一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置，包括渗流槽，填充于渗流槽中的渗透体，以及与渗流槽连通的水循环单元和示踪单元，示踪单元将示踪剂注入渗透体，渗流槽包括底板、侧板、上游进水组件、入渗组件、下游出水组件和导水组件，上游进水组件通过渗透体与下游出水组件相连接，渗透体上接入渗组件、下接导水组件，水循环单元将水体抽入上游进水组件和入渗组件，水体经渗透体到达下游出水组件和导水组件；渗透体由高渗岩土和低渗岩土构成，低渗岩土与高渗岩土倾斜相交，其竖直方向截面呈倾斜的长条形；本发明专利技术可以模拟地下水水平渗流运动和竖向渗流运动，并且能够模拟非均质各向同性含水层地下水渗流过程中的状态变化。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置
本专利技术涉及一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置，属于水文地质研究装置

技术介绍
由于人类活动的日益加剧，滑坡、泥石流、地下水污染、海水入侵等一系列地质环境问题日益突出，地下水的研究工作显得更加重要。作为地下水研究工作中的重要研究方法，室内模拟具有很多优点。作为物理模拟的主要工具，地下水模拟装置影响着物理模拟研究的发展，近年来，国内外涌现了一大批这类的装置。例如，前人研制的流线演示仪(申请号201020647076.0)，它可以模拟渗流过程中流线的变化过程，但是该仪器不能反映地下水实际渗流过程中渗流状态变化。从前人的研究中反映出如下几个缺陷：其一在模拟野外含水层中，现阶段所使用的物理模拟模型只能模拟均质含水层，而野外情况下大多为非均质含水层，以至于试验结果很难与野外情况吻合；其二现阶段的所有的砂槽大部分都是类似于海水入侵的平面模型，很少有能够既可以模拟横向渗流又可以模拟竖向入渗的模拟装置，且没有模拟装置能够模拟地下水在渗流过程中经过非均质岩土突变界面时所产生的渗流折射现象以及地下水渗流在低渗岩土层端部所产生的绕流现象。其三现阶段关于非均质各向同性地下水渗流过程的模拟都还只在电脑进行模拟阶段，暂没有一台能够在试验室进行物理模拟的设备。近年来，各个领域都尝试运用系统理论分析解决实际问题。运用地下水在不同含水层水流系统分析地下水渗流问题，构建更接近野外真实水文地质条件的复杂物理模型是物理模拟发展的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有地下水渗流模拟装置不能模拟非均质各向同性含水层渗流的问题，提供一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置，可以进行水平方向和竖直方向的地下水渗流试验，模拟地下水水平渗流运动和竖向渗流运动，并且能够模拟非均质各向同性含水层地下水渗流过程中的状态变化。实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置，至少包括渗流槽，填充于渗流槽中的渗透体，以及与渗流槽连通的水循环单元和示踪单元，沿渗流槽长度方向，一端为上游进水端、另一端为下游出水端，所述渗流槽包括底板、一对侧板、上游进水组件、入渗组件、下游出水组件和导水组件，上游进水组件通过渗透体与下游出水组件相连接，渗透体上接入渗组件、下接导水组件，水循环单元将水体抽入上游进水组件和入渗组件，水体经渗透体到达下游出水组件和导水组件；所述上游进水组件与下游出水组件均由渗透板、水头控制板和水槽构成，底板、一对侧板和两个水槽构成上端开口的密封槽区，两个水槽分别分布于密封槽区的上游进水端和下游出水端，渗透体位于密封槽区的中部，渗透板和水头控制板位于水槽与渗透体之间，两个渗透板分别与渗透体的上游进水端面和下游出水端面接触，渗透板和水头控制板的高度均低于水槽高度；所述渗透板和水头控制板上均开设有密布的渗透孔，水头控制板上渗透孔的孔径大于渗透板上渗透孔的孔径，下游出水组件的水头控制板的渗透孔中塞有孔塞；所述入渗部分包括进水隔板、溢水板和两个挡水板，进水隔板位于上游进水组件的渗透板的上部，溢水板位于下游出水组件的渗透板的上部，溢水板中部沿其宽度方向开设有长条形的溢流孔，进水隔板和溢水板均高于水头控制板，两个挡水板沿水平方向分别固定于两个水头控制板的顶端并且封闭进水隔板和溢水板与与之临近的水头控制板之间的空隙；所述导水组件包括导水渗透板、导水槽、导水管和集流器，其中导水渗透板位于渗流槽底板中并且靠近下游出水端，导水渗透板上同样开设有密布的渗透孔，导水槽位于导水渗透板下方并且通过导水渗透板与渗流槽连通，集流器与导水槽通过导水管连通，导水管上设有止水夹；所述渗透体由高渗岩土和低渗岩土构成，高渗岩土分层捣实，按照实验要求在高渗岩土中的不同高度处分层捣实低渗岩土，低渗岩土的竖直方向截面呈倾斜角度为15°～45°的长条形；所述水循环单元包括进水水箱、连通水管、进水管、抽水泵、出水管和出水水箱，其中进水水箱与出水水箱通过连通水管连通，抽水泵安装于抽水管上，抽水管连通进水水箱与上游进水组件的水槽，出水管连通出水水箱与下游出水组件的水槽；所述示踪单元包括马氏瓶、分流器、示踪管和阀门，其中马氏瓶中灌注示踪剂，马氏瓶、分流器与渗流槽通过示踪管依次连通，渗流槽的前侧侧板中开设有2个以上示踪孔，示踪管接于示踪孔中，示踪孔沿低渗岩土倾斜方向间隔分布并且正对渗透体。上游进水组件的渗透板的上部为未开孔平面板，该未开孔平面板构成进水隔板，进水隔板的高度为渗透板高度的1/15～1/8倍。所述下游出水组件的渗透板的上部为开设长条形孔的未开孔平面板，该开设长条形孔的未开孔平面板构成溢水板，长条形孔构成溢流孔。所述渗透板的高度大于水头控制板，进水隔板和溢水板的高度相同并且均等于渗透板与水头控制板的高度差。溢流孔与邻近的挡水板的高度差为15～40mm。还包括控压装置，所述控压装置包括水位传感器、导线和控制器，水位传感器和控制器通过导线连接，水位传感器安装于上游进水组件的水槽槽底。上游进水组件的水槽槽底从中间分为进水处和测压处，测压处靠近渗透体，其高度相对进水处高度高20～50mm，水位传感器安装于测压处。上述各管件与板件均通过管接头连接，管接头内部粘接有纱网。所述渗透体的表面包裹有纱网。上述各板件的连接处均通过密封胶粘接密封。由上述技术方案可知，本专利技术提供的非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置是一种基于地下水流动系统理论的地下水渗流规律的演示装置，包括渗流槽、渗透体、水循环单元和示踪单元四个部分，其中渗透体由高渗岩土和低渗岩土构成，可以模拟非均质各向同性含水层的渗流规律，高渗岩土分层捣实，按照试验要求在高渗岩土中的不同高度处分层捣实低渗岩土，形成倾斜角度为15°～45°的长条形，配合示踪剂，能够清晰显示地下水在渗流过程中经过非均质岩土突变界面时所产生的渗流折射现象和地下水渗流在低渗岩土层端处所产生的绕流现象。本专利技术渗流槽包括上游进水组件、入渗组件、下游出水组件和导水组件四个主要功能组件，上游进水组件分布于上游进水端，下游出水组件分布于下游出水端，上游进水组件通过渗透体与下游出水组件相连接，入渗组件位于渗透体顶面上，导水组件位于渗流槽底部，渗透体上接入渗组件、下接导水组件，水循环单元将水体抽入上游进水组件和入渗组件，水体经渗透体到达下游出水组件和导水组件；上游进水组件与下游出水组件中均设置渗透板和水头控制板，其中渗透板用于水体均匀入渗，同时其上部突出于渗透体用于形成进水隔板和溢水板，水头控制板用于控制水槽中水位，通过在下游出水组件的水头控制板的渗透孔中塞孔塞可以调节下游出水组件的水槽水位，入渗组件中溢水板的中部设置溢流孔，保证在渗透体上方形成一定高度的入渗水位，入渗水位高度即溢流孔与邻近的挡水板之间的高差。由此，本专利技术可提供两种饱水方式：其一是关闭底部导水组件中所有止水夹，调节上下游水位同时达到最大高度，即上游水位设定在水头控制板最高一个渗透孔处、下游水位只留出最高处渗透孔溢流，一段时间后，按设定要求调节上游水位，下游则将孔塞从上至下打开至设定水位，模拟横向地下水渗流过程；其二是将下游水头控制板渗透孔全部使用孔塞，向上游水槽中始终供水，当水位高于进水隔板时开始饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置，至少包括渗流槽，填充于渗流槽中的渗透体，以及与渗流槽连通的水循环单元和示踪单元，其特征在于：沿渗流槽长度方向，一端为上游进水端、另一端为下游出水端，所述渗流槽包括底板、一对侧板、上游进水组件、入渗组件、下游出水组件和导水组件，上游进水组件通过渗透体与下游出水组件相连接，渗透体上接入渗组件、下接导水组件，水循环单元将水体抽入上游进水组件和入渗组件，水体经渗透体到达下游出水组件和导水组件；所述上游进水组件与下游出水组件均由渗透板、水头控制板和水槽构成，底板、一对侧板和两个水槽构成上端开口的密封槽区，两个水槽分别分布于密封槽区的上游进水端和下游出水端，渗透体位于密封槽区的中部，渗透板和水头控制板位于水槽与渗透体之间，两个渗透板分别与渗透体的上游进水端面和下游出水端面接触，渗透板和水头控制板的高度均低于水槽高度；所述渗透板和水头控制板上均开设有密布的渗透孔，水头控制板上渗透孔的孔径大于渗透板上渗透孔的孔径，下游出水组件的水头控制板的渗透孔中塞有孔塞；所述入渗部分包括进水隔板、溢水板和两个挡水板，进水隔板位于上游进水组件的渗透板的上部，溢水板位于下游出水组件的渗透板的上部，溢水板中部沿其宽度方向开设有长条形的溢流孔，进水隔板和溢水板均高于水头控制板，两个挡水板沿水平方向分别固定于两个水头控制板的顶端并且封闭进水隔板和溢水板与与之临近的水头控制板之间的空隙；所述导水组件包括导水渗透板、导水槽、导水管和集流器，其中导水渗透板位于渗流槽底板中并且靠近下游出水端，导水渗透板上同样开设有密布的渗透孔，导水槽位于导水渗透板下方并且通过导水渗透板与渗流槽连通，集流器与导水槽通过导水管连通，导水管上设有止水夹；所述渗透体由高渗岩土和低渗岩土构成，高渗岩土分层捣实，按照实验要求在高渗岩土中的不同高度处分层捣实低渗岩土，低渗岩土的竖直方向截面呈倾斜角度为15°～45°的长条形；所述水循环单元包括进水水箱、连通水管、进水管、抽水泵、出水管和出水水箱，其中进水水箱与出水水箱通过连通水管连通，抽水泵安装于抽水管上，抽水管连通进水水箱与上游进水组件的水槽，出水管连通出水水箱与下游出水组件的水槽；所述示踪单元包括马氏瓶、分流器、示踪管和阀门，其中马氏瓶中灌注示踪剂，马氏瓶、分流器与渗流槽通过示踪管依次连通，渗流槽的前侧侧板中开设有2个以上示踪孔，示踪管接于示踪孔中，示踪孔沿低渗岩土倾斜方向间隔分布并且正对渗透体。...

【技术特征摘要】
1.一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验装置，至少包括渗流槽，填充于渗流槽中的渗透体，以及与渗流槽连通的水循环单元和示踪单元，其特征在于：沿渗流槽长度方向，一端为上游进水端、另一端为下游出水端，所述渗流槽包括底板、一对侧板、上游进水组件、入渗组件、下游出水组件和导水组件，上游进水组件通过渗透体与下游出水组件相连接，渗透体上接入渗组件、下接导水组件，水循环单元将水体抽入上游进水组件和入渗组件，水体经渗透体到达下游出水组件和导水组件；所述上游进水组件与下游出水组件均由渗透板、水头控制板和水槽构成，底板、一对侧板和两个水槽构成上端开口的密封槽区，两个水槽分别分布于密封槽区的上游进水端和下游出水端，渗透体位于密封槽区的中部，渗透板和水头控制板位于水槽与渗透体之间，两个渗透板分别与渗透体的上游进水端面和下游出水端面接触，渗透板和水头控制板的高度均低于水槽高度；所述渗透板和水头控制板上均开设有密布的渗透孔，水头控制板上渗透孔的孔径大于渗透板上渗透孔的孔径，下游出水组件的水头控制板的渗透孔中塞有孔塞；所述入渗部分包括进水隔板、溢水板和两个挡水板，进水隔板位于上游进水组件的渗透板的上部，溢水板位于下游出水组件的渗透板的上部，溢水板中部沿其宽度方向开设有长条形的溢流孔，进水隔板和溢水板均高于水头控制板，两个挡水板沿水平方向分别固定于两个水头控制板的顶端并且封闭进水隔板和溢水板与与之临近的水头控制板之间的空隙；所述导水组件包括导水渗透板、导水槽、导水管和集流器，其中导水渗透板位于渗流槽底板中并且靠近下游出水端，导水渗透板上同样开设有密布的渗透孔，导水槽位于导水渗透板下方并且通过导水渗透板与渗流槽连通，集流器与导水槽通过导水管连通，导水管上设有止水夹；所述渗透体由高渗岩土和低渗岩土构成，高渗岩土分层捣实，按照实验要求在高渗岩土中的不同高度处分层捣实低渗岩土，低渗岩土的竖直方向截面呈倾斜角度为15°～45°的长条形；所述水循环单元包括进水水箱、连通水管、进水管、抽水泵、出水管和出水水箱，其中进水水箱与出水水箱通过连通水管连通，抽水泵安装于抽水管上，抽水管连通进水水箱与上游进水组件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马传明，高林，张程贻，和泽康，黄盛财，曾圆梦，佟春澎，李涛，魏超，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42