[发明专利]一种溶质运移弥散性参数测定方法及其测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是有机或无机溶质在土体里一维运移过程中弥散性测量方法及测量装置， 属于溶质弥散性测量方法及测量装置器技术领域。

背景技术

现有技术中，常用的弥散性参数室内测量方法是通过一维砂柱实验确定的，该一维砂柱 实验具体操作流程如下：首先将土体试样装于一管道内，接着在管道的两端分别设置不同的 水头，在水头差的作用下产生渗流，当渗流稳定以后，在管涌的一端施加一定浓度的溶液， 同时在管涌的另一端每隔一定的时间测定流出溶液的浓度，通过浓度随时间变化的曲线关系 推导溶质的弥散度，由此知，利用这种方法测量溶质的弥散度时，第一次实验只能得到一条 浓度-时间曲线，效率不高，而且对弥散性的尺寸效应无法测定；另外，在进行溶液浓度测量 时一般利用人工取样测量的方法，工作量比较大，且会因人为因素使测量结果精度不高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种溶质运移弥散性参数测定方法，其通过在土体试 样中埋设两个以上的探头以分别反馈溶质运移过程中不同位点示踪剂浓度的变化，从而根据 浓度变化与弥散性参数之间的关系计算出弥散性参数，所以，本发明可以在同一实验条件下， 在土体试样中多个位点分别设置探头以获得相应位点处的浓度-时间曲线，从而不仅能提高测 量的效率与精度，还能反应出弥散性的尺寸效应。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种溶质运移弥散性参数测定方法，包括以下步骤：(1)准备土体试样，将土体试样置 于试样槽内，并对土体试样施加一定的水头差以形成一维渗流；(2)在土体试样渗流上游投 放示踪剂；(3)土体试样中间隔地埋设两个以上的探测探头以分别反馈溶质运移过程中相应 位点处的示踪剂浓度变化；(4)收集上述探测探头所反馈数据，根据该反馈数据与示踪剂浓 度的关系得到每一个探头对应位点处的浓度-时间变化曲线；(5)根据浓度-时间变化曲线与 弥散性参数的关系，计算出弥散性参数。

用数据采集装置自动收集探测探头所反馈数据，并将其输入到计算机数据分析处理装置， 该计算机数据分析处理装置根据探测探头反馈数据与示踪剂浓度的关系，分别输出每一个探 头对应位点处的浓度-时间变化曲线。

所述的示踪剂为KCl分析纯。

所述的探头为电导测量探头，其通过测定溶质运移过程中示踪剂KCl溶液的电导值，根 据电导与KCl溶液浓度的关系确定溶质运移过程中示踪剂KCl的浓度。

所述土体试样中埋设的电导测量探头为3个。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1.本发明通过在进行一维渗流的土体试样中埋设两个以上的探测探头，从而可以在同一 实验条件下的土体试样中获得两组以上相应位点处的数据，因此，一方面极大地提高了实验 效率，另一方面可以通过设置多个探测探头以获得多组数据，提高弥散性参数的计算精度， 以及有效地克服目前一维砂柱试验的尺寸效应；

2.本发明采用数据采集装置自动收集探测探头所反馈的数据，并将这些数据输入计算机 数据分析处理装置以输出浓度-时间曲线，极大地节约了人工采集数据以及进行相应的数据分 析所利用的人力成本，同时保证了数据采集以及数据分析的精确度，有效地避免了人工操作 过程中所产生的人为误差。

本发明的另一个技术目的是提供一种实现上述溶质运移弥散性参数测定方法的弥散性参 数测量装置，其包括用于盛装土体试样的试样箱以及分别与试样箱两侧连接的存在水头差以 使土体试样形成一维渗流的进水箱和排水箱，且土体试样渗流上游设置示踪剂，而进水箱通 过进水管与一贮水箱连接，其特征在于：所述试样箱内设置有两个以上、用于反馈示踪剂浓 度在一维渗流过程中变化数据的探测探头。

所述试样槽敞口端设置有隔水层。

所述探测探头的输出端与数据采集装置输入端连接，而该数据采集装置的输出端则与一 根据探测探头反馈数据与示踪剂溶液浓度的关系输出浓度-时间曲线的计算机数据分析处理 装置连接。

所述进水箱与贮水箱之间设置有维持进水箱水头恒定的水循环装置，所述水循环装置包 括设置于进水管上、输入端与贮水箱连接、而输出端与进水箱连接的水泵以及一根直接将进 水箱和贮水箱连接的进水平衡导管，且该进水平衡导管与进水箱连接位点的水头高于排水箱 的水头。