[发明专利]温控-压控地下水越流污染模拟系统

说明书

技术领域

本发明提供了一种恒温恒压地下水越流污染模拟系统，可广泛应用于研究污染物迁移、水土作用、矿物和土体在淋滤条件下的溶解与沉淀、地下水修复等水文地质、地质环境问题。

背景技术

随着地下水过度开采，人类活动日益加剧，海水入侵、垃圾渗出液下渗、上层咸水体入侵下层淡水、污水回灌等因素所引发的地下水污染问题日益严重，地下水污染的预测和防治显得尤为重要。作为此类问题的重要研究方法，室内物理模拟仪具有很多优点，做为物理模拟的主要工具，土柱模型影响着物理模拟研究领域的发展，近年来，土柱模型广泛应用于饱和和非饱和实验研究。国内外也涌现了一大批这类的土柱装置。例如，李培军等人设计的“一种分析污染物在不同介质中迁移的装置”，连接马氏瓶后可以模拟等水头的稳定下渗；王敏健等设计的“一种研究污染物在土壤中迁移和转化的方法与装置”可以研究土壤中污染物的挥发、渗滤和降解。

从前人的研究中反映出目前的土柱模型存在如下几个缺陷：其一现阶段所使用的土柱装置虽然在温度和压力调节上做了一些努力，但是效果仍然不佳，不能精确的随意调节温度和压力水头；其二，现在的土柱大多设计为非饱和或者低承压的水力条件，但是由于粘性土等介质渗透性太低，流速太慢，实验周期太长。

发明内容

本发明提供了一种用于室内物理模拟研究的温控-压控地下水越流污染模拟系统，该系统解决了上述背景技术中的不足，能够精确、方便的调节温度和压力水头，从而满足了进行室内物理模拟研究所需的条件。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种温控-压控地下水越流污染模拟系统，至少包括土柱以及与土柱连接的取样测样装置、恒压控制单元、恒温水控制单元以及监测单元，土柱包括盛放有土样的土柱内管以及套在土柱内管上的土柱外管，土柱内管和土柱外管之间形成一密封的腔室A，土柱内管中土样的上方和下方均设有多孔隔板，分别为多孔隔板A和多孔隔板B，土柱内管的底部设有出水管A，出水管A与取样测样装置连接；所述的取样测样装置至少包括测样内管、测样外管、取样杯以及多参数仪，其中测样内管为封闭状，其内部为测样室，取样杯放置于测样室内，出水管A的尾端穿过测样内管进入测样室内且位于取样杯的上方，多参数仪中的电极位于取样杯内，测样外管包裹在测样内管上，且测样外管与测样内管之间形成一密封的腔室B，腔室B与腔室A之间通过保温管连通，且保温管套在出水管A上；所述的恒压控制单元至少包括恒压水箱、增压泵B和水箱外管，其中恒压水箱的底部设有出水管D，出水管D的底端与土柱连接并位于土柱内管内，增压泵B安装于出水管D上，水箱外管套在恒压水箱上，且水箱外管与恒压水箱之间形成一密封的腔室C；恒温水控制单元包括恒温水电路控制部件、恒温水箱、增压泵A以及恒温水循环管路，恒温水电路控制部件对恒温水箱中的水温检测并调节，增压泵A安装在恒温水循环管路上，恒温水循环管路将恒温水箱与腔室A、腔室B、腔室C之间相互连通；所述的监测单元包括压力显示电路控制部件、温度显示电路控制部件以及浓度显示电路控制部件，压力显示电路控制部件中的压力传感器从上至下均匀的分布在腔室A中，温度显示电路控制部件中的温度传感器B分布在腔室A、腔室B以及恒压水箱中，浓度显示电路控制部件中的浓度传感器分布在土柱内管的内壁上。

土柱内管和测样内管均为导热性能良好的PC管，土柱外管、测样外管以及水箱外管均为具有绝热性的有机玻璃管。

土柱内管的顶部高于土柱外管，土柱内管中多孔隔板A的上方填充有起匀压、缓冲作用的玻璃珠，土柱内管上与多孔隔板B对应的部位设有通向外界的排气管，排气管上设有止水夹。

出水管A上设有饱水管以及排水管，饱水管和排水管均穿过保温管通向外界，且饱水管和排水管上分别设置有阀门A和阀门B。

测样室内设有转盘，转盘由顶端伸出于测样外管的旋杆以及固定于旋杆底端且位于测样室底部的托盘组成，旋杆带动托盘旋转，取样杯放置于托盘上。

土柱内管的顶部设有溢流管，溢流管通向恒压水箱的顶部，溢流管上设有压力控制开关。

恒温水电路控制部件由控制电路以及通过导线与其连接的温度传感器A和加热器组成，温度传感器A和加热器均位于恒温水箱内。