一种岩溶区天窗越流系统模拟装置制造方法及图纸

一种岩溶区天窗越流系统模拟装置，包括供水装置、水头控制装置和渗流装置。所述供水装置包括第一供水瓶和第二供水瓶。所述渗流装置包括模拟潜水系统的第一渗流柱和模拟承压水的第二渗流柱，所述第一渗流柱和第二渗流柱的底部通过管道连通。所述第一渗流柱和第二渗流柱内分别填充有介质。所述第二渗流柱的上端设置有出水口；且所述的出水口上设置有测压管。所述第一渗流柱的上部设置有溢流口，且所述溢流口通过管道与溢流瓶连通。本实用新型专利技术提供一种岩溶区天窗越流系统模拟装置及模拟方法，可以实现中国北方岩溶区越流系统的物理模拟，为探究岩溶区三水转化关系、污染控制、水文地球化学作用及岩溶含水层保护提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及一种模拟装置和模拟方法，具体地说是一种模拟岩溶区天窗越流 系统水文地质过程的装置及模拟方法。
技术介绍
从上世纪70年代W来，出现世界范围内的水危机，尤其是对地下水的大量开采引 发一系列地质灾害，诸如地面沉降、岩溶塌陷。地下水资源的过量开采造成岩溶塌陷直接危 及人们生命财产，因此亟需提出控制岩溶天窗区水位的科学方法。 另一方面，由于人类活动加剧，造成地下水水质恶化呈现加剧趋势，鉴于地下水污 染具有隐蔽性，目前含水层的污染治理恢复尚无好的科学方法，尤其是岩溶含水系统具有 管道流、裂隙流并存的特点，岩溶介质高度复杂，岩溶水污染治理是世界性难题。因此，模拟 岩溶天窗区越流的水文地质过程可望掲示岩溶水接受补给时的污染迁移与净化机理。 岩溶地区大气降水、地表水、地下水的"立7长"转化关系极其密切，可W设立地表水 与地下水联合调蓄技术，科学的利用运一转化关系可W使岩溶天窗区兴利除害，如采用天 窗区人工调蓄补源可W有效的防止岩溶水系统资源枯竭，利用天窗区砂碱石层调蓄可净化 水源、改善地下水质量。 基于W上思路，本技术充分利用岩溶水系统天窗越流区地层结构进行人工调 蓄补源，防止地下水资源枯竭和岩溶塌陷发生、阻滞污染物的迁移W净化岩溶水水质的技 术方法，提出是一种模拟岩溶区天窗越流系统水文地质过程的装置及模拟方法。该实用新 型具有重要理论和现实意义。
技术实现思路
为防止岩溶水系统天窗越流区岩溶塌陷灾害发生、阻滞天窗区污染物迁移和净化 岩溶水水质、防止岩溶水水位下降，本技术提供一种岩溶区天窗越流系统模拟装置及 模拟方法，本技术充分利用岩溶水系统天窗越流区地层结构进行人工调蓄补源，防止 地下水资源枯竭和岩溶塌陷发生、阻滞污染物的迁移W净化岩溶水水质的技术方法，提出 是一种模拟岩溶区天窗越流系统水文地质过程的装置及模拟方法具有重要理论和现实意 义，实现了中国北方岩溶区越流系统的物理模拟，从而为探究岩溶区=水转化关系及岩溶 含水层保护提供科学依据。 本技术解决其技术问题所采取的技术方案是： 所述供水部包括第一供水瓶和第二供水瓶，且所述第一供水瓶和第二供水瓶的下 部均设置有出水管； 盛放在所述第一供水瓶内的供试液为地表水，盛放在所述第二供水瓶内的供试液 为岩溶水； 所述渗流部包括第一渗流柱和第二渗流柱，所述第一渗流柱上端开口下端封闭， 所述第二渗流柱的上下两端均封闭，且所述第一渗流柱和第二渗流柱的底部通过管道连 通； 所述第一渗流柱的水平高度高于第二渗流柱； 所述第一渗流柱内自上而下依次为砂质粉±层和砂碱石层，所述第二渗流柱内填 充的渗流介质为石灰岩； 所述第一供水瓶的出水管与第一渗流柱的上端开口连通，并设有阀口； 所述第二供水瓶的出水管与设置于第一渗流柱的上部的岩溶水入口连通，并设有 阀n; 所述的第一渗流柱的侧壁上自上而下依次设置有第一取水口、第二取水口和第= 取水口； 所述第二渗流柱的侧壁上自下而上依次设置有第四取水口、第五取水口和出水 P; 所述第一渗流柱和第二渗流柱的底部的连通管道上设置有第六取水口； 所述第一取水口、第二取水口、第=取水口、第四取水口和第五取水口上均分别设 置有阀口和测压管，所述第六取水口上设置有阀口，所述出水口上设置有测压管，且在所述 出水口的下方设置有收集瓶； 所述水头控制部包括溢流口，W及设置于第一供水瓶出水管上的阀口；所述溢流口设置于第一渗流柱的顶端，且所述溢流口通过管道与溢流瓶连通； 所述第一供水瓶的出水管上设置有第一流量计，所述第二供水瓶的出水管上设置 有第二流量计，所述的连接溢流口的管道上设置有第=流量计。 根据本技术的一个【具体实施方式】，所述的第一渗流柱的高度为1500mm，直径 为300mm，所述第二渗流柱的高度为1500mm，直径为300mm; 所述第一渗流柱轴线和第二渗流柱轴线之间的水平距离为1300mm; 所述岩溶水入口与第一渗流柱的管口之间的距离为300mm; 所述第一取水口与岩溶水入口之间的距离为200mm; 所述第一取水口与第二取水口之间的距离为400mm; 所述出水口与第二渗流柱的管口之间的距离为SOmm-I OOmm; 所述出水口与第五取水口之间的距离为400mm; 所述第五取水口与第四取水口之间的距离为400mm; 所述砂质粉±层的厚度为50mm。 根据本技术的另一个【具体实施方式】，所述第一渗流柱内的水位比第二渗流柱 内的水位高50mm。 根据本技术的又一个【具体实施方式】，所述第一渗流柱和第二渗流柱为透明 的有机玻璃材质。 根据本技术的又一个【具体实施方式】，所述测压管采用医用软管制作而成。 根据本技术的又一个【具体实施方式】，设置于所述出水口下方的收集瓶采用窄 口瓶，且所述窄口瓶上设置有刻度。 -种岩溶区天窗越流系统模拟方法，包括W下步骤： 第一步，制备供试水样和渗流介质，具体为， al、将砂质粉±、砂碱石和石灰岩分别烘干，然后分别将砂质粉±、砂碱石和石灰 岩敲击破碎至粒径<0.2cm，然后分别对其称重，然后将烘干后的砂碱石和砂质粉±先后依 次装填到第一渗流柱内，将石灰岩填装到第二渗流柱内； a2、将地表水和岩溶水分别用0.45皿微孔滤膜过滤除杂； 第二步，组装并形成模拟装置，并测定渗流柱的内径； 第=步，打开第一供水瓶阀口，使供水部持续向第一渗流柱内供水，直至第一渗流 柱和第二渗流柱内均达到饱和状态;然后打开第二供水瓶的阀口； 第四步，调整地表水与岩溶水的供水比例，具体为， bl、读取第一流量计的读数记为Al,第二流量计的读数记为A2,第S流量计的读数 记为A3，且第S流量计的读数A3不能为零； b2、分别调整第一供水瓶出水管和第二供水瓶出水管上的阀口，使(A1-A3VA2 = 2/5； 第五步，关闭所有取水口的阀口，使流经渗流柱的供试液只能从第二渗流柱上端 的出水口流出，待该出水口流量稳定后根据需要对供试液进行取样和检测，具体为， cl、保持所述取水口的阀口为关闭的状态，每隔30min通过窄口瓶上的刻度读取渗 出水的体积和水头差，并实时测定渗出水的电导率、溫度、抑值W及硝酸根、硫酸根、氯离 子、重碳酸根、钢离子、巧离子、儀离子等的离子浓度，并记录； c3、依次打开第一取水口、第二取水口、第=取水口、第四取水口、第五取水口 W及 第六取水口的阀口，并依次记录各个取水口的水头后对其进行采样，记为水样I，水样n，水 样虹，水样IV，水样V和水样VI; c4、分别测定c3中所取水样的电导率、溫度、抑值W及硝酸根、硫酸根、氯离子、重 碳酸根、钢离子、巧离子、儀离子等的离子浓度，并记录； c5、打开第S取水口，通过带刻度的窄口瓶收集渗出的供试液，且每隔30min记录 一次渗出体积和取样时间； c6、调整地表水与岩溶水比例，然后重复cl-c5的操作且所述比例范围为1/5至2/ 5。 本技术的有益效果是： 本技术通过模拟岩溶区天窗越流系统， 第一、通过测定第一渗流柱各部位出水量及理化指标特征，研究地表水调蓄补源 过程中第四系砂碱石对地表水的净化作用； 第二、通过对第二渗流柱各部位出水理化指标特征的测定，分析地表水与地下水 联合调蓄过程中，劣质地表水经过砂碱石的净化过滤作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩溶区天窗越流系统模拟装置，其特征在于：包括供水部、水头控制部和渗流部；所述供水部包括第一供水瓶和第二供水瓶，且所述第一供水瓶和第二供水瓶的下部均设置有出水管；盛放在所述第一供水瓶内的供试液为地表水，盛放在所述第二供水瓶内的供试液为岩溶水；所述渗流部包括第一渗流柱和第二渗流柱，所述第一渗流柱上端开口下端封闭，所述第二渗流柱的上下两端均封闭，且所述第一渗流柱和第二渗流柱的底部通过管道连通；所述第一渗流柱的水平高度高于第二渗流柱；所述第一渗流柱内自上而下依次为砂质粉土层和砂砾石层，所述第二渗流柱内填充的渗流介质为石灰岩；所述第一供水瓶的出水管与第一渗流柱的上端开口连通，并设有阀门；所述第二供水瓶的出水管与设置于第一渗流柱的上部的岩溶水入口连通，并设有阀门；所述的第一渗流柱的侧壁上自上而下依次设置有第一取水口、第二取水口和第三取水口；所述第二渗流柱的侧壁上自下而上依次设置有第四取水口、第五取水口和出水口；所述第一渗流柱和第二渗流柱的底部的连通管道上设置有第六取水口；所述第一取水口、第二取水口、第三取水口、第四取水口和第五取水口上均分别设置有阀门和测压管，所述第六取水口上设置有阀门，所述出水口上设置有测压管，且在所述出水口的下方设置有收集瓶；所述水头控制部包括溢流口，以及设置于第一供水瓶出水管上的阀门；所述溢流口设置于第一渗流柱的顶端，且所述溢流口通过管道与溢流瓶连通；所述第一供水瓶的出水管上设置有第一流量计，所述第二供水瓶的出水管上设置有第二流量计，连接溢流口的所述的管道上设置有第三流量计。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢立亭，张凤娟，邢学睿，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：新型
国别省市：山东;37