一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：该方法整体采用土壤和地下水污染三维可视化模拟系统，所述土壤和地下水污染三维可视化模拟系统包括可视化模拟模块、监测模块、比对模块和修复模块；所述可视化模拟模块用于模拟不同环境下的土壤和地下水污染，所述监测模块用于将监测地下水在不同环境下以及在污染和未受到污染环境下的三维流向轨迹数值化，并计算出数值后用数值方式表达出来，所述比对模块用于将监测模块测得的数值进行规模整合并判断，并将土壤含水层的各向异性和不均匀性考虑在内后判断不同环境下的污染指标，本发明专利技术，具有监测轨迹准确和自适应修补的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法
本专利技术涉及地下水计算
，具体为一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法。
技术介绍
近年来，随着我国工业化几十年发展，土壤及地下水污染越发成为环境突出问题，土壤及地下水污染对社会生产生活、生态环境和人体健康造成不同程度的危害。土壤和地下水系统错综复杂，在研究过程中，污染物的迁移规律随着实际水文地质情况而各不相同。相比在修复阶段建立大型试验场地，在室内开展模拟实验可节省投资，提高效率，并且可以提供可视性的理想条件下污染物迁移规律的信息。修复材料与污染土壤中和反应后可达到净化污染土壤的效果，但若修复材料填充过多，会导致因修复材料和污染土壤的渗透性不同，而破坏含水层，造成水土流失，若填充过少，将会造成修复性不够。因此，设计监测轨迹准确和自适应修补的一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：该方法整体采用土壤和地下水污染三维可视化模拟系统，所述土壤和地下水污染三维可视化模拟系统包括可视化模拟模块、监测模块、比对模块和修复模块；所述可视化模拟模块用于模拟不同环境下的土壤和地下水污染，所述监测模块用于将监测地下水在不同环境下以及在污染和未受到污染环境下的三维流向轨迹数值化，并计算出数值后用数值方式表达出来，所述比对模块用于将监测模块测得的数值进行规模整合并判断，并将土壤含水层的各向异性和不均匀性考虑在内后判断不同环境下的污染指标，所述修复模块用于针对性对受污染土壤和地下水进行修复；通过上述系统模块，首先可以采用可视化模拟模块用于模拟不同环境和场景，进而可以考虑自然环境影响下的多重因素，有效提高实验的可靠性和真实性，监测模块对地下水的运动轨迹进行监测并直观的数值化，并判断污染指数后针对性进行填补修复，大大提高了对环境工程方面的研究贡献，保护了生态自然环境。根据上述技术方案，所述可视化模拟模块包括温度控制单元、压力控制单元和多级污染源控制单元，所述温度控制单元用于控制模拟装置内的温度环境，可以模拟自然环境下的不同季节温度下对土壤和地下水受到污染的影响，所述压力控制单元控制压板对土壤的压力大小，可以模拟出不同土壤质的不同深度的含水层所受到的压力大小下情况，所述多级污染源控制单元用于控制多个排污孔的排污量，可以模拟土壤和地下水受到不同程度污染情况；实现了多维度考虑现实自然环境下所遇到的问题，并且可以做出更多实验数据，有助于了解不同环境下对地下水污染的环境影响因素。根据上述技术方案，所述可视化模拟模块的工作方法为：S1.先调整温度控制单元和压力控制单元，使得模拟装置模拟常温常压下的环境，并关闭多级污染源控制单元，注入水流，观察并记录水流动态流向轨迹；S2.分档次调整温度控制单元，压力控制单元和多级污染源控制单元不变，观察并记录每一档次水流动态流向轨迹；S3.分档次调节压力控制单元，将温度控制单元调回常温，多级污染源控制单元不变，观察并记录每一档次水流动态流向轨迹；S4.打开多级污染源控制单元，随后重复步骤S2和S3；S5.调整多级污染源控制单元，随后重复步骤S2和S3；S6.比较S1-S5的结果轨迹，得到初步地下水可视化运动规律。根据上述技术方案，所述监测模块包括二维膜导片单元、超导射网单元一、超导射网单元二和三维拟合柱单元，所述二维膜导片单元均匀铺设在不同层次土壤层，所述二维膜导片用于探测地下水流，所述超导射网单元一和超导射网单元二分别位于二维膜导片单元的两侧，所述超导射网单元一用于对二维导膜片单元另一侧的超导射网单元二横向发射若干条等间距的纵向排列射线，所述超导射网单元二用于对二维导膜片单元另一侧的超导射网单元一横向发射若干条等间距的纵向排列射线，所述二维拟合子模块与超导射网单元一和超导射网单元二电连接，所述二维拟合子模块用于拟合出二维膜导片上的水份轮廓，所述三维拟合柱单元与二维拟合子模块电连接，所述三维拟合柱单元用于拟合出新三维空间示意图。根据上述技术方案，所述监测模块的工作方法为：A.利用超导射网单元一和超导射网单元二在二维膜导片单元表面互相对射建立超导射网；B.超导射网单元一和超导射网单元二互相发射初始值相同的衰弱电信号，衰弱电信号随着距离增加呈函数型规律下降，当两个超导射网单元相互发射到彼此对面时电信号衰弱最大，电信号值为零；C.当水流经过二维导膜片单元时，将在其表面残留水份，超导射网单元一和超导射网单元二经过水份时会在水份范围内新型紊乱电流，使其在触碰到水份时即刻停止电信号变化；D.二维拟合子模块收集超导射网单元一和超导射网单元二的电信号，并将相邻超导射网单元反馈信号点之间连接样条曲线，最终拟合出二维膜导片上的水份轮廓；E.每一层的二维拟合子模块将此层拟合而成的水流轮廓电信号传输至三维探测柱；F.三维拟合柱单元收集每一层拟合子模块模拟的电信号并将纵向相邻的点连接，最后结合若干层的二维拟合子模块的横向线性轮廓拟合出新三维空间示意图；G.算出并观察轮廓图像和数据，重新准备开始步骤S1-S5的各项实验，得到模拟出的不同场景下地下水流向；H.将步骤G得到的数据和步骤S6得到的运动轨迹相互比对，排除因含水层各向异性的误差，得到监测出不同场景下的地下水流动态流向轨迹。根据上述技术方案，上述步骤D中，计算二维膜导片上的水份轮廓面积数值公式为其中S为二维膜导片上的水份轮廓面积，P为每一条射线纵向间隔距离，U为组成二维膜导片上的水份轮廓的射线数量，M和m为超导射网单元一发出射线中电线号最大值和最小值，N和n为超导射网单元二发出射线中电线号最大值和最小值,L为两个超导射网单元的固定值；上述步骤F中，计算三维空间体积数值公式为V＝SFK其中V为三维空间体积，F为每两层二维膜导片的间隔距离，K为受到影响的数量；通过观察水流运动轨迹和监测模块测得的轮廓可以得到不同环境对地下水流动影响，进而再通过数值化后的体积值后进行规律校对，最终实现了直接通过数值化即可得到地下水流轨迹状态，达到了快速精准得到实验结果的效果。根据上述技术方案，所述比对模块与监测模块电连接，所述比对模块包括数据整理子模块、单项数据对比子模块和判断子模块，所述数据整理子模块用于整理监测模块测得不同场景数值，所述单项数据对比子模块用于以数值方式相同前提下不同程度污水对流向和流量带来的差异化，所述判断子模块用于判断污染指标，并得出一定环境下的污染超标指数T。根据上述技术方案，所述修复模块包括修复材料泵出单元和阀门控制单元，所述阀门控制单元与判断模块电连接，所述阀门控制单元与修复材料泵出单元电连接，所述修复材料泵出单元用于对受污染超标土壤和地下水填充修复材料，所述阀门控制单元用于根据判断子模块求得的污染指数T进行联动控制阀门，进而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：该方法整体采用土壤和地下水污染三维可视化模拟系统，所述土壤和地下水污染三维可视化模拟系统包括可视化模拟模块、监测模块、比对模块和修复模块；所述可视化模拟模块用于模拟不同环境下的土壤和地下水污染，所述监测模块用于将监测地下水在不同环境下以及在污染和未受到污染环境下的三维流向轨迹数值化，并计算出数值后用数值方式表达出来，所述比对模块用于将监测模块测得的数值进行规模整合并判断，并将土壤含水层的各向异性和不均匀性考虑在内后判断不同环境下的污染指标，所述修复模块用于针对性对受污染土壤和地下水进行修复。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：该方法整体采用土壤和地下水污染三维可视化模拟系统，所述土壤和地下水污染三维可视化模拟系统包括可视化模拟模块、监测模块、比对模块和修复模块；所述可视化模拟模块用于模拟不同环境下的土壤和地下水污染，所述监测模块用于将监测地下水在不同环境下以及在污染和未受到污染环境下的三维流向轨迹数值化，并计算出数值后用数值方式表达出来，所述比对模块用于将监测模块测得的数值进行规模整合并判断，并将土壤含水层的各向异性和不均匀性考虑在内后判断不同环境下的污染指标，所述修复模块用于针对性对受污染土壤和地下水进行修复。


2.根据权利要求1所述的一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：所述可视化模拟模块包括温度控制单元、压力控制单元和多级污染源控制单元，所述温度控制单元用于控制模拟装置内的温度环境，可以模拟自然环境下的不同季节温度下对土壤和地下水受到污染的影响，所述压力控制单元控制压板对土壤的压力大小，可以模拟出不同土壤质的不同深度的含水层所受到的压力大小下情况，所述多级污染源控制单元用于控制多个排污孔的排污量，可以模拟土壤和地下水受到不同程度污染情况。


3.根据权利要求2所述的一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：所述可视化模拟模块的工作方法为：
S1.先调整温度控制单元和压力控制单元，使得模拟装置模拟常温常压下的环境，并关闭多级污染源控制单元，注入水流，观察并记录水流动态流向轨迹；
S2.分档次调整温度控制单元，压力控制单元和多级污染源控制单元不变，观察并记录每一档次水流动态流向轨迹；
S3.分档次调节压力控制单元，将温度控制单元调回常温，多级污染源控制单元不变，观察并记录每一档次水流动态流向轨迹；
S4.打开多级污染源控制单元，随后重复步骤S2和S3；
S5.调整多级污染源控制单元，随后重复步骤S2和S3；
S6.比较S1-S5的结果轨迹，得到初步地下水可视化运动规律。


4.根据权利要求3所述的一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：所述监测模块包括二维膜导片单元、超导射网单元一、超导射网单元二和三维拟合柱单元，所述二维膜导片单元均匀铺设在不同层次土壤层，所述二维膜导片用于探测地下水流，所述超导射网单元一和超导射网单元二分别位于二维膜导片单元的两侧，所述超导射网单元一用于对二维导膜片单元另一侧的超导射网单元二横向发射若干条等间距的纵向排列射线，所述超导射网单元二用于对二维导膜片单元另一侧的超导射网单元一横向发射若干条等间距的纵向排列射线，所述二维拟合子模块与超导射网单元一和超导射网单元二电连接，所述二维拟合子模块用于拟合出二维膜导片上的水份轮廓，所述三维拟合柱单元与二维拟合子模块电连接，所述三维拟合柱单元用于拟合出新三维空间示意图。


5.根据权利要求4所述的一种土壤和地下水污染三维可视化模拟方法，其特征在于：所述监测模块的工作方法为：
A.利用超导射网单元一和超导射网单元二在二维膜导片单元表面互相对射建立超导射网；
B.超导射网单元一和超导射网单元二互相发射初始值相同的衰弱电信号，衰弱电信号随着距离增加呈函数型规律下降，当两个超导射网单元相互发射到彼此对面时电信号衰弱最大，电信号值为零；
C.当水流经过二维导膜片单元时，将在其表面残留水份，超导射网单元一和超导射网单元二经过水份...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴多贵，蔡苗，宋小毛，高方伟，赖朝圆，汪赟，
申请(专利权)人：墣锦环境工程海南有限公司，
类型：发明
国别省市：海南;46