一种模拟岩溶管道-裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种模拟岩溶管道

【技术实现步骤摘要】
一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置


[0001]本技术涉及水文地质学及地下水科学研究
，尤其涉及一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置。

技术介绍

[0002]我国南方岩溶含水层通常由孔隙、裂隙、管道等多重介质组成，水力传输和溶质运移过程十分复杂，而地下水流和溶质运移过程主要受裂隙和管道的控制。溶质的暂态存储过程是南方岩溶水系统中一种十分普遍的溶质运移现象，在强降雨条件下，随着次降雨在落水洞产生的集中补给，径流补给速度加快，使得岩溶管道内的水位迅速上升，水头差驱使管道内的水流及其携带的溶质进入到与管道连通的裂隙中；待降雨结束后，管道水位快速衰退，管道成为周围裂隙的排水通道，之前进入裂隙中的溶质则随水流以较低的流速缓慢释放并再次进入管道中。随着补给条件的变化，管道与裂隙介质间的水力梯度发生转变，管道内的部分水流与溶质经历了一个存储到再释放的过程，如此便增加了水流和溶质在岩溶水系统中的滞留时间，影响着水流传输及溶质的迁移过程。然而准确刻画与模拟出管道与裂隙介质中水流及溶质运移过程一直极具挑战，也是一个亟待解决的科学问题。
[0003]针对岩溶含水层中的水流和溶质运移过程，前人通过室内试验揭示了地下水流动过程的影响因素和机理、管道
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裂隙介质间的水力交换过程以及稳定流条件下溶潭、双管道结构和裂隙宽度等对溶质暂态存储的影响。但目前还没有针对上述提出的强降雨条件下岩溶洼地汇水灌入式补给落水洞，使岩溶管道快速充水后又补给周围裂隙的情景所引发的溶质暂态存储过程的研究，且由于野外场地尺度的研究较为复杂，研发相应的物理模型刻画集中补给条件下岩溶水系统中管道
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裂隙介质间的溶质暂态存储过程很有必要，实现对不同水动力条件影响下暂态存储过程中管道
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裂隙间水量和溶质运移的定量分析，为南方岩溶地下水的污染防控和水资源合理开发利用提供科学依据，对丰富岩溶地下水溶质运移理论研究具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本技术提供了一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置，用于模拟非稳定流条件下岩溶管道
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裂隙介质间的溶质暂态存储过程。
[0005]一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置，包括：机架、供水示踪剂注入系统、管道裂隙装配系统和数据监测及采集系统；
[0006]所述的机架设置在整个试验装置下方，用以支撑整个试验装置并保持该试验装置稳定；
[0007]供水示踪剂注入系统包括供水水箱和示踪剂注入装置，供水水箱底部开孔连接管道一，该管道一连接示踪剂注入装置；
[0008]管道裂隙装配系统包括砂箱、管道二和测压孔，所述测压孔位于砂箱(2)上，该砂箱位于机架上方，砂箱底部铺设管道二，该管道二与管道一通过转接头一连通；管道二穿出
砂箱靠近转接头一一侧安装有流量采集器和阀门二；
[0009]数据监测及采集系统包括水压自动监测仪、电导率自动监测仪、压力监测设备和流量采集器，水压自动监测仪位于供水水箱内，所述管道二穿出砂箱远离转接头一一侧为管道总出口，电导率自动监测仪位于所述管道总出口处；
[0010]压力监测设备连接于测压孔上，水压自动监测仪和电导率自动监测仪通过连接采集器将数据上传至移动终端。
[0011]进一步地，所述供水水箱底部的开孔与管道一之间连接有阀门一，用于控制补给流量的大小，和/或，所述供水水箱为敞口装置，和/或，管道一为竖直管道。
[0012]进一步地，所述示踪剂注入装置为一带有刻度的注射器，和/或，所述管道一通过软管与示踪剂注入装置连接，该软管上设有阀门三，用于控制示踪剂的注入速率。
[0013]进一步地，所述机架下安装有若干滑轮，便于该试验装置调整位置。
[0014]进一步地，所述砂箱为亚克力玻璃板制成的敞口长方体砂箱，砂箱内部可填充不同介质以模拟不同发育程度的裂隙，和/或，砂箱背面均匀布设四排测压孔。
[0015]进一步地，所述砂箱底部铺设的管道二为可拆卸管道，以实现不同管径大小的管道更换，管道二与砂箱壁接触处设有法轮盘来固定不同管径管道，和/或，管道二直径的二分之一高度以上开有一系列通孔，各通孔均匀分布。
[0016]进一步地，所述管道总出口为所述砂箱底部管道出水口处，管道总出口处设置有阀门四和阀门五，用以控制流量大小，管道二和阀门五所在的管道之间通过转接头二连接，电导率自动监测仪位于所述转接头二与阀门五之间的管道内，所述管道总出口下方设有排水容器。
[0017]进一步地，所述压力监测设备为测压板，该测压板包括刻度板、测压管、立柱、卡座板和底座，和/或，所述刻度板竖直布置，且刻度板上具有若干水平的刻度线，在刻度板两侧固定连接立柱，立柱与底座连接从而保持测压板稳定，在刻度板的外壁上通过上下对称的两排卡座板连接有若干根测压管，测压管为中空管状透明结构，测压管的顶端有敞口，测压管的底端通过软管连接与机架上。
[0018]进一步地，所述流量采集器为一电磁流量计，该电磁流量计型号为YH
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LDE
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40。
[0019]进一步地，所述水压自动监测仪和电导率自动监测仪均为LTC F30/M10型Solinst。
[0020]本技术提供的技术方案带来的有益效果是：可用于研究暂态存储机制对水量传输和溶质运移的影响，通过实施不同集中补给量下的非稳定流定量示踪实验，探讨水动力条件影响下的管道
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裂隙介质间水量和溶质的暂态存储机制，实现暂态存储机制下水力传输和溶质运移的定量研究，可为南方岩溶地下水的污染防控和水资源合理开发利用提供科学依据，对丰富岩溶地下水溶质运移理论研究具有重要意义。
附图说明
[0021]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0022]图1是本技术实施例中一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置的结构图。
[0023]图2是本技术实施例中管道裂隙装配系统俯视结构图。
[0024]图3是本技术实施例中模型砂箱底部管道结构图。
[0025]图4是本技术实施例中法轮盘结构图。
[0026]图5是本技术实施例中测压板结构图及俯视图。
[0027]附图中，1
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供水水箱，2
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砂箱，3
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示踪剂注入装置，4
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竖直管道，5
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水平管道，6
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测压孔，7
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软管，8
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测压板，9
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阀门一，10
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阀门二，11
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阀门四，12
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阀门五，13
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流量采集器，14
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置，其特征在于：包括：机架(18)、供水示踪剂注入系统、管道裂隙装配系统和数据监测及采集系统；机架(18)设置在整个试验装置下方，用以支撑整个试验装置并保持该试验装置稳定；供水示踪剂注入系统包括供水水箱(1)和示踪剂注入装置(3)，供水水箱(1)底部开孔连接管道一，该管道一连接示踪剂注入装置(3)；管道裂隙装配系统包括砂箱(2)、管道二和测压孔(6)，所述测压孔位于砂箱(2)上，该砂箱(2)位于机架(18)上方，砂箱(2)底部铺设管道二，该管道二与管道一通过转接头一(261)连通；管道二穿出砂箱(2)靠近转接头一(261)一侧安装有流量采集器(13)和阀门二(10)；数据监测及采集系统包括水压自动监测仪(161)、电导率自动监测仪(162)、压力监测设备和流量采集器(13)，水压自动监测仪(161)位于供水水箱(1)内，所述管道二穿出砂箱(2)远离转接头一(261)一侧为管道总出口，电导率自动监测仪(162)位于所述管道总出口处；压力监测设备连接于测压孔(6)上，水压自动监测仪(161)和电导率自动监测仪(162)通过连接采集器(28)将数据上传至移动终端。2.如权利要求1所述的一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置，其特征在于：所述供水水箱(1)底部的开孔与管道一(4)之间连接有阀门一(9)，用于控制补给流量的大小，和/或，所述供水水箱(1)为敞口装置，和/或，管道一为竖直管道。3.如权利要求1所述的一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置，其特征在于：所述示踪剂注入装置(3)为一带有刻度的注射器，和/或，所述管道一通过软管与示踪剂注入装置(3)连接，该软管上设有阀门三(17)，用于控制示踪剂的注入速率。4.如权利要求1所述的一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置，其特征在于：所述机架(18)下安装有若干滑轮(19)，便于该试验装置调整位置。5.如权利要求1所述的一种模拟岩溶管道
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裂隙介质间溶质暂态存储的试验装置，其特征在于：所述砂箱(2)为亚克力玻璃板制成的敞口长方体砂箱，砂箱内部可...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成根，罗明明，季怀松，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：