一种地下水动态模拟实验平台的构建方法_3

文档序号:8255389阅读:来源:国知局
连接到设置于箱式壳体I上方的供气总管19上(图1)。在每根配气管8上装有曝气控制阀4,供气总管19与鼓风机或高压氮气瓶连接,以提供空气或氮气,在曝气控制阀4的调控下,通入箱式壳体I内的含水介质中的空气或氮气形成曝气。
[0031]如图1、图3所示,所述模拟降雨装置设置在所述动态模拟装置的上方,包括有供水总管17、配水管18、蛇形管7和喷淋管5等部分。喷淋管5包括一根分水管和若干喷淋管5,若干喷淋管5平行设置,端部与一根分水管垂直连接,形成一组固接的喷淋管。喷淋管5是由管径为1mm的PVC管制成,在喷淋管上沿轴向开有双排水孔,每个水孔的孔径为1mm,每排水孔的孔距为5mm,两排水孔的圆心夹角为45°,两排水孔的对称中心面垂直向下设置。图3中的喷淋管有三组,水平设置在箱式壳体I的上方,每组喷淋管5通过一根蛇形管7连接到配水管18的下端,以适当调整每组喷淋管的设置高度;配水管18的上端共接到一根横置的供水总管17上,在每根配水管18上装有一个雨淋控制阀6,雨淋控制阀6为电磁阀。供水总管17与水泵或自来水管网相接,由水泵或自来水管供水,通过调控雨淋控制阀6形成降雨模拟。在供水总管17上开有一个加药管口 25 (图1),管口上设有封堵,打开后可向里加药,通过降雨的淋漓作用,将药品带入箱式壳体I内,从而可以在箱式壳体I内形成持续性的面源污染扩散模拟。模拟降雨装置可通过升降架吊装在箱式壳体I的上方,通过升降架的调节,使喷淋管距箱式壳体I顶面的高度在100~500mm之间,同时还可根据实验要求进行左右平移,平移距离可在400mm左右。模拟降雨装置的作用是模拟自然环境中的降雨,可以模拟小雨、中雨、大雨、暴雨等各种自然环境中所出现的降雨状态。
[0032]中控计算机是整个模拟实验平台的一部分,其功能是实时、自动的在线采集和处理各种传感器监测的水循环过程数据;通过对动态模拟装置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。
[0033]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。
[0034]本发明构建方法包括以下操作步骤:
一、在动态模拟装置的箱式壳体I中安装固定好配气管18、曝气管24、监测/加药孔管21,用不锈钢纱网将各监测/加药孔管的上口包住,再用不锈钢纱网遮挡在箱式壳体底部的排水排泥孔22上,然后将各多孔配水板23依次插入到箱式壳体I中对应的卡槽11中,将箱式壳体I分隔为若干样品空间。
[0035]二、从确定的被研宄流域地质剖面的包气带和含水层介质分层采集土壤样品,土壤样品的采集方式是,根据被研宄流域地质剖面,依次针对包气带结构和含水层介质分层采集土壤样品,采样时一般采取S形布点采样,在地形变化小、地力较均匀、采样单元面积较小的情况下,也可采用梅花布点取样;每个采样点的取土深度及采样量保持均匀一致,土壤样品的上层与下层的比例要相同;采集的土壤样品分别放入样品袋,写下同样的两张标签,在样品袋的内外各具一张,注明采样地点、日期、采样深度、土壤名称、编号等信息,同时做好采样记录。
[0036]三、将分层采集的土壤样品带回后,对土壤样品分别进行细化干燥处理,具体处理方式是,对所有采集的同层土壤样品进行均匀混合,即将采集的所有同层土壤样品放在塑料布上,压碎,混匀,摊铺成四方形,在土壤样品上划两条十字交叉的对角线,将土壤样品分成四份,把对角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。
[0037]四、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。
[0038]五、根据实验规程的要求确定检测位置,并在箱式壳体I内的相关的监测/加药孔管21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。
[0039]六、从箱式壳体I的进水口 2连续注水,先从最下层的进水口 2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,使箱式壳体I中的土壤样品充分湿润至饱和,通过由下往上缓慢进水,分段提高供水装置的水头,保证箱式壳体I中的填充物缓慢饱水,整个饱水过程充分保证多孔介质中的气体排出,至此地下水动态模拟实验平台构建完毕。利用中控计算机对水循环过程的各种参数进行实时、自动采集,并观察地下水动力场、地下水化学场的变化,得到相应的检测数据。利用计算机监控平台对水循环过程的各种参数进行实时、自动采集,并实时观测地下水环境及地下水迀移转化数据,从而实现地下水动态模拟实验的实时在线监测的目的。
[0040]本发明地下水动态模拟实验平台构建完毕,即可开始利用中控计算机和各种监控装置对水循环过程的各种参数进行实时、自动采集,并观察地下水迀移转化和变化数据。同时可以针对具体的研宄目的,设定不同的实验研宄方案。利用模拟雨淋装置、水位控制装置可以实现自然界不同水循环过程的模拟和再现,从而为不同的水循环过程研宄服务。
[0041]本发明通过在动态模拟装置上的监测/加药孔管中添加药物,在动态模拟装置中实现典型水文地质单元的含水层介质中地下水的污染模拟;通过在模拟降雨装置的供水总管中添加药物(如硫酸、硝酸等),实现模拟含特殊污染因子(酸雨)的降雨过程,在动态模拟装置中实现典型水文地质单元的含水层介质受酸雨影响对地下水产生的污染模拟。
[0042]动态模拟装置中的填充材料在选定研宄区选定取土点,按照实验需求进行分层取土,填充过程应严格按照取土顺序进行分层回填;含水层的填充材料主要采用级配河沙填充,粒径在0.1-2.0 _,渗透系数在20m/d左右,以实现动态模拟装置内含水层中的水为典型潜水的模拟。包气带的填充材料主要采用砂质粉土,粒径在0.005~0.075 mm,渗透系数为0.5m/d左右,以实现动态模拟装置内典型包气带的模拟。
[0043]本发明中的模拟雨淋装置和水位控制如采用自来水直接供水控制,则供水主管和箱式壳体进水管前端必须安装防止水倒流的装置,避免在自来水停水或自来水供水压力波动时污水回流而污染自来水管网系统。
[0044]本发明与实验材料及药品接触部位采用的主要材料由高透明度有机玻璃、PVC管和316不锈钢组成,这些材料具有较强的耐腐蚀性,其物理、化学性能稳定,没有释出物质,可避免实验过程中由于设备本身材料使用不当而造成的人为污染。
【主权项】
1.一种地下水动态模拟实验平台的构建方法,其特征是,先设置地下水动态模拟实验平台,再进行构建操作; 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; 所述动态模拟装置的主体为长方形的箱式壳体,所述箱式壳体采用有机玻璃板加工而成,外围采用不锈钢方管加固和支撑;在所述箱式壳体的前壁板与后壁板的内侧按
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1