毛细饱和带横向渗流演示仪及演示方法技术

本发明专利技术涉及一种毛细饱和带横向渗流演示仪，以及一种采用该毛细饱和带横向渗流演示仪进行实施的方法。本发明专利技术以自然界松散孔隙介质中毛细水的运动和分布为模拟对象，模拟潜水运动，毛细饱和带的支持毛细水从潜水面爬升、分布和迁移规律，降雨入渗过程中非饱和带中水的运动过程，从而揭示毛细饱和带的横向渗流的机理。同时为研究毛细饱和带水横向渗流、支持毛细水上升现象、上升速率、最大上升高度等提供一种可靠的方法，也为毛细饱和带中的水的迁移和转化的研究提供技术支撑。本发明专利技术为支持毛细水横向渗流、污染物从地表进入含水层或在包气带中的迁移规律提供一套全新的技术手段，具有良好的经济实用价值和应用前景。

Demonstration Instrument and Demonstration Method of Capillary Saturated Zone Transverse Seepage

【技术实现步骤摘要】
毛细饱和带横向渗流演示仪及演示方法
本专利技术涉及一种毛细饱和带横向渗流演示仪，以及一种采用该毛细饱和带横向渗流演示仪进行实施的方法，属于水文地质学研究

技术介绍
潜水面是指在供水后，孔隙介质内部形成稳定的、无压的水位面。潜水面以下的含水部位即为潜水含水层。潜水面以上的孔隙介质内，由细小颗粒组成的毛细管，在液体表面张力作用下，地下水将转化为支持毛细水向上爬升，并最终达到最大上升高度。液体表面张力与孔隙介质所构成的毛细管径成反比，即Pc＝4α/D，Pc为表面张力，α为表面张力系数，D为毛细管径。因此，固相介质所组成的毛细管越小，支持毛细水上升高度越大，毛细水上升速率也越快；粗颗粒介质所组成的毛细管径越大，产生的毛细上升高度则越小，毛细水上升速率越慢。对于特定的孔隙介质而言，支持毛细水的最大上升高度是确定的。在有垂向入渗(如降雨)条件下，地表水可通过松散介质中的孔隙，进入到地表以下，甚至穿越包气带，进入潜水含水层，补给地下水。在潜水面以上，一般能形成稳定的毛细水带。潜水面以下的地下水，受到上游水压、地形、介质渗透性的影响，产生沿水力梯度最大的方向运动，一定透水面积和渗透途径上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.毛细饱和带横向渗流演示仪，其特征在于：包括地质体模拟箱(1)、支持毛细水观测系统及注排水系统；地质体模拟箱(1)在其箱体内设置有竖向放置的两件隔板(2)，隔板(2)沿着地质体模拟箱(1)的长度方向间隔布置，使得地质体模拟箱(1)沿其长度方向分隔为三个箱体，隔板(2)上均布有多个小孔，使得三个箱体相互连通；位于地质体模拟箱(1)两端位置的箱体分别为地表水体进水模拟箱(101)、地表水体排水模拟箱(103)，位于地质体模拟箱(1)中间位置的箱体为孔隙介质模拟箱(102)；支持毛细水观测系统包括测压器(4)和示踪剂注入源(5)，测压器(4)设于地质体模拟箱(1)的外侧壁，测压器(4)的测量端穿透...

【技术特征摘要】
1.毛细饱和带横向渗流演示仪，其特征在于：包括地质体模拟箱(1)、支持毛细水观测系统及注排水系统；地质体模拟箱(1)在其箱体内设置有竖向放置的两件隔板(2)，隔板(2)沿着地质体模拟箱(1)的长度方向间隔布置，使得地质体模拟箱(1)沿其长度方向分隔为三个箱体，隔板(2)上均布有多个小孔，使得三个箱体相互连通；位于地质体模拟箱(1)两端位置的箱体分别为地表水体进水模拟箱(101)、地表水体排水模拟箱(103)，位于地质体模拟箱(1)中间位置的箱体为孔隙介质模拟箱(102)；支持毛细水观测系统包括测压器(4)和示踪剂注入源(5)，测压器(4)设于地质体模拟箱(1)的外侧壁，测压器(4)的测量端穿透孔隙介质模拟箱(102)的侧壁板与孔隙介质模拟箱(102)接通，测压器(4)沿着孔隙介质模拟箱(102)的长度方向间隔布置多件，测压器(4)的测量端沿水平向呈直线布置；示踪剂注入源(5)设于孔隙介质模拟箱(102)的侧壁板上，孔隙介质的潜水面(3)在孔隙介质模拟箱(102)的侧壁板上形成的投影线为示踪剂注入源(5)的分布线，示踪剂注入源(5)沿着该分布线间隔布置多件；孔隙介质模拟箱(102)至少具有一侧面设置有采用透明材质制作形成的观测窗口；注排水系统包括储水箱(7)、供水箱(6)、排水箱(9)及水泵(10)，水泵(10)的进水口连通储水箱(7)，水泵(10)的出水口通过第一管道(71)连通供水箱(6)的进水口，供水箱(6)的出水口通过第二管道(72)连通地表水体进水模拟箱(101)；排水箱(9)底部的进水口通过第三管道(73)连通地表水体排水模拟箱(103)的底部；供水箱(6)配设有用于驱动其竖向升降的第一升降系统(81)；排水箱(9)配设有用于驱动其竖向升降的第二升降系统(82)。2.如权利要求1所述的毛细饱和带横向渗流演示仪，其特征在于：供水箱(6)在其箱体内设置有竖向布置的第一分隔板(61)，供水箱(6)四周侧壁板的顶面均高于第一分隔板(61)的顶面，第一分隔板(61)将供水箱(6)一分为二，一侧为第一进水箱(62)、另一侧为第一溢流箱(63)，第一进水箱(62)的底部设置两个连接口，一个连接口用于连接第一管道(71)、另一个连接口用于连接第二管道(72)；第一溢流箱(63)的底部设置溢流排水口；排水箱(9)在其箱体内设置有竖向布置的第二分隔板(91)，排水箱(9)四周侧壁板的顶面均高于第二分隔板(91)的顶面，第二分隔板(91)将排水箱(9)一分为二，一侧为第二进水箱(92)、另一侧为第二溢流箱(93)，第二进水箱(92)的底部设置有用于连接第三管道(73)的连接口；第二溢流箱(93)的底部设置溢流排水口。3.如权利要求2所述的毛细饱和带横向渗流演示仪，其特征在于：第一溢流箱(63)的溢流排水口设于其底板上，并通过第四管道(74)连接至储水箱(7)；第一进水箱(62)底部的两个连接口均设于其底板上；第二溢流箱(93)的溢流排水口设于其底板上，并通过第五管道(75)连接至储水箱(7)；用于连接第三管道(73)的连接口设于第二进水箱(92)的底板上；第一管道(71)和第二管道(72)上均设置有阀门。4.如权利要求1所述的毛细饱和带横向渗流演示仪，其特征在于：第一升降系统(81)包括相互配合的第一滑块与第一滑轨，第一滑块与供水箱(6)固定相连接，第一滑轨固定设置在地质体模拟箱(1)的外侧壁，地质体模拟箱(1)的外侧壁还设置有与第一滑轨平行设置的第一螺纹杆，第一螺纹杆与第一滑块螺纹连接，通过驱动第一螺纹杆旋转来使得第一滑块沿着第一滑轨作升降运动；第二升降系统(82)包括相互配合的第二滑块与第二滑轨，第二滑块与排水箱(9)固定相连接，第二滑轨固定设置在地质体模拟箱(1)的外侧壁，地质体模拟箱(1)的外侧壁还设置有与第二滑轨平行设置的第二螺纹杆，第二螺纹杆与第二滑块螺纹连接，通过驱动第二螺纹杆旋转来使得第二滑块沿着第二滑轨作升降运动。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：肖先煊，许模，张强，夏强，郭健，蔡国军，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51