[发明专利]一种单裂隙介质污染物迁移过程的可视化实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种单裂隙介质污染物迁移过程的可视化实验装置及其实验方法，实验装置包括注入系统、裂隙主体、成像系统和收集系统；实验方法包括制备若干组不同浓度的亮蓝水溶液、设置玻璃制单裂隙、裂隙主体内通入亮蓝水溶液、设置单裂隙介质污染物迁移过程的可视化实验装置、确定裂隙介质中不同点位亮蓝水溶液浓度的背景值、污染物迁移过程R值数据采集和污染物迁移过程中的浓度分布分析几个步骤；具有方法简单、可靠且成本较低，能够可视化监测不同裂隙处不同浓度污染物迁移过程的特点。

技术领域

本发明涉及一种单裂隙介质污染物迁移过程的实验装置及其实验方法，具体涉及一种单裂隙介质污染物迁移过程的可视化实验装置及其实验方法。

背景技术

岩石裂隙中的地下水是我国特别是丘陵和山区供水的重要水源，基岩裂隙水的污染问题日益严重，然而基岩裂隙水最大特征是赋存的非均质性，如何定量监测和描述裂隙介质地下水污染物运移规律一直是本领域研究的热点、难点。污染物在裂隙介质中的迁移呈现出与在孔隙介质中所不同的特征，如污染物峰值的快速到达和长期的拖尾现象，解释这种现象中的一个重要的技术难题便是无干扰监测。

目前，传统的实验监测技术如安装测压计和沿程取样分析等可以较为准确的监测实验实施过程中水压和溶质浓度的分布情况，但对实验水流流态和溶质浓度有一定影响，很难实现精确和多维的监测与分析。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明针对传统的扰动监测技术的不同，提供了一种单裂隙介质污染物迁移过程的可视化实验方法，使用一定浓度的亮蓝水溶液作为典型污染物的代替物，利用成像系统和图像识别技术，实时监测单裂隙介质污染物迁移过程，获取监测区域内的污染物浓度二维分布，该方法简单、可靠且成本较低，能够可视化监测不同裂隙处不同浓度污染物迁移过程，其中污染物浓度的测定属非侵入型的测定方法，对污染物入侵与释放过程无扰动。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种单裂隙介质污染物迁移过程的可视化实验装置，包括注入系统、裂隙主体、成像系统和收集系统；

所述注入系统包括贮水罐、反应物溶质容器、第一蠕动泵、第二蠕动泵和注射泵；

所述成像系统包括灯箱、相机、数据采集和处理装置；

所述收集系统包括出水口集水器和自动收集装置；

所述注射泵与裂隙主体的进水腔通过管道连接，所述贮水罐经过第一蠕动泵连接至注射泵与裂隙主体的进水腔连接的管道上，所述反应物溶质容器经过第二蠕动泵与裂隙主体的进水腔连接，所述相机置于裂隙主体的正上方，所述灯箱置于裂隙主体的正下方，所述裂隙主体的两侧端有测压管，所述裂隙主体的一侧端设置裂隙主体的进水腔，另一侧端设有若干出水口，所述出水口集水器连接至裂隙主体的出水口，各所述出水口汇集于主管，所述主管与自动收集装置连接，所述相机通过数据线与数据采集和处理装置连接。

一种单裂隙介质污染物迁移过程的可视化实验装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤S1、制备若干组不同浓度的亮蓝水溶液；

步骤S2、设置玻璃制单裂隙：将玻璃制单裂隙安装至所述裂隙主体部分；

步骤S3、将步骤S1中的各组亮蓝水溶液分别通入步骤S2中的裂隙主体，静置30分钟；

步骤S4、设置成像系统：将所述相机通过数据线与数据采集和处理装置连接，并设置于裂隙主体的正上方，再将灯箱安装于裂隙主体的正下方，固定设置相机适当的感光度、快门速度和光圈指数；