[实用新型]一种多重介质地下水运移模拟系统

说明书

本实用新型提供了一种多重介质地下水运移模拟系统，用自上而下排列并依次连通的多个水箱模拟地下水系统；各水箱中充满模拟裂隙介质；各水箱布置穿过水箱的刚性管道，作为模拟管道介质，并将各水箱的模拟管道介质依次连通，所述刚性管道上分布小孔，通过小孔和水箱内模拟裂隙介质相通。本实用新型能够同时模拟岩溶管道和岩石裂隙两种介质，充分体现了岩溶多重介质内部结构的差异性，也可以实现单一介质模拟，克服了传统物理模拟只能实现单一介质模拟的局限性。

技术领域

本实用新型涉及岩溶发育地区地下工程建设过程中遇到的地下水运移规律研究领域，可以为岩溶区水资源评价、地下工程建设提供科学依据，尤其为一种多重介质地下水运移模拟系统。

背景技术

中国作为世界上岩溶最发育的国家之一，岩溶区总面积约3.44×10⁶km²，约占国土面积的1/3，主要集中在南方的云南省、贵州省和广西壮族自治区等。岩溶水运移的特征、规律有别于孔隙水，主要在于两者含水介质的空隙特征具有明显的差异。后者的空隙类型单一，其水动力特征相对均一；前者的空隙则是由各类空隙组成的复合体，它们对岩溶水的动态有着不同的贡献，依其作用可分为2种基本类型：（1）孔隙和微裂隙；（2）岩溶管道和宽裂隙。二者在地下水的赋存和运移中起不同的作用，有着不同的水流特征，含水介质具有强烈的各向异性和非均质性，水流运动规律也异常复杂。

当前岩溶地下水运移规律研究主要采用两种方法：数值模拟和物理模型。数值模拟多采用等效孔隙介质模型和裂隙－管道双重介质模型，相比于等效多孔介质模型和双重介质模型能够更好地反映地下水流特征，提高了模拟精度，在国内外的地下水流模拟中较先进，但是现有的建模方法在精确性和适用性上还有待提高，多选择一个和数个典型地下水系统进行建模分析，模型搭建具有针对性，且多选择地下水赋存介质相对简单的单一管道模型或管道弱发育模型进行模拟，岩溶区地下水系统复杂多变，尤其是岩溶发育程度较高的西南岩溶区，地下水系统中三种介质并存，水流条件多变，现有的模型难以推广应用，需要根据建模中存在的问题做出进一步的改进。

物理模型在一定程度上可以按照野外实际的水文地质条件任意改变。近年来，随着模具制造水平的提高，众多研究者开始强调物理模型的重要性，因此通过试验手段研究管道、裂隙等多重介质对地下水水流系统的影响和控制作用成为热点。目前的物理模型模拟试验主要集中在单个平行板裂隙、单管道、多组平行裂隙或交叉裂隙上。由于裂隙－管道介质本身的复杂性，对裂隙网络，尤其是裂隙－管道物理模型的研究较少。

实用新型内容

受岩溶发育的影响，岩溶地区地下含水介质空隙分布高度不均，管道、裂隙并存，二者在地下水的赋存和运移中起不同的作用，有着不同的水流特征，含水介质具有强烈的各向异性和非均质性，水流运动规律也异常复杂，裂隙－管道是其主要的储水空间和导水通道。

但是裂隙－管道介质具有高度非均质性和各向异性，水动力过程极其复杂，并且野外试验测量方法和观测数据有限，水文地质参数难以获取，数值模拟和物理模型方法也存在一定的局限性，阻碍了深入研究裂隙介质地下水流运动规律。

针对岩溶区复杂的地下水流特征，本实用新型的目的是提供一种多重介质地下水运移模拟系统，能够同时模拟裂隙和管道，充分体现了岩溶多重介质内部结构的差异性。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种多重介质地下水运移模拟系统，其特征在于包括地下水模拟系统，所述地下水模拟系统包括多个水箱，各水箱具有进水口和出水口，所述多个水箱自上而下排列并依次连通；

所述模拟系统还包括裂隙-管道系统模拟结构；所述裂隙-管道系统模拟结构包括在各水箱中充满模拟裂隙介质；所述裂隙-管道系统模拟结构还保留在各水箱布置刚性管道，作为模拟管道介质，所述刚性管道上分布小孔，通过小孔和水箱内模拟裂隙介质相通，多个水箱的模拟管道介质依次连通；