本实用新型专利技术公开了一种多孔介质中非饱和变化监测装置，包括水槽、自动水位控制系统、架设在水槽上方的若干安装有竖直方向探杆的探头固定架和数据采集系统，水槽沿长度方向依次划分为地下水区域、多孔介质区域和地表水区域，水槽上多孔介质区域的上方架设有探头固定架，其上设置有与数据采集系统连接的探测装置的探杆伸入多孔介质区域内，自动水位控制系统和地表水区域连接。本实用新型专利技术能够实现任意变化水位下多孔介质的饱和非饱和情况的测量，实验过程中的测量均可自动实现，可节约人力提高实验效率，本实用新型专利技术可以为研究变化水位与多孔介质中地下水之间交换的水动力过程提供科学的指导。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于水利工程领域，涉及一种在室内实验中多孔介质饱和非饱和测量装置。
技术介绍
侧岸带是河道两侧在河岸一定范围内河水与区域地下水发生潜流交换的区域。侧岸潜流交换对河流生态系统的结构和功能有着重要作用，潜流交换流由于控制着潜流带内水量的变化及各种物质的滞留时间，对地下水的水量和水质变化具有重要的影响。在侧岸横向结构上，由于河流与河岸交界面具有强烈的水文连通性，因而河水水位上涨时河流水通过侧向交换补给河岸地下水，河水位下降时河岸含水层中的地下水又会补给河流，从而在侧岸的多孔介质中形成饱和非饱和的交替。海岸带与湖滨带与侧岸带相同，在海水位和湖水位变化下，地下水位高于海水和湖水水位时会补给海水和湖水，地下水位低于海水和湖水水位时海水和湖水会补给地下水，从而在海岸和湖岸的横向结构上产生饱和非饱和交替的现象。对这一交替现象的监测对研究变化水位与多孔介质中地下水之间交换的水动力过程具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种在室内实验水槽中多孔介质饱和非饱和测量装置，能够实现任意变化水位下多孔介质的饱和非饱和情况的测量。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种多孔介质中非饱和变化监测装置，包括水槽、自动水位控制系统、架设在水槽上方的若干安装有竖直方向探杆的探头固定架和数据采集系统，水槽内的区域从左到右依次划分为地下水区域、多孔介质区域和地表水区域，水槽上多孔介质区域的上方架设有若干探头固定架，其上设置有与数据采集系统连接的探测装置的探杆伸入多孔介质区域内，所述自动水位控制系统和地表水区域连接。进一步的，所述自动水位控制系统包括水位探头、水箱、双向泵、直流电机和工业控制计算机，所述与工业控制计算机连接的水位探头设置在所述地表水区域内，所述双向泵与直流电机电连接且分别与工业控制计算机连接，双向泵还分别与地表水区域和水箱连接。进一步的，所述多孔介质区域两侧设置有与水槽等宽的拦沙架，其上焊接有拦纱网的拦沙架底部焊接有形成三角形的支撑杆，为了增加拦沙架的稳定性。进一步的，所述探头固定架为木杆，木杆下方垂直固定两段相对设置的短木杆，探杆绑于两个短木杆之间，探杆杆底端设置有铁块，增加探杆的稳定性。进一步的，所述水槽上地下水区域内设置高度可调整的溢流挡板。本技术的有益效果在于：(1)能够实现多孔介质的饱和非饱和情况的测量，实验过程中的测量可自动实现，可节约人力提高实验效率，本技术可以为研究变化水位与多孔介质中地下水之间交换的水动力过程提供科学的指导。(2)为了增加探杆的稳定性，通过在探杆下端焊接铁块来增加自重，保证固定在探杆上的探测装置在变化的水位下保持稳定，不至发生偏移影响实验结果。(3)为增强沙坡的稳定性，在拦沙架下部焊接形成三角形的支撑杆，用以保证拦沙架的稳定，拦沙架上焊接拦沙网。(4)只需将水位变化情况导入工业控制计算机，系统就可以通过自动水位控制系统自动实现该变化的水位，并对水位变化情况下多孔介质的饱和非饱和情况进行实时监测，节约了人工提高了实验效率。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明：图1为本技术实施例所述的装置结构示意图；图2为本技术实施例所述的水槽的俯视图；图3为本技术实施例所述的拦沙架和焊接于拦沙架上的拦纱网结构示意图；图4为本技术实施例所述的探头固定架和探杆的结构示意图。附图标记说明：1-水槽；2-双向泵；3-直流电机；4-工业控制计算机；5-水位探头；6-水箱；7-拦沙架；71-拦纱网；72-支撑杆；8-溢流挡板；9-探头固定架；10-含水率探头；11-张力计；12-压力传感器；13-探杆；14-短木杆；15-铁块；101-地下水区域；102-多孔介质区域；103-地表水区域。具体实施方式下面将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述。如图1至图4所示，一种多孔介质中非饱和变化监测装置，包括水槽1、自动水位控制系统、架设在水槽1上方的若干安装有竖直方向探杆13的探头固定架9和数据采集系统。水槽1沿长度方向依次划分为地下水区域101、多孔介质区域102和地表水区域103，水槽1上多孔介质区域102的上方架设有探头固定架9，探杆13伸入多孔介质区域102内，探杆13上设置有分别与数据采集系统相连接的张力计11、压力传感器12和含水率探头10。自动水位控制系统包括水位探头5、水箱6、双向泵2、直流电机3和工业控制计算机4，与工业控制计算机4连接的水位探头5设置在地表水区域103内，双向泵2与直流电机3电连接且分别与工业控制计算机4连接，双向泵2还分别与地表水区域103和水箱6连接，水位探头5将检测到的水位信号传递给工业控制计算机4，工业控制计算机4控制直流电机3，双向泵2由直流电机3驱动并受直流电机3电极的变化控制其正反向转动，实现水槽1的进水和出水，结合水位探头5，将目标水位变化情况导入工业控制计算机4即可实现该水位变化的情况。水槽1出水口处设置尾水排水管道，在水槽1的地下水区域101安装高度可以调整的溢流挡板8，可以在实验中提供任意恒定的地下水高度。水槽1高度为1.5m，两侧地下水区域101和地表水区域103的长度为1m，泥沙区长度为28m，高度为1.3m。多孔介质区域102两侧设置有与水槽1等宽的拦沙架7，拦沙架7上焊接有拦纱网71，为保证拦沙架7的稳定性在其底部焊接有形成三角形结构的支撑杆72，拦沙架7和水槽1内壁间的缝隙处塞上橡皮泥，用来在水位变动的情况下保持沙坡的稳定并尽可能不影响水流流态，拦沙架7和多孔介质之间设置200目的尼龙拦纱网和土工织物。探头固定架9为木杆，木杆下方垂直固定两段相对的短木杆14，探杆13为铁杆，探杆13绑于两个短木杆14之间，为了保证装置在水流下的稳定性在探杆13的底端焊接有铁块15来增加自重。探头固定架9越靠近地表水区域103布置越密集，多孔介质区域102上方从靠近地表水区域103的一端开始布置，从距离拦沙架0.3m处开始，依次布置5根距离为0.3m、5根距离为0.5m、5根距离为1m、5根距离为2m、5根距离为3m的探头固定架9。含水率探头10、压力传感器12和张力计11用尼龙扎带固定在铁杆同一水平位置上，每个含水率探头10、张力计11和压力传感器12为一组，从探杆0.3m处至1.3m处每隔0.2m等距布置，并连接数据采集系统对各采样点处含水率、压力和张力变化进行实时监测，从而最大程度上捕捉多孔介质中非饱和变化的情况。水槽1进水口设置有进水阀门，开始实验时需先开启自动水位控制系统再打开进水阀门，实验结束时应先关闭进水阀门再关闭自动水位控制系统，防止开阀门时水槽1中的水从进水口排出对沙坡造成冲刷。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本技术进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本技术权利要求书所限定的范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔介质中非饱和变化监测装置，其特征在于：包括水槽(1)、自动水位控制系统、架设在水槽(1)上方的若干安装有竖直方向探杆(13)的探头固定架(9)和数据采集系统，水槽(1)内的区域从左到右依次划分为地下水区域(101)、多孔介质区域(102)和地表水区域(103)，水槽(1)上多孔介质区域(102)的上方架设有若干探头固定架(9)，其上设置有与数据采集系统连接的探测装置的探杆(13)伸入多孔介质区域(102)内，所述自动水位控制系统和地表水区域(103)连接。
【技术特征摘要】
1.一种多孔介质中非饱和变化监测装置，其特征在于：包括水槽(1)、自动水位控制系统、架设在水槽(1)上方的若干安装有竖直方向探杆(13)的探头固定架(9)和数据采集系统，水槽(1)内的区域从左到右依次划分为地下水区域(101)、多孔介质区域(102)和地表水区域(103)，水槽(1)上多孔介质区域(102)的上方架设有若干探头固定架(9)，其上设置有与数据采集系统连接的探测装置的探杆(13)伸入多孔介质区域(102)内，所述自动水位控制系统和地表水区域(103)连接。2.根据权利要求1所述的多孔介质中非饱和变化监测装置，其特征在于：所述自动水位控制系统包括水位探头(5)、水箱(6)、双向泵(2)、直流电机(3)和工业控制计算机(4)，所述与工业控制计算机(4)连接的水位探头(5)设置在所述地表水区域...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫玉铭，徐晶，魏杰，刘振宇，林乐曼，金光球，李凌，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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