一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，包括滲流槽，填充于滲流槽中的滲透體，以及與滲流槽連通的水循環單元和示蹤單元，示蹤單元將示蹤劑注入滲透體，滲流槽包括底板、側板、上游進水組件、入滲組件、下游出水組件和導水組件，上游進水組件通過滲透體與下游出水組件相連接，滲透體上接入滲組件、下接導水組件，水循環單元將水體抽入上游進水組件和入滲組件，水體經滲透體到達下游出水組件和導水組件；滲透體由高滲巖土和低滲巖土構成，低滲巖土與高滲巖土傾斜相交，其豎直方向截面呈傾斜的長條形；本發明專利技術可以模擬地下水水平滲流運動和豎向滲流運動，并且能夠模擬非均質各向同性含水層地下水滲流過程中的狀態變化。

A simulation test device of groundwater seepage law in heterogeneous isotropic aquifer

The invention provides a non homogeneous isotropic aquifer simulating device of ground water seepage rule, including seepage tank, seepage body filled in percolation tank, and is communicated with the seepage tank water cycle unit and tracer tracer tracer injection unit, unit seepage, seepage chute comprises a bottom plate, side plates, upper inlet assembly, infiltration water downstream components, components and hydraulic components, upstream water components connected through the penetration body and the downstream outlet components, the seepage on access and lower ground water infiltration assembly components, water cycle unit will be pumped into the water inlet upstream components and infiltration of water by osmosis components, which reaches downstream outlet components and water components; penetration is formed by Gao Shenyan soil and low permeability rock, rock soil and rock permeability hypertonic obliquely intersecting the vertical section, a strip of the invention can be inclined; In order to simulate the horizontal seepage movement and vertical seepage flow of groundwater, and to simulate the state change of groundwater seepage in heterogeneous isotropic aquifer.

【技術實現步驟摘要】
一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置
本專利技術涉及一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，屬于水文地質研究裝置

技術介紹
由于人類活動的日益加劇，滑坡、泥石流、地下水污染、海水入侵等一系列地質環境問題日益突出，地下水的研究工作顯得更加重要。作為地下水研究工作中的重要研究方法，室內模擬具有很多優點。作為物理模擬的主要工具，地下水模擬裝置影響著物理模擬研究的發展，近年來，國內外涌現了一大批這類的裝置。例如，前人研制的流線演示儀(申請號201020647076.0)，它可以模擬滲流過程中流線的變化過程，但是該儀器不能反映地下水實際滲流過程中滲流狀態變化。從前人的研究中反映出如下幾個缺陷：其一在模擬野外含水層中，現階段所使用的物理模擬模型只能模擬均質含水層，而野外情況下大多為非均質含水層，以至于試驗結果很難與野外情況吻合；其二現階段的所有的砂槽大部分都是類似于海水入侵的平面模型，很少有能夠既可以模擬橫向滲流又可以模擬豎向入滲的模擬裝置，且沒有模擬裝置能夠模擬地下水在滲流過程中經過非均質巖土突變界面時所產生的滲流折射現象以及地下水滲流在低滲巖土層端部所產生的繞流現象。其三現階段關于非均質各向同性地下水滲流過程的模擬都還只在電腦進行模擬階段，暫沒有一臺能夠在試驗室進行物理模擬的設備。近年來，各個領域都嘗試運用系統理論分析解決實際問題。運用地下水在不同含水層水流系統分析地下水滲流問題，構建更接近野外真實水文地質條件的復雜物理模型是物理模擬發展的趨勢。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有地下水滲流模擬裝置不能模擬非均質各向同性含水層滲流的問題，提供一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，可以進行水平方向和豎直方向的地下水滲流試驗，模擬地下水水平滲流運動和豎向滲流運動，并且能夠模擬非均質各向同性含水層地下水滲流過程中的狀態變化。實現本專利技術目的所采用的技術方案為，一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，至少包括滲流槽，填充于滲流槽中的滲透體，以及與滲流槽連通的水循環單元和示蹤單元，沿滲流槽長度方向，一端為上游進水端、另一端為下游出水端，所述滲流槽包括底板、一對側板、上游進水組件、入滲組件、下游出水組件和導水組件，上游進水組件通過滲透體與下游出水組件相連接，滲透體上接入滲組件、下接導水組件，水循環單元將水體抽入上游進水組件和入滲組件，水體經滲透體到達下游出水組件和導水組件；所述上游進水組件與下游出水組件均由滲透板、水頭控制板和水槽構成，底板、一對側板和兩個水槽構成上端開口的密封槽區，兩個水槽分別分布于密封槽區的上游進水端和下游出水端，滲透體位于密封槽區的中部，滲透板和水頭控制板位于水槽與滲透體之間，兩個滲透板分別與滲透體的上游進水端面和下游出水端面接觸，滲透板和水頭控制板的高度均低于水槽高度；所述滲透板和水頭控制板上均開設有密布的滲透孔，水頭控制板上滲透孔的孔徑大于滲透板上滲透孔的孔徑，下游出水組件的水頭控制板的滲透孔中塞有孔塞；所述入滲部分包括進水隔板、溢水板和兩個擋水板，進水隔板位于上游進水組件的滲透板的上部，溢水板位于下游出水組件的滲透板的上部，溢水板中部沿其寬度方向開設有長條形的溢流孔，進水隔板和溢水板均高于水頭控制板，兩個擋水板沿水平方向分別固定于兩個水頭控制板的頂端并且封閉進水隔板和溢水板與與之臨近的水頭控制板之間的空隙；所述導水組件包括導水滲透板、導水槽、導水管和集流器，其中導水滲透板位于滲流槽底板中并且靠近下游出水端，導水滲透板上同樣開設有密布的滲透孔，導水槽位于導水滲透板下方并且通過導水滲透板與滲流槽連通，集流器與導水槽通過導水管連通，導水管上設有止水夾；所述滲透體由高滲巖土和低滲巖土構成，高滲巖土分層搗實，按照實驗要求在高滲巖土中的不同高度處分層搗實低滲巖土，低滲巖土的豎直方向截面呈傾斜角度為15°～45°的長條形；所述水循環單元包括進水水箱、連通水管、進水管、抽水泵、出水管和出水水箱，其中進水水箱與出水水箱通過連通水管連通，抽水泵安裝于抽水管上，抽水管連通進水水箱與上游進水組件的水槽，出水管連通出水水箱與下游出水組件的水槽；所述示蹤單元包括馬氏瓶、分流器、示蹤管和閥門，其中馬氏瓶中灌注示蹤劑，馬氏瓶、分流器與滲流槽通過示蹤管依次連通，滲流槽的前側側板中開設有2個以上示蹤孔，示蹤管接于示蹤孔中，示蹤孔沿低滲巖土傾斜方向間隔分布并且正對滲透體。上游進水組件的滲透板的上部為未開孔平面板，該未開孔平面板構成進水隔板，進水隔板的高度為滲透板高度的1/15～1/8倍。所述下游出水組件的滲透板的上部為開設長條形孔的未開孔平面板，該開設長條形孔的未開孔平面板構成溢水板，長條形孔構成溢流孔。所述滲透板的高度大于水頭控制板，進水隔板和溢水板的高度相同并且均等于滲透板與水頭控制板的高度差。溢流孔與鄰近的擋水板的高度差為15～40mm。還包括控壓裝置，所述控壓裝置包括水位傳感器、導線和控制器，水位傳感器和控制器通過導線連接，水位傳感器安裝于上游進水組件的水槽槽底。上游進水組件的水槽槽底從中間分為進水處和測壓處，測壓處靠近滲透體，其高度相對進水處高度高20～50mm，水位傳感器安裝于測壓處。上述各管件與板件均通過管接頭連接，管接頭內部粘接有紗網。所述滲透體的表面包裹有紗網。上述各板件的連接處均通過密封膠粘接密封。由上述技術方案可知，本專利技術提供的非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置是一種基于地下水流動系統理論的地下水滲流規律的演示裝置，包括滲流槽、滲透體、水循環單元和示蹤單元四個部分，其中滲透體由高滲巖土和低滲巖土構成，可以模擬非均質各向同性含水層的滲流規律，高滲巖土分層搗實，按照試驗要求在高滲巖土中的不同高度處分層搗實低滲巖土，形成傾斜角度為15°～45°的長條形，配合示蹤劑，能夠清晰顯示地下水在滲流過程中經過非均質巖土突變界面時所產生的滲流折射現象和地下水滲流在低滲巖土層端處所產生的繞流現象。本專利技術滲流槽包括上游進水組件、入滲組件、下游出水組件和導水組件四個主要功能組件，上游進水組件分布于上游進水端，下游出水組件分布于下游出水端，上游進水組件通過滲透體與下游出水組件相連接，入滲組件位于滲透體頂面上，導水組件位于滲流槽底部，滲透體上接入滲組件、下接導水組件，水循環單元將水體抽入上游進水組件和入滲組件，水體經滲透體到達下游出水組件和導水組件；上游進水組件與下游出水組件中均設置滲透板和水頭控制板，其中滲透板用于水體均勻入滲，同時其上部突出于滲透體用于形成進水隔板和溢水板，水頭控制板用于控制水槽中水位，通過在下游出水組件的水頭控制板的滲透孔中塞孔塞可以調節下游出水組件的水槽水位，入滲組件中溢水板的中部設置溢流孔，保證在滲透體上方形成一定高度的入滲水位，入滲水位高度即溢流孔與鄰近的擋水板之間的高差。由此，本專利技術可提供兩種飽水方式：其一是關閉底部導水組件中所有止水夾，調節上下游水位同時達到最大高度，即上游水位設定在水頭控制板最高一個滲透孔處、下游水位只留出最高處滲透孔溢流，一段時間后，按設定要求調節上游水位，下游則將孔塞從上至下打開至設定水位，模擬橫向地下水滲流過程；其二是將下游水頭控制板滲透孔全部使用孔塞，向上游水槽中始終供水，當水位高于進水隔板時開始飽本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，至少包括滲流槽，填充于滲流槽中的滲透體，以及與滲流槽連通的水循環單元和示蹤單元，其特征在于：沿滲流槽長度方向，一端為上游進水端、另一端為下游出水端，所述滲流槽包括底板、一對側板、上游進水組件、入滲組件、下游出水組件和導水組件，上游進水組件通過滲透體與下游出水組件相連接，滲透體上接入滲組件、下接導水組件，水循環單元將水體抽入上游進水組件和入滲組件，水體經滲透體到達下游出水組件和導水組件；所述上游進水組件與下游出水組件均由滲透板、水頭控制板和水槽構成，底板、一對側板和兩個水槽構成上端開口的密封槽區，兩個水槽分別分布于密封槽區的上游進水端和下游出水端，滲透體位于密封槽區的中部，滲透板和水頭控制板位于水槽與滲透體之間，兩個滲透板分別與滲透體的上游進水端面和下游出水端面接觸，滲透板和水頭控制板的高度均低于水槽高度；所述滲透板和水頭控制板上均開設有密布的滲透孔，水頭控制板上滲透孔的孔徑大于滲透板上滲透孔的孔徑，下游出水組件的水頭控制板的滲透孔中塞有孔塞；所述入滲部分包括進水隔板、溢水板和兩個擋水板，進水隔板位于上游進水組件的滲透板的上部，溢水板位于下游出水組件的滲透板的上部，溢水板中部沿其寬度方向開設有長條形的溢流孔，進水隔板和溢水板均高于水頭控制板，兩個擋水板沿水平方向分別固定于兩個水頭控制板的頂端并且封閉進水隔板和溢水板與與之臨近的水頭控制板之間的空隙；所述導水組件包括導水滲透板、導水槽、導水管和集流器，其中導水滲透板位于滲流槽底板中并且靠近下游出水端，導水滲透板上同樣開設有密布的滲透孔，導水槽位于導水滲透板下方并且通過導水滲透板與滲流槽連通，集流器與導水槽通過導水管連通，導水管上設有止水夾；所述滲透體由高滲巖土和低滲巖土構成，高滲巖土分層搗實，按照實驗要求在高滲巖土中的不同高度處分層搗實低滲巖土，低滲巖土的豎直方向截面呈傾斜角度為15°～45°的長條形；所述水循環單元包括進水水箱、連通水管、進水管、抽水泵、出水管和出水水箱，其中進水水箱與出水水箱通過連通水管連通，抽水泵安裝于抽水管上，抽水管連通進水水箱與上游進水組件的水槽，出水管連通出水水箱與下游出水組件的水槽；所述示蹤單元包括馬氏瓶、分流器、示蹤管和閥門，其中馬氏瓶中灌注示蹤劑，馬氏瓶、分流器與滲流槽通過示蹤管依次連通，滲流槽的前側側板中開設有2個以上示蹤孔，示蹤管接于示蹤孔中，示蹤孔沿低滲巖土傾斜方向間隔分布并且正對滲透體。...

【技術特征摘要】
1.一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，至少包括滲流槽，填充于滲流槽中的滲透體，以及與滲流槽連通的水循環單元和示蹤單元，其特征在于：沿滲流槽長度方向，一端為上游進水端、另一端為下游出水端，所述滲流槽包括底板、一對側板、上游進水組件、入滲組件、下游出水組件和導水組件，上游進水組件通過滲透體與下游出水組件相連接，滲透體上接入滲組件、下接導水組件，水循環單元將水體抽入上游進水組件和入滲組件，水體經滲透體到達下游出水組件和導水組件；所述上游進水組件與下游出水組件均由滲透板、水頭控制板和水槽構成，底板、一對側板和兩個水槽構成上端開口的密封槽區，兩個水槽分別分布于密封槽區的上游進水端和下游出水端，滲透體位于密封槽區的中部，滲透板和水頭控制板位于水槽與滲透體之間，兩個滲透板分別與滲透體的上游進水端面和下游出水端面接觸，滲透板和水頭控制板的高度均低于水槽高度；所述滲透板和水頭控制板上均開設有密布的滲透孔，水頭控制板上滲透孔的孔徑大于滲透板上滲透孔的孔徑，下游出水組件的水頭控制板的滲透孔中塞有孔塞；所述入滲部分包括進水隔板、溢水板和兩個擋水板，進水隔板位于上游進水組件的滲透板的上部，溢水板位于下游出水組件的滲透板的上部，溢水板中部沿其寬度方向開設有長條形的溢流孔，進水隔板和溢水板均高于水頭控制板，兩個擋水板沿水平方向分別固定于兩個水頭控制板的頂端并且封閉進水隔板和溢水板與與之臨近的水頭控制板之間的空隙；所述導水組件包括導水滲透板、導水槽、導水管和集流器，其中導水滲透板位于滲流槽底板中并且靠近下游出水端，導水滲透板上同樣開設有密布的滲透孔，導水槽位于導水滲透板下方并且通過導水滲透板與滲流槽連通，集流器與導水槽通過導水管連通，導水管上設有止水夾；所述滲透體由高滲巖土和低滲巖土構成，高滲巖土分層搗實，按照實驗要求在高滲巖土中的不同高度處分層搗實低滲巖土，低滲巖土的豎直方向截面呈傾斜角度為15°～45°的長條形；所述水循環單元包括進水水箱、連通水管、進水管、抽水泵、出水管和出水水箱，其中進水水箱與出水水箱通過連通水管連通，抽水泵安裝于抽水管上，抽水管連通進水水箱與上游進水組件的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬傳明，高林，張程貽，和澤康，黃盛財，曾圓夢，佟春澎，李濤，魏超，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：發明
國別省市：湖北,42