[发明专利]一种用于研究地下水回灌技术的实验装置与方法

权利要求书

1.一种用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括一柱状容器(1)、至少一个固定卡盘(2)、多根实验管(3)，

所述柱状容器(1)为顶端开口的柱状容器，所述柱状容器(1)的上端和底端分别设置有溢流口(11)和出流口(12)，所述柱状容器(1)用于安置固定卡盘(2)和实验管(3)、填装待测的样本滤料(4)，以及盛装回灌水；

所述固定卡盘(2)横向卡设于所述柱状容器(1)内部，所述固定卡盘(2)上开设有多个实验管孔(201)和多个透水孔(202)，所述多个实验管孔(201)均匀设置于所述固定卡盘(2)上，所述多个透水孔(202)均匀设置于所述固定卡盘(2)上的除去所述多个实验管孔(201)之外的其余区域，所述实验管孔(201)用于固定实验管(3)，所述透水孔(202)用于作为回灌水从上往下传输的透水通道；

所述实验管(3)为两端开口的薄壁管，用于填装待测的样本滤料(4)以制备滤料堵塞样品，所述多根实验管(3)均竖直向下穿过所述实验管孔(201)，且所述实验管(3)的底部均向下伸至所述柱状容器(1)的底部，所述实验管(3)的管口在所述溢流口(11)以下，所述实验管(3)的管口塞有封口塞(31)。

2.根据权利要求1所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述柱状容器(1)的侧壁上沿竖直方向均匀间隔设置有多个测压管(13)，所述多个测压管(13)分别用于观测不同深度位置的压力水头，所述压力水头用于开展样本滤料(4)的堵塞特征分析。

3.根据权利要求2所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述柱状容器(1)的内壁底面铺设有隔砂网(5)，所述隔砂网(5)用于防止样本滤料(4)通过所述出流口(12)从所述柱状容器(1)内部流失到所述柱状容器(1)外部。

4.根据权利要求3所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述固定卡盘(2)的外边缘套设有橡胶圈(23)，所述橡胶圈(23)用于方便所述固定卡盘(2)安置于所述柱状容器(1)的内壁和防止所述固定卡盘(2)在所述柱状容器(1)内壁的滑落。

5.根据权利要求4所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述固定卡盘(2)包括上固定卡盘(21)和下固定卡盘(22)，所述上固定卡盘(21)和所述下固定卡盘(22)分别卡设于所述柱状容器(1)的内壁的上部和下部，分别用于固定所述实验管(3)的上端和下端。

6.根据权利要求1所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述柱状容器(1)为有机玻璃管或PVC管。

7.根据权利要求1所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述实验管(3)为有机玻璃管或不锈钢管。

8.根据权利要求1所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述固定卡盘(2)为有机玻璃盘或PVC盘。

9.根据权利要求1所述的用于研究地下水回灌技术的实验装置，其特征在于，所述封口塞(31)为橡皮塞或木塞。

10.一种用于研究地下水回灌技术的实验方法，采用权利要求5所述的实验装置，所述上固定卡盘(21)和所述下固定卡盘(22)上均开设有N个实验管孔(201)，其中N为大于或等于2的自然数，其特征在于，所述实验方法包括以下步骤：

在所述柱状容器(1)的内壁底面铺设隔砂网(5)，向所述柱状容器(1)的底部填装样本滤料(4)，再通过橡胶圈(23)将下固定卡盘(22)安置于柱状容器(1)底部的样本滤料(4)的上面；

将N根实验管(3)的下部逐根穿设在所述下固定卡盘(22)的实验管孔(201)内，向所述柱状容器(1)再次填装样本滤料(4)，直至样本滤料(4)到达所述柱状容器(1)的上部；

所述N根实验管(3)的上部逐根穿过上固定卡盘(21)，再将上固定卡盘(21)安置于柱状容器(1)上部的样本滤料(4)的上面，并使所述N根实验管(3)的顶端伸出上固定卡盘(21)的实验管孔(201)且使所述实验管(3)的管口在所述溢流口(11)以下；

向N根实验管(3)内填充样本滤料(4)，直至与所述柱状容器(1)的上部的样本滤料(4)相平，并对N根实验管(3)编号，分别编号1号、2号……和N号；

向所述柱状容器(1)管口注入回灌水，回灌水流顺着所述柱状容器(1)的内壁及样本滤料(4)之间的间隙向下流，先后依次穿过上固定卡盘(21)和下固定卡盘(22)的透水孔(202)，部分回灌水从出流口(12)流出；

滞留于所述柱状容器(1)的回灌水从下而上依次分别充满所述柱状容器(1)和实验管(3)的底部、中部和上部的样本滤料(4)的间隙，逐渐没过1号至N号实验管(3)的管口，直至回灌水从溢流口(11)流出；

回灌水在所述柱状容器(1)的水位维持在所述溢流口(11)的水平位置；

向所述柱状容器(1)的管口持续注入回灌水，并记录所述多个测压管(13)观测到的不同深度位置的压力水头，每到一个不同的实验阶段时，先后依次用封口塞(31)塞堵1号、2号……和N号的实验管(3)的管口；

停止注入回灌水，取出保存有不同实验阶段的样本滤料(4)的1号、2号……和N号实验管(3)，制备得到不同实验阶段的滤料堵塞样品；

结合所述多个测压管(13)观测到的不同深度位置的压力水头数据，使用滤料堵塞样本开展样本滤料(4)的堵塞特征分析。