[实用新型]一种模拟地下环境中污染物在饱和非均质含水层中迁移转化的三维可视模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤和地下水污染修复领域，具体涉及一种模拟地下环境中污染物在饱和非均质含水层中迁移转化的三维可视模拟装置。

背景技术

土壤和地下水作为重要的自然资源，在维护我国经济社会健康发展和生态环境等方面发挥了重要作用。然而，随着经济社会的快速发展，土壤和地下水污染却日趋严重。对于土壤和地下水的污染修复离不开污染物在地下环境中的迁移行为与转化规律研究，理论上可通过建立野外大型试验场获取污染物浓度的时空分布及水文地质条件，结合数值模型模拟预测污染特征及修复规律，但野外原位试验的密集采样存在操作复杂、成本高等特点，难以实施。因此，通过搭建科学可行的地下水环境试验装置来模拟污染物迁移规律可为地下水污染防治工作提供技术指导。

针对地下水环境是一个三维、水文条件复杂的系统，目前室内针对地下水环境中污染物的迁移行为研究主要限于一维柱试验或二维水槽模拟装置，且对于地下环境中非均质含水层影响污染物迁移规律的研究相对较少，以致其难以真实反映野外水文地质情况。含水层的宏观非均质性影响了污染物的迁移，宏观非均质性地层通常由高透水带和低透水带紧密交错，使得污染物在透水带以对流为主，在低透水带以分子扩散为主，当高透水带的污染物浓度低于低透水带浓度时，污染物将通过扩散返回高透水带，因此，在这类系统中去除污染物所需时间较久。模拟研究该类系统中污染物的三维尺度迁移行为尤为迫切，这将为地下环境中土壤和地下水污染修复提供参数指导，可为修复技术选择和方案设计提供了理论支撑。此外，模拟装置中目标污染物的取样方法(如取样频率、取样体积和取样速度)对于含水层的流水场影响很大，合理的取样方法对于模拟的精确性至关重要。而且现有装置多为有机玻璃和PVC等材质，因其成分含酞酸脂类等污染物，导致无法开展部分有机物的研究，该类型材质可能含有毒添加剂和增塑剂，老化后易造成环境污染及危害实验人员健康。因此需要选择一种大尺度模拟装置用以模拟地下三维水文环境，并通过设置污染物投放方式、介质填充装置、取样装置、污染物检测装置等条件，设计适宜的取样体积和取样速度等参数，使得该实用新型可三维尺度模拟饱和非均质含水层中污染物的迁移及转化研究。

实用新型内容

解决的技术问题：本实用新型目的在于针对上述存在不足，提供一种模拟地下环境中污染物在饱和非均质含水层中迁移转化的三维可视模拟装置。该装置通过设计不同类型的填充介质以模拟地下非均质含水层，设置地下含水层的不同流水场等条件，设计科学合理的取样方法，同时连续监测不同水位的污染物和示踪剂等浓度，分析目标污染物在不同时间、空间的分布与转化，适用于三维尺度研究污染物在地下饱和非均质含水层环境中的迁移转化。

技术方案：一种模拟地下环境中污染物在饱和非均质含水层中迁移转化的三维可视模拟装置，包括依次连接的供水装置、模拟装置和蓄水装置，所述模拟装置为一个带有上盖的方形槽体，槽体内通过两个不锈钢丝网装置将槽体内空间分隔为入水池、含水层和出水池，所述供水装置与入水池相连，所述蓄水装置与出水池相连，且槽体位于含水层区域的侧壁上以及上盖上均设有一组采样孔，采样孔内设有采样装置。

所述供水装置通过带有流量计的蠕动泵与入水池管道连接。

所述出水池设有三根出水管，所述出水管通过四通管汇入一个总出水管后与蓄水装置连接，所述总出水管上设有二通阀和取样阀。

所述蓄水装置内设有隔板，所述隔板用于固定水头。

所述采样装置为带有鲁尔接口的19-gauge不锈钢取样针，取样针的一端由槽体侧壁或上盖垂直插入含水层，另一端与带有鲁尔接口的止通阀连接，止通阀的外接口设有鲁尔注射器。

所述不锈钢丝网装置由不锈钢管架、不锈钢丝网和不锈钢管架外裹构成，不锈钢管架外裹固定于不锈钢管架上，所述不锈钢管架外裹上设有凹槽，不锈钢丝网插入凹槽内，且可在凹槽内滑动。

所述模拟装置设于推车上，推车底部设有转向轮，每个转向轮均设有制动装置。

所述上盖为厚10mm的有机玻璃板，玻璃板上设有孔径为3mm的孔，纵向孔间距为10cm，横向孔间距为15cm。

所述含水层模拟装置长为120cm、宽为60cm、高为85cm。

所述采样装置深浅间隔呈中心对称分布，其中浅取样设于相对的两个侧壁上，自上而下按每行个数2-3-4-3-2布置，深取样设于单个侧壁上，自上而下按每行个数4-5-4布置。