一种水槽模拟装置及模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水槽模拟装置及模拟方法，属于沉积物理模拟实验技术领域。该装置至少包括透明玻璃水槽，物源组件，以及水循环组件；物源组件设置于透明玻璃水槽的上方，以恒定的速率向透明玻璃水槽内供砂；水循环组件，用于向透明玻璃水槽内提供恒定的水流，并可定量控制水位升降，包括蓄水箱和恒定水头。本发明专利技术应用于沉积物理模拟教学方面，解决现有的模拟装置供水流量和沉积物供应无法保证相对恒定，不能很好的模拟观测地层形成与演化过程的技术问题，具有能够控制水位升降、提高层序地层模型的准确度，各机构有效控制恒定的进水流量以及沉积物注入、保证稳态沉积过程、使模拟过程直观且真实的特点。过程直观且真实的特点。过程直观且真实的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种水槽模拟装置及模拟方法


[0001]本专利技术属于沉积物理模拟实验
，尤其涉及一种水槽模拟装置及模拟方法。

技术介绍

[0002]层序地层学是当前地球科学研究颇为关注的领域，被誉为地球科学里的一场革命，并已在沉积盆地分析和油气勘探开发等领域发挥了重要作用。自1988年诞生至今，国内许多综合性大学和能源行业院校均开设层序地层学相关学位课程。课程设置通常以理论和实践(工区实例)教学为主，其中理论教学多为“教师讲，学生听，机械式课后练习”的教学模式。特别是层序地层学理论教学内容比较枯燥，部分学生对课程教学存在抵触情绪和排斥心理，难以激发学生在课程学习中的主动性。另外，由于学科成立和研究时间较短，不同理论研究思想在短时间内形成不同的层序地层学术流派，不利于奠定学生的学习基础。与此同时，教材多来自外国原著的翻译，语言不符合中文阅读习惯，本就抽象的学科内容导致部分知识点难以理解且极易混淆。
[0003]沉积物理模拟实验技术与层序地层学理论课程的结合，将繁复的教学内容化繁为简并将抽象的层序地层模式具象化。一方面直观的地层剖面模型形成过程可实时观测；另一方面模拟结果合理有效，层序中体系域的结构、地层发育的控制因素等可从所建立的模型中整理把握。
[0004]然而，目前缺乏针对层序地层学实验教学的沉积物理模拟技术方案。如现有技术方案中水槽装置横向通常较宽，适合进行三维沉积体沉积过程观测，若实时观测地层形成与演化需采用横向宽度相对较窄的水槽主体，使沉积过程横向受限，通过玻璃侧壁进行观测。更重要的是，层序地层学中海/湖平面升降变化造成沉积可容空间的改变，与沉积物的供应速率相互作用，导致沉积物堆积速率、保存程度以及内部结构等发生变化。然而现有方案中供水流量和沉积物供应无法保证相对恒定，并且实验水位升降变化不可定量控制，难以满足符合层序地层学理论核心的实验设计。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
[0006]本专利技术提出一种水槽模拟装置及模拟方法，解决了由于层序地层学中海/湖平面升降变化造成沉积可容空间的改变，与沉积物的供应速率相互作用，导致沉积物堆积速率、保存程度以及内部结构等发生变化，现有的模拟装置供水流量和沉积物供应无法保证相对恒定，不能很好的模拟观测地层形成与演化过程的技术问题，具有能够控制水位升降、提高层序地层模型的准确度，各机构有效控制恒定的进水流量以及沉积物注入、保证稳态沉积过程、使模拟过程直观且真实的特点。
[0007]本专利技术一方面公开了一种水槽模拟装置，包括透明玻璃水槽，物源组件，以及水循
环组件；透明玻璃水槽包括安装于所述透明玻璃水槽的槽体内的斜坡，所述斜坡的一边贴近所述槽体的一内侧壁设置，另一边贴近所述槽体的底部设置；物源组件设置于所述透明玻璃水槽的上方，以恒定的速率向所述透明玻璃水槽内供砂；水循环组件，用于向所述透明玻璃水槽内提供恒定的水流，并可定量控制水位升降，包括蓄水箱和恒定水头；蓄水箱设于所述透明玻璃水槽下方，通过第一出水管及第二出水管与所述透明玻璃水槽相连，所述第一出水管与所述第二出水管通过三通阀相连；所述第一出水管的一端与所述透明玻璃水槽的出水口相连，所述第一出水管的另一端与所述三通阀的第一连接口相连；所述第二出水管的一端与所述述三通阀的第二连接口相连，所述第二出水管的另一端与所述蓄水箱相连；所述三通阀的第三连接口排空；所述三通阀通过一升降组件可上下移动的固定；恒定水头包括外层管，以及设于所述外层管内的内层管；所述内层管通过抽水管与所述蓄水箱相连，所述抽水管位于所述蓄水箱的一端连接离心式潜水泵，所述内层管底部通过第三出水管向所述透明玻璃水槽内输水；所述内层管溢出的水进入所述外层管与所述内层管围成的容纳空腔内，所述容纳空腔内的水通过第四出水管输送至所述蓄水箱内。
[0008]在其中一些实施例中，所述第二出水管设于所述蓄水箱的一端，以及所述第四出水管设于所述蓄水箱的一端均连接有过滤器。
[0009]在其中一些实施例中，所述升降组件包括导轨以及与所述导轨滑动连接的滑块，所述滑块与所述三通阀固定连接。
[0010]在其中一些实施例中，所述斜坡包括与一平台。
[0011]在其中一些实施例中，所述物源组件包括与所述平台相连的砾石分异格栅，设于所述砾石分异格栅上方的料斗，以及设于所述料斗下方的混合漏斗，所述第三出水管通过所述混合漏斗与物料混合后向所述透明玻璃水槽内输水。
[0012]在其中一些实施例中，所述砾石分异格栅由铁丝网构成，内部填充有砾石，用于模拟自然界条件下沉积物颗粒的机械分异，同时保证垂向物源高度随水位升降而自主改变。
[0013]在其中一些实施例中，所述砾石分异格栅的直径小于所述透明玻璃水槽的内宽。
[0014]在其中一些实施例中，所述料斗的底部设有尖嘴漏斗。
[0015]本专利技术另一方面提供一种根据上述任一技术方案所述的水槽模拟装置的模拟方法。
[0016]在其中一些实施例中，包括以下步骤：
[0017]将实验砂体倒入料斗中；
[0018]连接水循环组件；
[0019]校验供砂、供水条件，包括开启电源，将离心式潜水泵调至高档位，使恒定水头的内层管中保持水体充满状态，调整第三出水管上的二通阀门开度，记录一段时间内流出水体的体积，再次调整二通阀门开度，测量该二通阀门开度下流出水体体积，绘制二通阀门开度与流量关系图，计算2阶多项式拟合关系，供砂速率通过混合漏斗底部的尖嘴漏斗开口大小进行改变，记录一段时间内漏出实验砂体的质量，绘制尖嘴漏斗开度与沉积物供应速率关系图，计算2阶多项式拟合关系；
[0020]实验进行前，将滑块升至设计水位升降变化起始位对应高度，开启恒定水头第三出水管上的二通阀门并调至流量为1.93
×
10
‑4m3/s对应档位，接通离心式潜水泵电源，蓄水箱内实验水体通过抽水管、恒定水头、第三出水管进入透明玻璃水槽内，检查堵漏情况，待
水位平稳后，将料斗底部对应沉积物供应速率为2.21
×
10
‑4kg/s的混合漏斗开启，开始实验。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术一方面提供一种水槽模拟装置，该装置利用连通器原理，将与透明玻璃水槽相连的透明玻璃水槽与固定于升降组件上的三通阀相连，水循环过程中压力恒定(大气压)，可实现实验水体长时恒定、定速率上升及下降，提高层序地层模型的准确度，保证稳态沉积过程，使模拟过程直观且真实；
[0023]本专利技术另一方面提供一种模拟方法，具有直观真实，且模拟准确度高的特点。
附图说明
[0024]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0025]图1为本专利技术实施例所提供的水槽模拟装置的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水槽模拟装置，其特征在于，包括：透明玻璃水槽，包括安装于所述透明玻璃水槽的槽体内的斜坡，所述斜坡的一边贴近所述槽体的一内侧壁设置，另一边贴近所述槽体的底部设置；物源组件，设置于所述透明玻璃水槽的上方，以恒定的速率向所述透明玻璃水槽内供砂；水循环组件，用于向所述透明玻璃水槽内提供恒定的水流，并可定量控制水位升降，包括蓄水箱，设于所述透明玻璃水槽下方，通过第一出水管及第二出水管与所述透明玻璃水槽相连，所述第一出水管与所述第二出水管通过三通阀相连；所述第一出水管的一端与所述透明玻璃水槽的出水口相连，所述第一出水管的另一端与所述三通阀的第一连接口相连；所述第二出水管的一端与所述述三通阀的第二连接口相连，所述第二出水管的另一端与所述蓄水箱相连；所述三通阀的第三连接口排空；所述三通阀通过一升降组件可上下移动的固定；恒定水头，包括外层管，以及设于所述外层管内的内层管；所述内层管通过抽水管与所述蓄水箱相连，所述抽水管位于所述蓄水箱的一端连接离心式潜水泵，所述内层管底部通过第三出水管向所述透明玻璃水槽内输水；所述内层管溢出的水进入所述外层管与所述内层管围成的容纳空腔内，所述容纳空腔内的水通过第四出水管输送至所述蓄水箱内。2.根据权利要求1所述的水槽模拟装置，其特征在于，所述第二出水管设于所述蓄水箱的一端，以及所述第四出水管设于所述蓄水箱的一端均连接有过滤器。3.根据权利要求1所述的水槽模拟装置，其特征在于，所述升降组件包括导轨以及与所述导轨滑动连接的滑块，所述滑块与所述三通阀固定连接。4.根据权利要求1所述的水槽模拟装置，其特征在于，所述斜坡包括与一平台。5.根据权利要求4所述的水槽模拟装置，其特征在于，所述物源组件包括与所述平台相连的砾石分异格栅，设于所述砾石分异格栅上方的料斗，以及设于...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建磊，刘可禹，刘建良，庞泽雄，于彪，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：