6cm，控制模拟装置水槽中水位的变化，调节土体饱和带的深度，为提高数据的精准。

作为优选，每个水位调节孔一端的橡胶管上还设有止水夹，通过止水夹控制水位调节孔的开关，调节水位的高度。

作为优选，水槽通过透水隔板分隔区域空间比为1:5:1，水槽的材质选用透明有机玻璃，增加操作的空间，采用透明有机玻璃，透明度较高，可清楚的观测LNAPLs在模拟装置内的运移，便于数据的采集，透明有机玻璃内壁涂覆有耐磨涂层或耐腐蚀涂层，避免水槽长期使用被磨损或腐蚀影响监测。

作为优选，降雨器底端设有的小孔孔径为0.3-0.5cm，合理的控制降雨器中水通过小孔流落的量，使模拟更加逼真，防止降水流速过快或过慢影响LNAPLs运移数据。

作为优选，流速板面积为水槽上端面积的45-55%，流速板内设有若干均匀分布的中空半圆弧凸块，凸块表面和底部均设有均匀分布的流液孔，凸块内设有活塞杆，通过泄漏管将污染液输送至流速板通过活塞控制流速板调节泄漏点的位置，抽出凸块内的活塞杆，流速板内的污染液通过流液孔往水槽内流，可根据实验调节不同的泄漏位置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置，结构简单，操作方便，通过透明有机玻璃的水槽能明显的观测，并能更换不同的土体进行LNAPLs的运移监测，并通过降雨模拟更加真实明了的观测LNAPLs的运移情况，数据更加精准，LNAPLs的运移状况更加准确。

本实用新型采用了上述技术方案提供一种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型电阻率监测装置的结构示意图；

图3为本实用新型流速板的结构示意图。

附图标记说明：水槽1；马氏瓶2；降雨器3；透水隔板4；水位调节区域5；试验区域6；水位调节孔7；橡胶管8；泄漏管9；流速调节阀10；支撑板11；止水夹12；电阻率监测装置13；电阻率探杆14；数据采集模块15；远程传输模块16；上位机17；螺栓18；铜电极环19；流速板20；凸块21；活塞杆22。

具体实施方式

以下结合实施例和附图作进一步详细描述：

实施例1：

如图1-3所示，一种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置，包括水槽1、模拟泄漏源的马氏瓶2、模拟降雨的降雨器3、以及具有监测能力的电阻率监测装置13，其特征在于，水槽1呈长方体状，水槽1内对称设有透水隔板4，水槽1通过透水隔板4分隔成两侧为水位调节区域5、中间为试验区域6，水位调节区域5内设有若干间隔排列的水位调节孔7，水位调节孔7设置在水槽1侧壁上，水位调节孔7一端设有橡胶管8，水槽1上端设有泄漏管9，泄漏管9上设有流速调节阀10，泄漏管9一端接入马氏瓶2内，泄漏管9一侧设有电阻率监测装置13，水槽1侧边设有支撑板11，支撑板11另一端与降雨器3连接固定，降雨器3呈长方体，降雨器3底部设有均匀分布的小孔。

电阻率监测装置13包括电阻率探杆14、数据采集模块15、远程传输模块16、上位机17组成。

电阻率探杆14中间通过螺栓与控制部分连接，电阻率探杆14上通过两侧的支架与铜电极环19连接，铜电极环19与电阻率探杆14之间设有导管，控制部分内的导线通过导管与铜电极环19连接固定，电阻率探杆14可通过螺栓调节电阻率探杆14的长度，根据不同的监测位置进行调节，提高电阻率探杆14的功能，铜电极环19通过两侧的支架固定，提高铜电极环19与土壤的接触面积，提高监测数据的精准度。

透水隔板上均匀分布若干透水孔，透水孔的孔径为4-6mm，透水隔板表面覆有一层滤水型土工织物，通过透水隔板上的透水孔使试验区域与水位调节区域进行水力联系，透水隔板表面覆有的一层滤水型土工织物可防止砂土的流出且不影响试验区域与水位调节区域间的水力联系。

透水隔板4表面还覆有涂层体系，第一层为防污涂层、第二层为耐磨涂层，第三层为防水涂层，三层涂层均均匀涂抹于透水隔板上，第一、二、三层的涂层厚度比为1:2:1，该涂层体系能有效的防止透水隔板4在模拟过程中遭受到污染物以及水的侵害导致透水隔板4强度受到损伤，影响整个装置的支撑能力，并防止加入土体时使透水隔板4表面刮花，影响透水隔板的工作。

每个水位调节区域内均匀分布6-10个水位调节孔，相邻水位调节孔的间距为4-6cm，控制模拟装置水槽中水位的变化，调节土体饱和带的深度，为提高数据的精准。

每个水位调节孔一端的橡胶管上还设有止水夹，通过止水夹控制水位调节孔的开关，调节水位的高度。

水槽通过透水隔板分隔区域空间比为1:5:1，水槽的材质选用透明有机玻璃，增加操作的空间，采用透明有机玻璃，透明度较高，可清楚的观测LNAPLs在模拟装置内的运移，便于数据的采集。

降雨器底端设有的小孔孔径为0.3-0.5cm，合理的控制降雨器中水通过小孔流落的量，使模拟更加逼真，防止降水流速过快或过慢影响LNAPLs运移数据。

流速板20面积为水槽1上端面积的45-55%，流速板20内设有若干均匀分布的中空半圆弧凸块21，凸块21表面和底部均设有均匀分布的流液孔，凸块21内设有活塞杆22，通过泄漏管9将污染液输送至流速板通过活塞杆22控制流速板20调节泄漏点的位置，抽出凸块21内的活塞杆22，流速板20内的污染液通过流液孔往水槽内流，可根据实验调节不同的泄漏位置。

上述实施例中的常规技术为，本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细描述。

实施例2：

如图1-3所示，一种LNAPLs地下三维运移过程的监测模拟装置，实际工作时，试验选用粗砂、细砂、粉质亚粘土和高岭土，分别取自青岛大沽河岸滩、石老人海水浴场潮间带、五子顶非耕层区，高岭土为上海都化学试剂厂化学纯，供试NAPLs选用-10#号柴油（中国石化公司）和四氯乙烯（天津富宇精细化工有限公司分析纯），为更直观的观测NAPLs在途体中的运移路径，用苏丹红IV(天津市大茂化学试剂厂)对其进行染色，粗砂、细砂和粉质亚粘土分别过2m、0.5mm、0.5mm筛，除去大颗粒沙砾及枝叶等有机质。

泄漏管9根据实验要求，可固定在土体的浅层与土壤的内部，当土体装填完毕后，在水位调节区域5中加入水，试验区域6和水位调节区域5通过透水隔板4进行水力联系，透水隔板4具有一定的防油效果，可减少实验过程中油脂粘附而影响实验数据，加水时先稳定不饱和带，并稳定24h，形成固定地下水位，加水稳定前，为充分排出土壤孔隙中的气体，防止土壤饱和过程中截获空气，先向土体底部通入CO₂，水从土层底部向上渗透，微量的CO₂可溶于水中，因此水饱和过程中不会产生气泡，将电阻率探杆插入土体中，然后通过泄漏管9上的流速调节阀10使LNAPLs污染物匀速泄漏，并通过实验人员对降雨器3上洒水，将水冲降雨器3上的小孔中流出形成降雨，通过电阻率探杆对土体进行自动检测，并通过数据采集模块采集电阻率探杆监测到的信息，数据采集模块通过远程传输模块上的无线装置将数据传输至上位机内，操作人员通过上位机进行数据处理，绘制成三维运移图。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的或者超越所附权利要求书所定义的范围。