一种水文地质潜水井抽水实验装置的制作方法

本实用新型属于潜水井水压测试技术领域，具体地，涉及一种水文地质潜水井抽水实验装置。

背景技术：

完整井(completepenetrationofwell)是指贯穿整个含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。

地下水有两种不同的埋藏类型，即埋藏在第一个稳定隔水层之上的潜水和埋藏在上下两个稳定隔水层之间的承压水。

实验中需要模拟研究地下水在抽水时向潜水完井稳定渗流的实验工况，并研究地下水向潜水井稳定运动时水头分布情况以及观察潜水面。

目前的实验装置中，普遍采用360°含水层井来进行实验，而360°井，第一，占地面积比较大，第二，不便于安装测压装置。同时装置的成本较高，第三，360°含水层井不便于观察含水层内部的潜水面。

技术实现要素：

为解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种水文地质潜水井抽水实验装置，所述装置占地面积小，便于安装测压装置同时能够降低成本，且便于观察含水层潜水面。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种水文地质潜水井抽水实验装置，所述装置包括：沿水平方向依次排布且连通的供水箱和实验箱，所述实验箱横截面为扇形，实验箱的弧面外壁上间隔开设有若干通孔，形成供水箱与实验箱之间的连通；所述实验箱内侧远离弧形外壁一端内接有一弧形隔板，所述弧形隔板将实验箱内侧空间分隔成依次排布的含水层和抽水井，所述弧形隔板表面间隔开设有若干连接孔，形成所述含水层和抽水井之间的连通；供水箱水位调节器，包括可竖直升降地架设于供水箱外侧的供水水箱，供水水箱底面通过供水连通管与所述供水箱底面连通，供水水箱与供水箱通过供水连通管配合形成供水连通器，供水水箱的竖直升降形成对供水箱内水位高度的调节；抽水井水位调节器，包括可竖直升降地架设于抽水井外侧的抽水水箱，抽水水箱底面通过抽水连通管与所述抽水井底面连通，抽水水箱与抽水井通过抽水连通管配合形成抽水连通器，抽水水箱的竖直升降形成对抽水井内水位高度的调节；所述抽水水箱水位高度低于供水水箱的水位高度。

进一步地，所述供水水箱内接有一溢流隔板，所述溢流隔板将供水水箱内侧空间分隔成并列排布的第一供水腔室和第二供水腔室，所述供水连通管与第一供水腔室连通；所述抽水水箱内接有一溢流挡板，所述溢流挡板将抽水水箱内侧空间分隔成并列排布的第一抽水腔室和第二抽水腔室，所述抽水连通管与第一抽水腔室连通；所述实验箱下方设置有一储水箱，储水箱外侧设置有一供水泵，所述储水箱通过供水泵以及供水管与供水水箱的第一供水腔室内侧连通，所述供水水箱的第二供水腔室通过供水溢流管与所述储水箱连通；所述抽水水箱的第二抽水腔室通过抽水溢流管与储水箱连通，所述抽水溢流管上装设有溢流阀；所述供水箱和实验箱设置于支撑框架上表面，所述储水箱设置于所述支撑框架内侧底面。

进一步地，所述供水水箱底面竖直连接有一供水支撑杆，所述供水支撑杆下端连接有一供水升降器，所述供水升降器通过供水支撑杆带动供水水箱竖直升降；所述抽水水箱底面竖直连接有一抽水支撑杆，所述抽水支撑杆下端连接有一抽水升降器，所述抽水升降器通过抽水支撑杆带动抽水水箱竖直升降；所述供水升降器和抽水升降器分别设置于支撑框架内侧底面；所述支撑框架底面设置有间隔设置有滚轮。

进一步地，所述抽水井底面开设有排水口，所述排水口内插设有一排水管，排水管位于抽水井外侧端设置有一放空阀。

进一步地，所述供水连通管包括一供水u型管以及与所述供水u型管一开口端连通的、竖直设置的供水支管，所述供水支管与供水水箱的第一供水腔室连通，所述供水u型管另一开口端与所述供水箱底面连通，所述供水支管为伸缩管；所述抽水连通管包括一抽水u型管以及与所述抽水u型管一开口端连通的、竖直设置的抽水支管，所述抽水支管与抽水水箱的第一抽水腔室连通，所述抽水u型管另一开口端与所述抽水井底面连通，所述抽水支管为伸缩管。

进一步地，对应含水层的所述实验箱其中一平面外壁上间隔设置有若干测压点，每个测压点连接有一测压管，形成对含水层内压力的测量。

进一步地，所述扇形的角度为可被360°整除的角度；所述扇形角度为20°；若干所述连接孔间隔开设于弧形隔板表面。

进一步地，所述供水水箱底面水平高度对应供水箱内侧上部；所述抽水水箱底面水平高度对应抽水井内侧下部；若干所述连接孔开设于弧形隔板上半部。

进一步地，所述抽水溢流管靠近抽水水箱一端连接有一计量管，所述计量管上设置有计量阀，所述计量管远离抽水溢流管一端设置有计量容器。

进一步地，所述供水升降器和抽水升降器分别为剪叉式升降器。

本实用新型的有益效果在于：

所述水文地质潜水井抽水实验装置结构设计巧妙，实验箱横截面为扇形，占地面积小，体积只相当于传统360°含水层潜水井的1/18。实验箱其中一平面外壁上间隔设置有若干测压点，每个测压点连接有一测压管，形成对含水层内压力的测量，同时还可以在实验箱侧壁上观察潜水面的分布。

通过供水箱和实验箱的依次连通，且弧形隔板将实验箱内侧空间分隔成依次排布的含水层和抽水井，并依据连通器原理，供水箱水位调节器与供水箱连通，抽水井与抽水井水位调节器连通，供水箱水位调节器内的水位即为供水箱内水位，抽水井水位调节器内水位即为抽水井内水位；

供水箱水位调节器的升降设计，即可调节供水箱水位调节器内的水位高度，从而调节供水箱内水位高度，进而调节实验水箱内的水位高度，调节供水压力；

抽水井水位调节器的升降设计，即可调节抽水井水位调节器内的水位高度，从而调节抽水井内的水位高度；即可实现供水压力的调节；

储水箱与供水箱水位调节器的连通以及溢流隔板的配合设计，可保证供水箱水位调节器内的水位恒定，进而保证供水箱内水位恒定，从而保证实验水箱的供水压力保持恒定；

抽水井水位调节器与储水箱的连通以及溢流挡板的配合设计，可保证抽水井水位调节器的水位恒定，进而使得抽水井的抽水速率保持恒定。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种水文地质潜水井抽水实验装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

参照图1~2，本实用新型所述的一种水文地质潜水井抽水实验装置，所述装置包括：沿水平方向依次排布且连通的供水箱1和实验箱2，所述实验箱2横截面为扇形，实验箱2的弧面外壁上间隔开设有若干通孔（未图示），形成供水箱1与实验箱2之间的连通；所述实验箱2内侧远离弧形外壁一端内接有一弧形隔板21，所述弧形隔板21将实验箱2内侧空间分隔成依次排布的含水层22和抽水井23，所述弧形隔板21表面间隔开设有若干连接孔（未图示），形成所述含水层22和抽水井23之间的连通；供水箱水位调节器3，包括可竖直升降地架设于供水箱1外侧的供水水箱31，供水水箱31底面通过供水连通管32与所述供水箱1底面连通，供水水箱31与供水箱1通过供水连通管32配合形成供水连通器，供水水箱31的竖直升降形成对供水箱1内水位高度的调节；抽水井水位调节器4，包括可竖直升降地架设于抽水井23外侧的抽水水箱41，抽水水箱41底面通过抽水连通管42与所述抽水井23底面连通，抽水水箱41与抽水井23通过抽水连通管42配合形成抽水连通器，抽水水箱41的竖直升降形成对抽水井23内水位高度的调节；所述抽水水箱41水位高度低于供水水箱31的水位高度。

进一步地，所述供水水箱31内接有一溢流隔板33，所述溢流隔板33将供水水箱31内侧空间分隔成并列排布的第一供水腔室311和第二供水腔室312，所述供水连通管32与第一供水腔室311连通；所述抽水水箱41内接有一溢流挡板43，所述溢流挡板43将抽水水箱41内侧空间分隔成并列排布的第一抽水腔室411和第二抽水腔室412，所述抽水连通管42与第一抽水腔室411连通；所述实验箱2下方设置有一储水箱5，储水箱5外侧设置有一供水泵51，所述储水箱5通过供水泵51以及供水管52与供水水箱31的第一供水腔室311内侧连通，所述供水水箱31的第二供水腔室312通过供水溢流管313与所述储水箱5连通；所述抽水水箱41的第二抽水腔室412通过抽水溢流管413与储水箱5连通，所述抽水溢流管413上装设有溢流阀414；所述供水箱1和实验箱2设置于支撑框架6上表面，所述储水箱5设置于所述支撑框架6内侧底面。

进一步地，所述供水水箱31底面竖直连接有一供水支撑杆34，所述供水支撑杆34下端连接有一供水升降器35，所述供水升降器35通过供水支撑杆34带动供水水箱31竖直升降；所述抽水水箱41底面竖直连接有一抽水支撑杆44，所述抽水支撑杆44下端连接有一抽水升降器45，所述抽水升降器45通过抽水支撑杆44带动抽水水箱41竖直升降；所述供水升降器35和抽水升降器45分别设置于支撑框架6内侧底面；所述支撑框架6底面设置有间隔设置有滚轮61。

进一步地，所述抽水井23底面开设有排水口231，所述排水口231内插设有一排水管232，排水管232位于抽水井23外侧端设置有一放空阀233。

进一步地，所述供水连通管32包括一供水u型管321以及与所述供水u型管321一开口端连通的、竖直设置的供水支管322，所述供水支管322与供水水箱31的第一供水腔室311连通，所述供水u型管321另一开口端与所述供水箱1底面连通，所述供水支管322为伸缩管；所述抽水连通管42包括一抽水u型管421以及与所述抽水u型管421一开口端连通的、竖直设置的抽水支管422，所述抽水支管422与抽水水箱41的第一抽水腔室411连通，所述抽水u型管421另一开口端与所述抽水井23底面连通，所述抽水支管422为伸缩管。

进一步地，对应含水层22的所述实验箱2其中一平面外壁上间隔设置有若干测压点7，每个测压点7连接有一测压管71，形成对含水层22内压力的测量。

进一步地，所述扇形的角度为可被360°整除的角度；所述扇形角度为20°；若干所述连接孔间隔开设于弧形隔板21表面。

进一步地，所述供水水箱31底面水平高度对应供水箱1内侧上部；所述抽水水箱41底面水平高度对应抽水井23内侧下部；若干所述连接孔开设于弧形隔板21上半部。

进一步地，所述抽水溢流管413靠近抽水水箱41一端连接有一计量管8，所述计量管8上设置有计量阀81，所述计量管8远离抽水溢流管413一端设置有计量容器82。

进一步地，所述供水升降器35和抽水升降器45分别为剪叉式升降器。

其中，供水箱水位调节器3和供水箱1之间通过供水连通管32连接，根据连通器原理，供水箱1中的液位高度和供水箱水位调节器3的液位高度是一样高的。通过改变供水箱水位调节器3的高度，则供水箱1中的液位高度就会随着改变。

抽水箱水位调节器4和抽水井23之间通过抽水连通管42连接，根据连通器原理，抽水井23中的液位高度和抽水箱水位调节器4的液位高度是一样高的。通过改变抽水箱水位调节器4的高度，则抽水井23中的液位高度就会随着改变。

实验过程中，通过改变供水箱水位调节器3的高度，可以改变实验箱2的含水层22的供水压头。改变抽水箱水位调节器4的高度，来控制抽水井23的抽水量。在抽水井水位调节器4的出口通过计量管8、计量阀81以及计量容器82的配合来测得抽水井23的水流量。计量容器82为量筒或量杯。

供水箱水位调节器3的高度改变通过供水升降器35调节；抽水箱水位调节器4的高度改变通过抽水升降器45来调节。

其中一种，若干所述连接孔间隔开设于弧形隔板21表面，即，弧形隔板21上全部布满连接孔用来模拟完整井；另外一种，若干所述连接孔开设于弧形隔板21上部，在弧形隔板21的上半部分布满连接孔、下半部分不开孔用于模拟非完整井。

抽水井23底面开设有排水口231，所述排水口231内插设有一排水管232，排水管232位于抽水井23外侧端设置有一放空阀233。放空阀233用于在设备长时间不用时，将含水层22中的水放干，以防含水层22中的沙子结痂或者生绿苔，甚至于产生臭味。

实验箱2为圆周角20°的扇形条块体，半径为r。实验箱2刚好为360°圆柱体的1/18，地下水在其中的运动规律，与在360°井中运动的规律是一致的。对应含水层22的所述实验箱2其中一平面外壁上间隔设置有若干测压点7，每个测压点7连接有一测压管71，便于测量含水层22中各处的压力水头。该模型便于观察含水层及抽水井的结构与地下水循环途径及运动要素，并且可以方便地调控抽水井的抽水速率。

同时，本实用新型还提供一种水文地质潜水井抽水实验装置的使用方式如下：

1：实验开始时向储水箱5中加满水，并向含水层22中填满实验沙并将实验沙上表面平整，将计量阀81关闭，溢流阀414打开。

2：将供水箱水位调节器3的供水水箱31位置升高，将抽水井水位调节器4的抽水水箱41置于某一位置。打开供水泵51，水通过供水管52开始进入供水箱水位调节器3的供水水箱31，当供水水箱31中的水位高过溢流隔板33时，水就会从供水箱水位调节器3的供水溢流管313流到储水箱5里面。从而保证了供水箱水位调节器3的液位高度恒定，进而供水箱1的液位高度恒定，即含水层22的供水压头恒定。

改变抽水箱水位调节器4的抽水水箱41的位置高度，抽水井23中的水通过抽水连通管42进入抽水箱水位调节器4的抽水水箱41中，当抽水水箱41中的液面高过溢流挡板43时，水就会从抽水溢流管413流回储水箱5中，从而保证了抽水箱水位调节器4的抽水水箱41中的液位高度恒定，进而抽水井23的抽水速率保持恒定。

说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。