[实用新型]一种用于模拟重金属离子在土体中迁移扩散的模型试验装置

说明书

本实用新型是一种模拟重金属离子在土体中迁移扩散的模型试验装置，包括主体模型结构、供水系统和控制监测系统。通过高压变频水泵和水阀控制地下水位和水速来模拟地下污染水变化，或通过水箱和喷雾器模拟地表污染水的渗流情形，利用不同位置、不同深度的集水管收集土中污染水，测其浓度变化，得到重金属离子迁移扩散规律，并利用摄像机记录水位变化过程。本实用新型装置模型简单，操作方便，适用于地质工程、岩土工程的污染土技术领域，能够很好地模拟重金属在土体中迁移扩散过程。

技术领域

本实用新型属于地质工程、岩土工程中污染土迁移扩散技术领域，尤其是涉及一种定量研究不同类型、不同浓度重金属离子在土中的试验模拟装置。

背景技术

广西矿产资源丰富，分布着大量优质的铅锌矿、锰矿和有色金属矿，矿产经济推动着社会经济发展，但由于开采技术有限、管理不善等问题，也带来了重金属污染，导致锌、铅、镉、铜、汞、铬等重金属污染问题日益加剧，污染土按照污染物的类型可分为无机污染土和有机污染土，其中无机污染土主要为重金属污染土体。重金属污染不仅危害生态环境，影响人体健康，且由于重金属离子活跃性较高，进入土体后不能被分解，对其污染的岩土体结构将会有很强的破坏作用，这种改变土体力学性质的现象，常常会诱发路基失稳、地基不均匀沉降等岩土工程灾害事故。

重金属离子在土壤及地下水中迁移转化是一个十分复杂的物理化学过程，主要的控制机制包括对流、分子弥散、机械逸散、不动水效应、吸附及蜕变以及土壤孔隙结构分布的特性参数、土壤孔隙含水率、孔隙水流速、压力水头分布、重金属离子的类型及其浓度、重金属离子释放方式等，重金属离子在土壤及地下水中迁移浓度的时空分布，对于不同重金属离子而言，各种控制机制对于传输过程的影响程度也有所差别，是上述诸因素综合作用的结果。采用重金属离子在土体中迁移扩散的模型试验装置主要考虑地下污染水和地表污染水在土中迁移扩散的过程，探索不同浓度、不同深度、不同渗流速度以及不同压力情况下不同类型的重金属离子在土中的迁移扩散规律。

实用新型内容

为了能够探究地下污染水和地表污染水在土中的迁移扩散规律，解决现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种定量研究重金属离子迁移扩散的试验模拟装置。

本实用新型解决上述问题可以通过以下技术方案来实现：

一种用于模拟重金属离子在土体中迁移扩散的模型试验装置，其包括主体模型结构、供水系统和控制监测系统。

所述的主体模型结构包括玻璃箱(1)、土层模拟箱(2)、空腔(3)。玻璃箱(1)由透明有机玻璃材料制成；玻璃箱(1)内的土层模拟箱(2)由不同颗粒级配、不同密实度制成，空腔(3)的目的是为了使地下污染水均匀渗入土层中。

所述的玻璃箱(1)上盖预制有若干大圆孔与小圆孔，大孔用来做测压管(9)和进水管(7-1)，小孔用来通过集水管(13)，集水管(13)穿过小圆孔后用玻璃胶固定密封；玻璃箱(1)底部预制一个圆孔通过进水管(7-2)。

所述的供水系统分为供水系统1和供水系统2，供水系统1包括水箱(5)、水阀(14-1)、进水管(7-1)、喷雾设备(4)、水表(8-1)；水箱(5)装满重金属污染水溶液(自行控制重金属类型及其浓度)；供水系统2包括水槽(6)、水阀(14-2)、高压变频水泵(15)、水表(8-2)、进水管(7-2)、水压表(10)。

所述的供水系统1的喷雾设备(4)是以水箱(5)作供水水源，用胶管连接喷雾器固定在玻璃箱(1)上盖，模拟地表污染水对土体的污染过程，使样土表面有一薄层水体均匀下渗，通过水阀(14-1)控制开关，水表(8-1)测量进水量。

所述的供水系统2进水管(7-2)连接在玻璃箱(1)底部，用水阀(14-2)控制开关，用高压变频水泵(15)控制进水的流速，污染水通过进水管(7-2)进入空腔(3)，水表(8-2)记录排出水量，水压表(10)控制水压。