一种地下水动态模拟实验平台的构建方法_2

文档序号:8255389阅读:来源:国知局
位置的两份土壤样品合并成一份,形成两份合并的土样,取其中一份留用;各层的留用土壤样品分别进行细化处理,具体是将土壤样品碾细,挑出其中的石子杂物,再将土壤样品置于烘干炉中,在60°C的温度下连续烘干12个小时,经烘干处理后,从炉内取出,用土壤振动机和50— 200目的土壤筛对土壤样品进行过筛处理;
d、将细化干燥处理过的对应地理位置上的土壤样品依据被研宄流域的地质结构关系,逐层均匀填入所述箱式壳体中的所有样品空间中,各样品空间中填入的同一含水层介质层的土壤样品的铺设厚度基本相同,并位于所述箱式壳体内的同一高度上,土壤样品的顶面高度比所述箱式壳体的上口低50mm ;
e、根据实验规程的要求确定检测位置,并在所述箱式壳体内的相关的监测/加药孔管中插入对应监测装置的监测探头,插入深度按照实验规程的需要确定,所有监测装置的监测探头的数据线均连接到中控计算机上;根据实验规程的要求确定样品采集的位置,在所述箱式壳体上确定的采样口和溢流口上分别取下封口塞并安装好取样器;
f、从所述箱式壳体的进水口连续注水,先从最下层的进水口缓缓注入清水,每隔24小时向上变换一次进水口的位置,直到变换到最上层进水口并注水后,使所述箱式壳体中的土壤样品充分湿润至饱和,至此地下水动态模拟实验平台构建完毕。
[0013]地下水动态模拟实验平台是通过中控计算机对所述动态模拟装置的进水流量和水压的调控,实现对典型水文地质单元的含水层介质中地下水的流量、流速等参数的模拟和调控。中控计算机通过设置于动态模拟装置中各种监测装置的监测探头的信息采集,在动态模拟装置中实现对典型水文地质单元的含水层介质中地下水动力场、地下水化学场的模拟。
[0014]本发明可以构建一种典型的地下水文地质单元模型,在配备完善的在线监测系统之后,即可模拟污染物从地表进入到地下含水层过程,模拟污染物在地下水含水层中从补给区、径流区到排泄区的迀移转化过程,能够实现全方位水动力场、水化学场的模拟再现,可清晰地观测药品在包气带土壤及含水层中的运移过程,便于深入分析药品在包气带土壤及含水层中的溶质运移及迀移转化规律。
[0015]本发明改变了原有物理模拟装置的组成、结构和工作原理,实现包气带与饱水带的有机结合,不仅能满足包气带土壤非饱和渗流模拟,而且具有二维及多维流动模拟能力,能够在实验室内“真实”再现野外水文地质条件。
【附图说明】
[0016]图1是地下水动态模拟实验平台的结构示意图。
[0017]图2是箱式壳体的俯视结构示意图。
[0018]图3是喷淋管的平面布置图。
[0019]图4是曝气管的平面布置图。
[0020]图中:1、箱式壳体,2、进水口,3、溢流口,4、曝气控制阀,5、喷淋管,6、雨淋控制阀,7、蛇形管,8、配气管,9、采样口,10、出水口,11、卡槽,12、底盘,13、排水排泥管,14、排水排泥控制阀,15、脚轮,16、吊架,17、供水总管,18、配水管,19、供气总管,20、排水排泥总管,21、监测/加药孔管,22、排水排泥孔,23、多孔配水板,24、曝气管,25、加药管口。
【具体实施方式】
[0021 ] 本发明地下水动态模拟实验平台的构建方法是先设置地下水动态模拟实验平台,然后再进行具体构建操作。
[0022]所述地下水动态模拟实验平台包括有动态模拟装置、曝气装置、模拟雨淋装置和中控计算机等四部分。
[0023]如图1所示,所述动态模拟装置的主体为长方形的箱式壳体1,箱式壳体I采用1mm厚是有机玻璃板加工而成,在有机玻璃板的外围用不锈钢方管加固和支撑。在箱式壳体I的前壁板与后壁板的内侧按10mm的间距设置有若干直立的凹形卡槽(图2),卡槽11的下沿与箱式壳体I的底板相接触,卡槽11的上沿与箱式壳体I的上口平齐。在箱式壳体I的前壁板与后壁板上的位置相对的两个卡槽11之间插接一张矩形的多孔配水板23,在多孔配水板23的板面上密布有过流孔眼,过流孔眼的孔径为2mm,孔距为4mm,呈梅花阵分布。多孔配水板23的下沿与箱式壳体I的底板相接触,多孔配水板23的上沿与箱式壳体I的上口相平齐。
[0024]在箱式壳体I的右端侧壁板上接有分五层设置的进水口 2,每层进水口有至少两个,形成矩阵式分布。在箱式壳体I的左端侧壁板上接有分五层设置的出水口 10,每层出水口有至少两个,形成矩阵式分布。进水口 2和出水口 10均由孔径为8_的有机玻璃管制成。这样就使得动态模拟装置从右到左依次形成地下水的补给区、径流区和排泄区。
[0025]图1中,在箱式壳体I的前壁板与后壁板上分别设置有分五层设置的采样口 9,采样口 9由孔径为8_的有机玻璃管制成,分布在由多孔配水板23分隔开的每个样品空间所对应的前壁板或后壁板上。在每个采样口9上安装有取样器或者封接有封口塞。在箱式壳体I的前壁板与后壁的左右两端分别设置有呈纵向排列的一列溢流口 3,溢流口由孔径为8_有机玻璃管制成。在溢流口 3处安装有取样器或者接有带控制阀的溢流管。
[0026]图1中,在箱式壳体I的底板上开有八个排水排泥孔22(图2),每个排水排泥孔22上接有一个排水排泥管13,排水排泥管13用直径40mm的PVC管制成,在排水排泥孔的内孔口处封接有不锈钢纱网,在排水排泥管13上接有排水排泥控制阀14,所有排水排泥管13的下端共接到一根横置的排水排泥总管20上。
[0027]在箱式壳体I的底部架设有底盘12,底盘12由6— 8个脚轮15支撑连接。在底盘12的两端各连接一个折叠式矩形吊架16,在吊架16上安放有高度可调的水箱(未图示),右端的水箱通过连通管路连接到箱式壳体I右端的进水口 2上,左端的水箱通过连通管路连接到箱式壳体I左端的出水口 10上。在连通管路上分别安装有电磁阀和流量计,流量计上的数据线连接到中控计算机上。
[0028]在箱式壳体I内的由多孔配水板23分隔开的每个样品空间中装填有用于模拟典型水文地质单元的含水层介质,在每个样品空间中分别插接有若干直立的监测/加药孔管21,监测/加药孔管21由管径为20mm的PVC管制成。监测/加药孔管21的底端与箱式壳体I的底板相接触,监测/加药孔管21的顶端与箱式壳体I的上口相平齐。在监测/加药孔管21的管壁上沿圆周对称开有四列孔径为2mm的孔眼,每列孔眼的上下间距为10mm。在监测/加药孔管21的外侧包裹有不锈钢纱网,以防止泥沙封堵孔眼。各监测/加药孔管21供模拟实验使用的各种在线监测装置上的监测探头插入其中,所述监测探头为水质监测探头、水位监测探头、pH监测探头、氧化还原电位监测探头、电导率监测探头、温度监测探头及溶解氧监测探头等多种专业监测探头中的一种或数种,在一个监测/加药孔管21中可以插接一种或数种监测探头。监测探头的数据线连接到中控计算机上,以传输和处理所采集的实验检测信号。
[0029]本发明还制有一个封盖箱式壳体I上口的密封盖(未图示),密封盖可以是通过合页连接在箱式壳体I上,也可以是单独设置,在使用时扣盖到箱式壳体I的上口。
[0030]如图1、图4所示,所述曝气装置包括供气总管19、配气管8和曝气管24等部分。曝气管24是在管径为1mm的PVC管上沿轴向开有双排气孔,每个气孔的孔径为1mm,每排气孔的孔距为5mm,两排气孔的圆心夹角为45°。曝气管24水平设置在箱式壳体I内的由多孔配水板23分隔开的各样品空间的底部(图4),曝气管24的一端连接到配气管8上,配气管8插接在箱式壳体I内每个样品空间的边缘(图4),配气管8的上端
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