地下水原位空气扰动修复中气流分布实验模拟系统及方法与流程

技术特征：

1.一种地下水原位空气扰动修复中气流分布实验模拟系统，其特征在于：包括：

摄像机（101）和光源（102），摄像机（101）用于记录地下水曝气修复过程模拟实验现象；

有机玻璃模拟槽（201），位于摄像机（101）和光源（102）之间，有机玻璃模拟槽（201）中填充有模拟砂土的石英砂和模拟地下水的纯水；有机玻璃模拟槽201底部设有曝气头A（202），所述曝气头A（202）顶部设置两个可拆卸曝气头B（205），用于测量曝气修复过程中影响区域内不同高度处的气流流量；有机玻璃模拟槽（201）上部设置气流隔板（204）将有机玻璃模拟槽（201）分成不同单元，每个单元是4cm长，2cm宽，50cm高；有机玻璃模拟槽（201）两边设置若干个溢流口（203），用于保持液面高度不变；有机玻璃模拟槽（201）顶部与盖体（206）螺纹连接，所述盖体（206）上设有出气口（207），所述出气口与气体收集装置（600）连接，用于收集曝气修复过程中影响区域内不同位置处的气流；

空气压缩瓶（302）提供的压缩空气通过曝气头A（202）进入有机玻璃模拟槽（201）；

流量计（400），安装在空气压缩瓶（302）和压力传感器（500）之间，控制曝气过程中的压缩气体的流量；

压力传感器（500）安装在空气压缩瓶（302）和曝气头A（202）之间；

气体收集装置（600）包括气密袋（601）及三通（602），所述气密袋（601）通过三通（602）与盖体（206）上的出气口（207）相连，用来收集气体，三通（602）上带有开关K1、K2，所述开关K2置于气密袋（601）与三通（602）的连接处，所述开关K1置于外界环境与三通（602）的连接处；气密袋（601）中的气体体积通过排水法测量得到；

溢流接收装置（700），与溢流口（203）相连，用于收集压缩气体泵入有机玻璃模拟槽（201）时溢流出的纯水。

2.根据权利要求1所述的地下水原位空气扰动修复中气流分布实验模拟系统，其特征在于：所述的有机玻璃模拟槽（201）为透明有机玻璃模拟槽，石英砂为透明熔融石英砂，气流隔板（204）为有机玻璃板，曝气头B（205）为可拆卸曝气头。

3.根据权利要求1所述的地下水原位空气扰动修复中气流分布实验模拟系统，其特征在于：所述的空气压缩瓶（302）上连接有调压阀（301）。

4.根据权利要求1所述的地下水原位空气扰动修复中气流分布实验模拟系统，其特征在于：所述的流量计（402）上连接有调节流量的旋钮。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的地下水原位空气扰动修复中气流分布实验模拟系统的模拟方法，其特征在于：可以收集曝气修复过程中影响区域内不同位置处的气流以及通过移动曝气头和溢流口位置可以满足曝气修复过程中影响区域内不同高度处的气流，从而分析曝气修复过程中影响区域内气流分布规律，包括如下步骤：

S1、检测地下水原位空气扰动修复中气流分布模拟实验系统中气体收集装置的气密性；具体的，气体收集装置打开开关K2，关闭开关K1，然后注入气体至装满气密袋，关闭开关K2密封放入水中，查看气体收集装置的气密性，确保实验中气体收集过程没有发生泄漏，检查结束后，打开开关K1和K2，排出气体收集装置中的气体，然后关闭开关K2；

S2、采用撒砂法在有机玻璃模拟槽中装填石英砂介质；具体的，用烧杯将石英砂缓慢从有机玻璃模拟槽上部撒入有机玻璃模拟槽中，并沿着有机玻璃模拟槽长度方向来回水平移动；装填过程中保持水面高于砂面2~3cm，以保证石英砂介质中不会有残留的空气；此外，在装填的同时需要轻轻敲击模拟槽边壁，以保证石英砂介质装填得比较均匀和密实；

S3、将有机玻璃模拟槽置于平坦的空地，两侧置放摄像机和光源，空气压缩瓶与流量计、压力传感器及曝气头A相连，盖体盖于有机玻璃模拟槽上，盖体上的出气口与气体收集装置相连，溢流接收装置与溢流口相连，每次实验选取所需要的一个曝气头A及相应的溢流口；

S4、检测地下水原位空气扰动修复中气流分布模拟实验系统的气密性；具体的，夹住曝气头A处管路，调节空气压缩瓶处的调压阀，增大压力，打开流量计的旋钮，检查流量计、压力传感器附近连接口的气密性，确保实验中气体在到达模拟槽之前没有发生泄漏；检查结束后，关闭调压阀和流量计；

S5、开始曝气实验，缓慢调整流量计使压缩气体的压力等于静水压力值之后，打开摄像机拍摄试验现象；

S6、压缩气体进入有机玻璃模拟槽后，稳定曝气流量，待压缩气体的压力稳定而且溢流口没有水排出之后，记录气体的流量和排水量，拍摄试验现象，并开始进行气体收集测量；具体的，关闭三通开关K1，打开开关K2，同时开始计时，待气体收集结束，关闭开关K2，打开开关K1，同时取下气体收集装置；不同位置处气体收集过程通过规定的时间内气体收集装置收集的气体体积计算得到单位时间内平均气流流量，气体收集装置中气密袋中的气体体积通过排水法测量得到；

S7、影响区域内不同高度处气体收集过程通过变换可拆卸曝气头B以及改变相应的溢流口的位置实现；具体的，观察本次实验选用可拆卸曝气头B相较初始曝气头A上移的距离，在S2步骤中，在向有机玻璃模拟槽中装填石英砂过程中石英砂填装高度也要增加等同曝气头上移的距离，溢流口的位置选择也要增加等同曝气头上移的距离；重复步骤S4-S6，测量得到曝气修复中影响区域内曝气头B距离气流隔板的垂直高度的气流平均流量；

S8、变换可拆卸曝气头B的位置、不同的曝气压力、石英砂粒径，开展多次曝气修复中气流分布实验，采集数据。