[发明专利]一种利用电导率测量介质渗透系数的渗流试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用电导率测量介质渗透系数的渗流试验装置及方法，该装置包括：中空玻璃管，设于上述中空玻璃管一侧缺口处的隔纱网，设置于上述缺口处的阀门，连通渗透系数仪，可获得渗透系数；上述玻璃管另一侧的缺口设置探头，连通电导率仪，可获得电导率。根据得到的渗透系数和电导率的函数关系可以估算任一点的渗透系数。本发明提供一种操作简便、结果可信度高的渗流试验装置。渗透系数仪和电导率仪同时分布的设计，可以同时获得不同土层的电导率和对应的渗透系数；多探头的布置，可以提高结果的准确性；利用电导率和渗透系数之间的函数关系可以快速准确地获得任意一点的渗透系数。

技术领域

本发明涉及一种仪器及方法，特别涉及一种利用电导率测量介质渗透系数的渗流试验装置及方法。

背景技术

渗透系数(K)是地下水研究中重要的水文地质参数。传统的实验室分析法和数值模拟法分别存在对介质扰动和数值求逆过程中不确定性的影响。根据地下水在含水层中的流动和导电介质中电流的流动具有相似性的新发现，本发明提出一种利用电导率来估算介质的渗透系数的新方法。

在研究渗透系数与电导率关系的过程中，需要同时测定实验对象的渗透系数和电导率。而现有的实验室中的渗流实验装置功能较为单一，无法便捷地同时测定渗透系数和电导率，影响实验的效率同时对于同一实验对象，现有装置无法同时测定渗透系数和电导率，需多个试验装置分别测定，降低实验精度并浪费实验材料。本发明不仅可以同时测量渗透系数和电导率，同时具有操作简单、自动获取数据等优点，而且利用其数据可以定量观测渗流路径，对渗透系数和电导率关系的研究具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种利用电导率测量介质渗透系数的渗流试验装置及方法，在达到同时测定渗透系数和电导率的目的，并且实现利用电导率与渗透系数之间的函数关系估算介质渗透系数的目标。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种利用电导率测量介质渗透系数的渗流试验装置，该装置包括中空玻璃管、由所述中空玻璃管壁伸入所述中空玻璃管内的渗透系数测量组件和电导率测量组件、设置于所述中空玻璃管底部的第一隔开件以及设置于所述中空玻璃管内部以及下部的实验材料，其中，渗透系数测量组件和电导率测量组件相对设置。

作为本发明的进一步技术方案，所述渗透系数测量组件包括由所述中空玻璃管壁伸入所述中空玻璃管内的阀门以及连通所述阀门的渗透系数仪，其中，所述阀门与所述中空玻璃管壁的连接处还设置有第二隔开件。

作为本发明的进一步技术方案，所述第二隔开件为隔砂网。

作为本发明的进一步技术方案，所述电导率测量组件包括由所述中空玻璃管壁伸入所述中空玻璃管内的探头以及连通所述探头的电导率仪，其中，所述探头与所述中空玻璃管壁的连接处还设置有第三隔开件。

作为本发明的进一步技术方案，所述第三隔开件为隔水橡胶。

作为本发明的进一步技术方案，所述第一隔开件为纱网。

作为本发明的进一步技术方案，所述实验材料包括设置于所述中空玻璃管内的土壤以及设置于所述中空玻璃管下部的集水箱。

另一方面，本发明还提供一种采用如上任一所述的利用电导率测量介质渗透系数的渗流试验装置测量渗透系数的方法，包括以下具体步骤：

(1)将渗流试验装置内设置好实验材料并安装好渗透系数测量组件和电导率测量组件，得到各测点的渗透系数和电导率；

(2)以各测点所在水平面对中空玻璃管内的实验材料进行分层，利用垂向渗透系数公式，将步骤(1)中的各测点的渗透系数转换为每一层的渗透系数，其中，第i层的渗透系数K_j为第j层的渗透系数，K_V为垂向等效渗透系数，M_i、M_j分别为第i、j层的厚度；