岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置及模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，该模拟装置包括供水部、渗流部、测压部和取水部，同时公开了一种利用该模拟装置的模拟方法。通过该模拟装置和模拟方法可以模拟岩溶大泉流量多源补给过程，岩溶水污染修复效果，承压岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，潜水岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，双岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，以及断裂带对双岩溶水系统排泄区动力场影响。该装置取得的实验数据，从理论上揭示双岩溶含水系统水循环过程中水动力场与水化学场的演变、揭示岩溶水系统排泄泉补给比例构成、揭示岩溶水系统污染修复过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟装置和模拟方法，具体地说是一种用于研究自然界双含水层岩溶系统中水循环过程，并揭示排泄区岩溶大泉流量多源补给来源混合比，以及进行双岩溶含水系统污染控制的模拟装置和模拟方法。
技术介绍
中国岩溶地貌分布广、面积大。石灰岩、白云岩、泥灰岩等碳酸盐岩出露地区面积约91～130万平方千米。在我国北方，岩溶分布面积广泛，岩溶水资源十分丰富，岩溶水资源因为水质优良、供水量稳定，而成为工矿企业、城镇生活及农业的重要水源。但是，随着经济社会的发展,人类活动引发了一系列的岩溶区环境水文地质问题，如大型岩溶水水源地资源枯竭、岩溶塌陷、岩溶水质污染、岩溶大泉景观消亡、岩溶区石漠化等。要解决上述问题，首先要对这一系列的水文地质问题进行探究，弄清楚该地质条件下的水环境的演化过程。但是由于岩溶含水介质高度的不均一性，长期以来，岩溶水系统的水循环过程一直是国内外学术界关注的热点问题和研究难点。如岩溶大泉渗流场水循环过程，岩溶大泉多源补给源的混合比，岩溶水系统中污染物迁移规律及演化规律，以及断裂构造对岩溶水径流影响等。这一模拟装置则是探讨岩溶双含水系统水循环过程、岩溶大泉流量衰变过程、岩溶含水系统污染控制的技术方法。
技术实现思路
为了研究多岩溶含水介质中地下水循环过程机理，并为岩溶水污染防治提供科学依据，本专利技术提供一种岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置及模拟方法。通过该方法可以模拟岩溶大泉流量多源补给过程，岩溶水污染修复效果，承压岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，潜水岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，双岩溶水系统排泄泉补给源的混合比，以及断裂带对双岩溶水系统排泄区动力场影响。该装置取得的实验数据，从理论上揭示双岩溶含水系统水循环过程中水动力场与水化学场的演变、揭示岩溶水系统排泄泉补给比例构成、揭示岩溶水系统污染修复过程。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，包括供水部、渗流部、测压部和取水部，所述的渗流部包括呈楔形的渗流槽，所述渗流槽的内部平行设置有两个格栅板，所述的格栅板上均布设置有若干个漏水孔，且所述的格栅板的外侧包裹有滤网；两个所述的格栅板将所述渗流槽的内部区域从前到后依次分割为第一空腔、第二空腔和第三空腔；所述的第一空腔内从下往上依次设置有第一张夏组鲕粒灰岩层、第一隔水层和第一奥陶纪白云质灰岩层，所述的第三空腔内从下往上依次设置有第三张夏组鲕粒灰岩层、第三隔水层和第三奥陶纪白云质灰岩层；所述的第一隔水层和第三隔水层均采用粉质粘土和页岩碎屑混合而成，且二者混合比例为3:7；所述的第一空腔和第二空腔的上方设置有盖板；所述的供水部包括第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶；设置于所述的第一供水瓶内的供试液为张夏组石灰岩岩溶水，设置于所述的第二供水瓶内的供试液为地表水，且所述的第一供水瓶和第二供水瓶分别通过第一管道和第二管道与第一空腔内的第一张夏组鲕粒灰岩层相连通；设置于所述的第三供水瓶内的供试液为奥陶纪灰岩岩溶水，且所述的第三供水瓶通过第三管道与第一空腔内的第一奥陶纪白云质灰岩层相连通；设置于所述的第四供水瓶内的供试液为地表水或污水，且设置于所述的第四供水瓶上的第四管道位于所述渗流槽的上方，所述的第四管道的侧壁上设置有若干个漏水孔；所述第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶上分别设置有溢流口；所述的第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上分别设置有阀门和流量计；所述的盖板上设置有抽水管，且所述抽水管的底端与所述第三隔水层的上表面相接触，所述的抽水管的上端与水泵相连，所述抽水管的下半段设置有若干个漏水孔，且所述的抽水管上设置有漏水孔的部分的外侧包裹有滤网；所述渗流槽的后端分别设置有呈L型的第一取水管、第二取水管和第三取水管，且所述的第一取水管、第三取水管和第一取水管的上端分别与所述渗流槽的后端平齐；所述的第三取水管和第一取水管的下端分别与渗流槽的底面相接触，上设置有若干个漏水孔，且所述的第一取水管的位于第三张夏组鲕粒灰岩层内的部分的外部包覆有滤网，所述第三取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第三取水管的位于渗流槽内的部分的外部包裹有滤网；所述的第二取水管的底部与所述的第三隔水层的上表面相接触，所述第二取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第二取水管的位于渗流槽内的部分的外部包裹有滤网；所述的第一取水管、第二取水管和第三取水管上分别设置有刻度和阀门；所述的渗流槽上分别设置有第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管；所述的第一测压管和第三测压管分别与所述的第一张夏组鲕粒灰岩层的前、后两端相连通，所述的第二测压管和第四测压管分别与所述的第一奥陶纪白云质灰岩层的前、后两端相连通，所述的第五测压管和第七测压管分别与所述的第三张夏组鲕粒灰岩层的前、后两端相连通，所述的第六测压管和第八测压管分别与所述的第三奥陶纪白云质灰岩层的前、后两端相连通；所述的第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管的上端均高于相应位置渗流槽的上端，下端分别设置有取水口，所述的取水口上设置有阀门。进一步地，所述渗流槽的前端的高度为160cm，所述渗流槽前端的宽度为80cm，所述渗流槽后端的高度为100cm，所述渗流槽后端的宽度为30cm，所述渗流槽的长度为200cm；两个所述的格栅板向后上方倾斜，且所述的格栅板与渗流槽底面的倾斜角度为75°，位于前端的格栅板的下端与渗流槽前端之间的距离为100cm，位于后端的格栅板的下端与渗流槽前端之间的距离为110cm；所述第四管道的长度为30cm；所述的第一供水瓶、第二供水瓶和第四供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为170cm，所述的第三供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为150cm；所述的抽水管的长度为60cm，直径15mm，且所述抽水管的轴线位于所述渗流槽的对称面内，所述抽水管到渗流槽前端之间的距离为150cmm；所述的第三管道的直径为所述的第一管道、第二管道和第四管道直径的2倍；所述的第一张夏组鲕粒灰岩层的厚度为20cm，所述的第一隔水层的厚度为20cm，所述的第一奥陶纪白云质灰岩层从所述第一隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端；所述的第三张夏组鲕粒灰岩层的厚度为40cm，所述的第三隔水层的厚度为20cm，所述的第三奥陶纪白云质灰岩层从所述第三隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端；所述漏水孔的直径为2mm，且位于所述的格栅板上的相邻漏水孔之间的间距为5cm，所述的滤网为80目。进一步地，所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层中砂、细砂和上层中砂，且所述的下层中砂的厚度为30cm，所述的细砂的厚度为20cm，所述的上层中砂从所述细砂的下表面延伸至渗流槽的顶端。进一步地，所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层细砂、粉砂和上层细砂，且所述的下层细砂的厚度为30cm，所述的粉砂的厚度为20cm，所述的上层细砂从所述细砂的下表面延伸至渗流槽的顶端。进一步地，所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层粉土、粉质粘土和上层粉土，且所述的下层粉土的厚度为30cm，所述的粉质粘土的厚度为20cm，所述的上层粉土从所述细砂的下表面延伸至渗流本文档来自技高网...

【技术保护点】
岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，包括供水部、渗流部、测压部和取水部，其特征在于：所述的渗流部包括呈楔形的渗流槽，所述渗流槽的内部平行设置有两个格栅板，所述的格栅板上均布设置有若干个漏水孔，且所述的格栅板的外侧包裹有滤网；两个所述的格栅板将所述渗流槽的内部区域从前到后依次分割为第一空腔、第二空腔和第三空腔；所述的第一空腔内从下往上依次设置有第一张夏组鲕粒灰岩层、第一隔水层和第一奥陶纪白云质灰岩层，所述的第三空腔内从下往上依次设置有第三张夏组鲕粒灰岩层、第三隔水层和第三奥陶纪白云质灰岩层；所述的第一隔水层和第三隔水层均采用粉质粘土和页岩碎屑混合而成，且二者混合比例为3:7；所述的第一空腔和第二空腔的上方设置有盖板；所述的供水部包括第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶；设置于所述的第一供水瓶内的供试液为张夏组石灰岩岩溶水，设置于所述的第二供水瓶内的供试液为地表水，且所述的第一供水瓶和第二供水瓶分别通过第一管道和第二管道与第一空腔内的第一张夏组鲕粒灰岩层相连通；设置于所述的第三供水瓶内的供试液为奥陶纪灰岩岩溶水，且所述的第三供水瓶通过第三管道与第一空腔内的第一奥陶纪白云质灰岩层相连通；设置于所述的第四供水瓶内的供试液为地表水或污水，且设置于所述的第四供水瓶上的第四管道位于所述渗流槽的上方，所述的第四管道的侧壁上设置有若干个漏水孔；所述第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶上分别设置有溢流口；所述的第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上分别设置有阀门和流量计；所述的盖板上设置有抽水管，且所述抽水管的底端与所述第三隔水层的上表面相接触，所述的抽水管的上端与水泵相连，所述抽水管的下半段设置有若干个漏水孔，且所述的抽水管上设置有漏水孔的部分的外侧包裹有滤网；所述渗流槽的后端分别设置有呈L型的第一取水管、第二取水管和第三取水管，且所述的第一取水管、第三取水管和第一取水管的上端分别与所述渗流槽的后端平齐；所述的第三取水管和第一取水管的下端分别与渗流槽的底面相接触，上设置有若干个漏水孔，且所述的第一取水管的位于第三张夏组鲕粒灰岩层内的部分的外部包覆有滤网，所述第三取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第三取水管的位于渗流槽内的部分的外部包裹有滤网；所述的第二取水管的底部与所述的第三隔水层的上表面相接触，所述第二取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第二取水管的位于渗流槽内的部分的外部包裹有滤网；所述的第一取水管、第二取水管和第三取水管上分别设置有刻度和阀门；所述的渗流槽上分别设置有第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管；所述的第一测压管和第三测压管分别与所述的第一张夏组鲕粒灰岩层的前、后两端相连通，所述的第二测压管和第四测压管分别与所述的第一奥陶纪白云质灰岩层的前、后两端相连通，所述的第五测压管和第七测压管分别与所述的第三张夏组鲕粒灰岩层的前、后两端相连通，所述的第六测压管和第八测压管分别与所述的第三奥陶纪白云质灰岩层的前、后两端相连通；所述的第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管的上端均高于相应位置渗流槽的上端，下端分别设置有取水口，所述的取水口上设置有阀门。...

【技术特征摘要】
1.岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，包括供水部、渗流部、测压部和取水部，其特征在于：所述的渗流部包括呈楔形的渗流槽，所述渗流槽的内部平行设置有两个格栅板，所述的格栅板上均布设置有若干个漏水孔，且所述的格栅板的外侧包裹有滤网；两个所述的格栅板将所述渗流槽的内部区域从前到后依次分割为第一空腔、第二空腔和第三空腔；所述的第一空腔内从下往上依次设置有第一张夏组鲕粒灰岩层、第一隔水层和第一奥陶纪白云质灰岩层，所述的第三空腔内从下往上依次设置有第三张夏组鲕粒灰岩层、第三隔水层和第三奥陶纪白云质灰岩层；所述的第一隔水层和第三隔水层均采用粉质粘土和页岩碎屑混合而成，且二者混合比例为3:7；所述的第一空腔和第二空腔的上方设置有盖板；所述的供水部包括第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶；设置于所述的第一供水瓶内的供试液为张夏组石灰岩岩溶水，设置于所述的第二供水瓶内的供试液为地表水，且所述的第一供水瓶和第二供水瓶分别通过第一管道和第二管道与第一空腔内的第一张夏组鲕粒灰岩层相连通；设置于所述的第三供水瓶内的供试液为奥陶纪灰岩岩溶水，且所述的第三供水瓶通过第三管道与第一空腔内的第一奥陶纪白云质灰岩层相连通；设置于所述的第四供水瓶内的供试液为地表水或污水，且设置于所述的第四供水瓶上的第四管道位于所述渗流槽的上方，所述的第四管道的侧壁上设置有若干个漏水孔；所述第一供水瓶、第二供水瓶、第三供水瓶和第四供水瓶上分别设置有溢流口；所述的第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上分别设置有阀门和流量计；所述的盖板上设置有抽水管，且所述抽水管的底端与所述第三隔水层的上表面相接触，所述的抽水管的上端与水泵相连，所述抽水管的下半段设置有若干个漏水孔，且所述的抽水管上设置有漏水孔的部分的外侧包裹有滤网；所述渗流槽的后端分别设置有呈L型的第一取水管、第二取水管和第三取水管，且所述的第一取水管、第三取水管和第一取水管的上端分别与所述渗流槽的后端平齐；所述的第三取水管和第一取水管的下端分别与渗流槽的底面相接触，上设置有若干个漏水孔，且所述的第一取水管的位于第三张夏组鲕粒灰岩层内的部分的外部包覆有滤网，所述第三取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第三取水管的位于渗流槽内的部分的外部包裹有滤网；所述的第二取水管的底部与所述的第三隔水层的上表面相接触，所述第二取水管的位于渗流槽内的部分上设置有若干个漏水孔，且所述第二取水管的位于渗流槽内的部分的外部包裹有滤网；所述的第一取水管、第二取水管和第三取水管上分别设置有刻度和阀门；所述的渗流槽上分别设置有第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管；所述的第一测压管和第三测压管分别与所述的第一张夏组鲕粒灰岩层的前、后两端相连通，所述的第二测压管和第四测压管分别与所述的第一奥陶纪白云质灰岩层的前、后两端相连通，所述的第五测压管和第七测压管分别与所述的第三张夏组鲕粒灰岩层的前、后两端相连通，所述的第六测压管和第八测压管分别与所述的第三奥陶纪白云质灰岩层的前、后两端相连通；所述的第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管的上端均高于相应位置渗流槽的上端，下端分别设置有取水口，所述的取水口上设置有阀门。2.根据权利要求1所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于：所述渗流槽的前端的高度为160cm，所述渗流槽前端的宽度为80cm，所述渗流槽后端的高度为100cm，所述渗流槽后端的宽度为30cm，所述渗流槽的长度为200cm；两个所述的格栅板向后上方倾斜，且所述的格栅板与渗流槽底面的倾斜角度为75°，位于前端的格栅板的下端与渗流槽前端之间的距离为100cm，位于后端的格栅板的下端与渗流槽前端之间的距离为110cm；所述第四管道的长度为30cm；所述的第一供水瓶、第二供水瓶和第四供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为170cm，所述的第三供水瓶的溢流口距渗流槽底部的高度为150cm；所述的抽水管的长度为60cm，直径15mm，且所述抽水管的轴线位于所述渗流槽的对称面内，所述抽水管到渗流槽前端之间的距离为150cmm；所述的第三管道的直径为所述的第一管道、第二管道和第四管道直径的2倍；所述的第一张夏组鲕粒灰岩层的厚度为20cm，所述的第一隔水层的厚度为20cm，所述的第一奥陶纪白云质灰岩层从所述第一隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端；所述的第三张夏组鲕粒灰岩层的厚度为40cm，所述的第三隔水层的厚度为20cm，所述的第三奥陶纪白云质灰岩层从所述第三隔水层的上表面延伸至渗流槽的顶端；所述漏水孔的直径为2mm，且位于所述的格栅板上的相邻漏水孔之间的间距为5cm，所述的滤网为80目。3.根据权利要求2所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于：所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层中砂、细砂和上层中砂，且所述的下层中砂的厚度为30cm，所述的细砂的厚度为20cm，所述的上层中砂从所述细砂的下表面延伸至渗流槽的顶端。4.根据权利要求2所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于：所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层细砂、粉砂和上层细砂，且所述的下层细砂的厚度为30cm，所述的粉砂的厚度为20cm，所述的上层细砂从所述细砂的下表面延伸至渗流槽的顶端。5.根据权利要求2所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于：所述的第二空腔内从下往上依次设置有下层粉土、粉质粘土和上层粉土，且所述的下层粉土的厚度为30cm，所述的粉质粘土的厚度为20cm，所述的上层粉土从所述细砂的下表面延伸至渗流槽的顶端。6.根据权利要求1所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在于：所述的渗流槽、抽水管、第二取水管、第三取水管和第一取水管均采用透明的有机玻璃制作而成，且所述的渗流槽采用双层有机玻璃制作而成，所述的第一测压管、第二测压管、第三测压管、第四测压管、第五测压管、第六测压管、第七测压管、第八测压管均采用医用软管制作而成。7.根据权利要求1所述的岩溶双含水系统补给源与污染控制模拟装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢立亭，邢学睿，张凤娟，李常锁，何瑞，张文刚，徐媛，宋广曾，黄林显，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37