[发明专利]一种加速吹填陆域地下淡水形成的模拟实验装置和方法

说明书

本发明涉及一种加速吹填陆域地下淡水形成的模拟实验装置包括：用于模拟吹填陆域和观察地下淡水的形成过程的槽体系统，包括槽体和位于槽体内的人工岛屿模型；槽体内注入咸水，水平面高度低于人工岛屿模型的高度；咸水系统，用于提供模拟海水环境的咸水同时控制咸水体的含盐率；咸水系统与槽体连通；淡水系统将淡水降落至所述人工岛屿模型上；监测系统包括若干个设置于槽体内探头，用于监测槽体系统各处的含盐率和水头分布；人工岛屿模型的任一侧表面设有土工膜。本发明将加速吹填陆域地下淡水形成的物理过程进行整体重现，同时分析淡水透镜体淡水流失减小的可行性，为加速吹填陆域地下淡水形成，如何减少淡水流失和加大水源涵养的作用提供依据。

技术领域

本发明涉及淡水资源研究领域，尤其涉及一种加速吹填陆域地下淡水形成的模拟实验装置和方法。

背景技术

吹填陆域形成的地下淡水形成是珊瑚岛礁上重要的淡水资源，它对于满足人们的日常生活需要及维持岛礁生态涵养起着至关重要的作用。

以往的理论与经验表明，大部分海岛地下水漂浮于咸水之上,中央厚，边缘薄、宛如透镜体，由于咸淡水的密度差异形成了海岛独特的地下淡水形成资源，也称淡水透镜体。形成淡水透镜体的两个必备要素：1、来源：大气降水；2、岛的地质地貌结构：主要出现在地势低洼的碳酸盐岛上，岛上松散的砂砾不整合地堆积在古卡斯特化石灰岩珊瑚礁上，且上面的灰岩成岩年代晚，其空隙、溶洞发育不充分，渗透性差海水不易渗入，雨水却容易保留，形成淡水透镜体。

在现有研究技术中，对陆域吹填形成的地下淡水形成多局限于数学模型及数值模拟，物理模型的研究常缺乏完整性及时效性，目前常见野外人工降雨试验，及室内的土柱溶滤试验等，而这些试验都难以将岛屿地下淡水形成的物理过程进行整体重现，从而难以对岛屿地下淡水形成发育因素进行全面分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于加速吹填陆域地下淡水形成的模拟实验装置和方法，以解决上述技术问题的至少一种。

一方面，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于加速吹填陆域地下淡水形成的模拟实验装置，其特征在于，包括：

用于模拟加速吹填陆域并观察地下淡水形成过程的槽体系统，包括槽体和位于槽体内的人工岛屿模型；槽体内注入用于模拟海水的咸水形成咸水体，咸水体的水平面高度低于人工岛屿模型的高度；

咸水系统，用于提供模拟海水环境的咸水同时控制咸水体的含盐率；咸水系统与槽体连接并连通；

淡水系统，用于模拟自然降雨；淡水系统将淡水降落至所述人工岛屿模型上。

监测系统，用于监测槽体系统各处的含盐率和水头分布；监测系统包括若干个探头，若干个探头均设置于槽体内；

所述人工岛屿模型的任一侧表面设有土工膜。

本发明的有益效果是：通过槽体系统模拟并建立加速吹填陆域的模型，通过咸水系统供应咸水体的咸水用于模拟海水环境，咸水体的水平面高度低于人工岛屿模型的高度是模拟真实的加速吹填陆域高于海水的水平面，淡水系统，用于模拟自然降雨，监测系统用于监测槽体系统各处的含盐率和水头分布，对模拟实验进行监测，同时直观获得地下淡水形成的情况，可以利用实验测量的地下淡水形成含盐率剖面图推算实际岛礁或加速吹填陆域的淡水透镜体厚度和地下盐分布，同时本发明中咸水系统还能够用于控制咸水体的含盐率，当监测系统监测到咸水体的含盐率降低时，可以通过咸水系统补入咸水直至咸水体含盐率达到指定值，现有技术中都没有考虑到实验室尺度物理模型中咸水体被稀释的问题，本发明保证了咸水体的含盐率的稳定，使得模拟实验过程准确率更高，模拟实验的效果更符合实际情况，能获得更准确的实验数据；在人工岛屿模型一侧设置土工膜，使得加速吹填陆域上淡水流失减少，加大水源涵养的作用。人工岛屿模型的任一侧为人工加设土工膜以模拟人工岛礁的状态，其余侧为天然模拟，使得吹填陆域边坡稳定，减少水砂侵蚀，加速吹填陆域地下淡水的形成，加大水源涵养的作用。