本实用新型专利技术涉及一种物理模拟实验装置，具体涉及一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置，包括循环水系统、实验管段和测量系统，所述循环水系统包括供水箱和水泵，所述水泵能够从所述供水箱中抽水，所述水泵的出水口通过三通管与分流管道及进水管道连通；所述实验管段包括溢流槽、竖直设置的介质填充管及进水缓冲管，所述溢流槽通过其底部开孔套设在所述介质填充管的上部，所述介质填充管的下端与所述进水缓冲管的上端对接连通；所述测量系统包括数据采集器和测流容器。本实用新型专利技术的有益效果为，装置结构简单，测量数据精确，用途广泛，能够开展不同粒径、不同级配孔隙介质渗流阻力实验，具有广泛的应用价值和市场价值。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种物理模拟实验装置，具体涉及一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置。
技术介绍
达西定律已被广泛应用于地下水渗流及污染物迁移等诸多水文地质问题的研究中，然而应用达西定律有一定的适用条件，例如在抽(压)水井附近、砂砾河床等情况下，地下水流速较大，经常出现地下水渗流速度与水力梯度不再呈线性关系，而呈复杂的非线性关系的现象；在黏土和泥页岩等低渗透介质中，当渗透流速或雷诺数较小时，常存在起始水力梯度和非线性渗流。当地下水流速过大或者过小时，渗流规律不再满足达西定律的流动统称为非达西流。开展地下水渗流机理的研究，确定达西定律的适用条件，是水文地质学的基本理论问题，具有重要的理论意义和实用价值。因此，希望通过开展不同粒径、不同级配孔隙介质渗流阻力实验，系统研究孔隙介质结构对渗流规律的影响，分析不同颗粒粒径和级配孔隙介质在不同水力梯度条件下渗流阻力的组成及其变化规律，根据实验结果分析孔隙介质地下水渗流机理，构建孔隙介质非达西渗流的综合判据。根据渗流阻力系数的影响因素可知，孔隙含水层颗粒的粒径、颗粒的不均匀系数是影响其渗流阻力大小的主要因素。为了研究颗粒粒径、分选对渗流规律的影响，因此需要一种可以用于模拟多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题为，提供一种物理模拟实验装置，以研究颗粒粒径、分选对渗流规律的影响，分析不同颗粒粒径和级配孔隙介质在不同水力梯度条件下渗流阻力的组成及其变化规律，根据实验结果分析孔隙介质地下水渗流机理，构建孔隙介质非达西渗流的综合判据。本技术解决上述技术问题的技术方案为：一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置，包括循环水系统、实验管段和测量系统，所述循环水系统包括供水箱和水泵，所述水泵能够从所述供水箱中抽水，所述水泵的出水口通过三通管与分流管道及进水管道连通，所述分流管道上设置有分流阀门，所述进水管道上设置有进水阀门；所述实验管段包括溢流槽、竖直设置的介质填充管及进水缓冲管，所述溢流槽为上部敞口的盒状容器，所述溢流槽通过其底部开孔套设在所述介质填充管的上部，所述介质填充管上端开口的位置高于所述溢流槽上部敞口的位置，所述溢流槽的底部还设置有若干出水接头，所述介质填充管的侧壁上开设有两个具有高度差的测压孔，所述介质填充管的下端与所述进水缓冲管的上端对接连通，所述对接连通处固定设置有能够阻止介质填充管内介质下漏的纱网,所述进水缓冲管的下部与所述进水管道连通，所述进水缓冲管的上部侧壁临近所述对接连通处开设有可启闭的排气管；所述测量系统包括数据采集器和测流容器，所述测流容器的上部敞口，所述溢流槽内的水能够通过与所述出水接头连通的出水管道流入所述测流容器，所述测流容器的底部连通有排水管道，所述排水管道上设置有排空阀门，所述测流容器的底部设置有测压孔，所述介质填充管及测流容器上的所述测压孔处均设置有压力传感器，所述压力传感器分别通过电缆与数据采集器连接。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下进一步技术改进。进一步，所述介质填充管的下端与所述进水缓冲管的上端通过法兰盘对接连通。进一步，所述介质填充管内部设置有防管涌圆盘，所述防管涌圆盘上开设有若干过水孔，防管涌圆盘周向上设置有若干卡口，所述防管涌圆盘位于所述溢流槽的下方且临近所述溢流槽，所述介质填充管内壁周向上设置有若干与所述卡口相配合的用于固定所述防管涌圆盘的卡条。实验时，装填介质至卡条下部时停止，卡口对准卡条将防管涌圆盘放入介质填充管内并移动至超过卡条下端一点距离，转动所述防管涌圆盘则卡条将其卡紧。进一步，所述防管涌圆盘的下表面覆盖有纱网。进一步，所述分流管道及所述排水管道流出的水均进入所述供水箱。进一步，所述测流容器为圆柱形容器。进一步，所述介质填充管的内径为8～10cm，所述介质填充管的长度为140～160cm。进一步，所述介质填充管的内径为10cm，所述介质填充管的长度为150cm。进一步，所述介质填充管上的两个测压孔的高度差为50cm，所述进水缓冲管的长度为9cm。进一步，所述溢流槽、介质填充管及进水缓冲管均由有机玻璃制成。本技术的有益效果为，本技术专利的结构简单，测量数据精确，用途广泛，能够开展不同粒径、不同级配孔隙介质渗流阻力实验，系统研究孔隙介质结构对渗流规律的影响，分析不同颗粒粒径和级配孔隙介质在不同水力梯度条件下渗流阻力的组成及其变化规律，具有广泛的应用价值和市场价值。附图说明图1为本技术提供的一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置的结构示意图；图2为图1所示的模拟实验装置的实验管段的结构示意图；图3为图2所示的实验管段上部的溢流槽的结构示意图；图4为图2所示的实验管段上端内部的防管涌圆盘的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、溢流槽；2、出水接头；3、卡条；4、压力传感器；5、介质填充管；6、电缆；7、进水阀门；8、固定孔；9、进水缓冲管；10、法兰盘；11、卡口；12、过水孔；13、防管涌圆盘；14、排气管；15、水泵；16、分流阀门；17、排空阀门；18、测流容器；19、供水箱；20、数据采集器。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1至图4所示，本技术提供一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置，包括循环水系统、实验管段和测量系统，所述循环水系统包括供水箱19和水泵15，所述水泵15能够从所述供水箱19中抽水，所述水泵15的出水口通过三通管与分流管道及进水管道连通，所述分流管道上设置有分流阀门16，所述进水管道上设置有进水阀门7；所述实验管段包括溢流槽、竖直设置的介质填充管5及进水缓冲管9，所述溢流槽为上部敞口的盒状容器，所述溢流槽通过其底部开孔套设在所述介质填充管5的上部，所述介质填充管5上端开口的位置高于所述溢流槽上部敞口的位置，所述溢流槽的底部还设置有若干出水接头2，所述介质填充管5的侧壁上开设有两个在竖直方向间隔开的测压孔，所述介质填充管5的下端与所述进水缓冲管9的上端对接连通，所述对接连通处固定设置有能够阻止介质填充管5内介质下漏的纱网,所述进水缓冲管9的下部与所述进水管道连通，所述进水缓冲管9的上部侧壁临近所述对接连通处开设有可启闭的排气管14；所述测量系统包括数据采集器20和测流容器18，所述测流容器18的上部敞口，所述溢流槽内的水能够通过与所述出水接头2连通的出水管道流入所述测流容器18，所述测流容器18的底部连通有排水管道，所述排水管道上设置有排空阀门17，所述测流容器18的底部设置有测压孔，所述介质填充管5及测流容器18上的所述测压孔处均设置有压力传感器4，所述压力传感器4通过电缆6与数据采集器20连接。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下进一步技术改进。进一步，所述介质填充管5的下端与所述进水缓冲管9的上端通过法兰盘10对接连通。所述法兰盘1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置，其特征在于，包括循环水系统、实验管段和测量系统，所述循环水系统包括供水箱(19)和水泵(15)，所述水泵(15)能够从所述供水箱(19)中抽水，所述水泵(15)的出水口通过三通管与分流管道及进水管道连通，所述分流管道上设置有分流阀门(16)，所述进水管道上设置有进水阀门(7)；所述实验管段包括溢流槽、竖直设置的介质填充管(5)及进水缓冲管(9)，所述溢流槽为上部敞口的盒状容器，所述溢流槽通过其底部开孔套设在所述介质填充管(5)的上部，所述介质填充管(5)上端开口的位置高于所述溢流槽上部敞口的位置，所述溢流槽的底部还设置有若干出水接头(2)，所述介质填充管(5)的侧壁上开设有两个具有高度差的测压孔，所述介质填充管(5)的下端与所述进水缓冲管(9)的上端对接连通，所述对接连通处固定设置有能够阻止介质填充管(5)内介质下漏的纱网,所述进水缓冲管(9)的下部与所述进水管道连通，所述进水缓冲管(9)的上部侧壁临近所述对接连通处开设有可启闭的排气管(14)；所述测量系统包括数据采集器(20)和测流容器(18)，所述测流容器(18)的上部敞口，所述溢流槽内的水能够通过与所述出水接头(2)连通的出水管道流入所述测流容器(18)，所述测流容器(18)的底部连通有排水管道，所述排水管道上设置有排空阀门(17)，所述测流容器(18)的底部设置有测压孔，所述介质填充管(5)及测流容器(18)上的所述测压孔处均设置有压力传感器(4)，所述压力传感器(4)分别通过电缆(6)与数据采集器(20)连接。...
【技术特征摘要】
1.一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置，其特征在于，包括循环水系统、实验管段和测量系统，
所述循环水系统包括供水箱(19)和水泵(15)，所述水泵(15)能够从所述供水箱(19)中抽水，所述水泵(15)的出水口通过三通管与分流管道及进水管道连通，所述分流管道上设置有分流阀门(16)，所述进水管道上设置有进水阀门(7)；
所述实验管段包括溢流槽、竖直设置的介质填充管(5)及进水缓冲管(9)，所述溢流槽为上部敞口的盒状容器，所述溢流槽通过其底部开孔套设在所述介质填充管(5)的上部，所述介质填充管(5)上端开口的位置高于所述溢流槽上部敞口的位置，所述溢流槽的底部还设置有若干出水接头(2)，所述介质填充管(5)的侧壁上开设有两个具有高度差的测压孔，所述介质填充管(5)的下端与所述进水缓冲管(9)的上端对接连通，所述对接连通处固定设置有能够阻止介质填充管(5)内介质下漏的纱网,所述进水缓冲管(9)的下部与所述进水管道连通，所述进水缓冲管(9)的上部侧壁临近所述对接连通处开设有可启闭的排气管(14)；
所述测量系统包括数据采集器(20)和测流容器(18)，所述测流容器(18)的上部敞口，所述溢流槽内的水能够通过与所述出水接头(2)连通的出水管道流入所述测流容器(18)，所述测流容器(18)的底部连通有排水管道，所述排水管道上设置有排空阀门(17)，所述测流容器(18)的底部设置有测压孔，所述介质填充管(5)及测流容器(18)上的所述测压孔处均设置有压力传感器(4)，所述压力传感器(4)分别通过电缆(6)与数据采集器(20)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于研究多孔介质渗流阻力的物理模拟实验装置，其特征在于，所述介质填充管(5)的下端与所述进水缓冲管(9)的上端通过法兰盘(10)对接连通。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李仲夏，常威，沈仲智，何林青，梅伟标，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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