[发明专利]一种河道侧向潜流交换测量装置及其测量方法

说明书

本发明涉及一种河道侧向潜流交换测量装置和测量方法，测量装置包括模拟箱和拍摄装置，在所述模拟箱内铺设有砂层，在所述砂层上表面挖取有用于模拟河道的河道，所述河道一端连接有进水管，所述进水管连通水源，另一端连接有出水管，所述拍摄装置用于拍摄滴至河岸上的示踪剂随水流的迁移轨迹，所述河岸为河道两侧的沙土。该装置可连续测得高精度数据、制作便宜、操作简单且寿命期长。

技术领域

本发明涉及一种实验测量装置，尤其涉及一种河道侧向潜流交换测量装置及其测量方法。

背景技术

潜流带是指河流河床内水分饱和的沉积物层，普遍被定义为河床中浅层地下水与地表水存在能量循环与物质交换的交错区域，同时含有地表水和地下水是潜流带一个重要特征。潜流带是一个混合区，在这里有溶解性气体浓度梯度、有机生命体浓度梯度、pH值梯度和温度梯度。这些物理、生物和化学梯度，为许多无脊椎动物提供了重要的生存环境，是生物多样性研究的热点区域，这些梯度也导致了生物地球化学反应，这些反应最终影响了河流的水质。

潜流交换是水和溶质在活动河道和河床及河岸中的沉积层之间的交换，可以分为河床潜流带的垂向潜流交换和河岸带侧向潜流交换，其对河流水化学环境、溪流有机物的分解和水质净化等过程中发挥着重要的作用。

随着科技的发展，人们对于环境问题的关心也与日俱增，潜流交换也得到了人们的重视。早期对潜流交换的研究主要是针对河床潜流带，而河岸带侧向潜流交换研究发展较慢，侧向潜流交换的研究多是在野外实地监测的基础上开展的，这是因为自然条件下，实际河流河床与流态非常复杂，很难在实验室中精确模拟，所以室内河岸带侧向潜流交换的研究并不多见。

我国对于侧向潜流交换的研究起步较晚，目前对于溪流潜流带的定义已经完善，对于河道在不同地形条件和水流条件下河岸边界的压强分布、潜流交换与地表水水动力及床沙渗透特性之间的关系等问题已有了一定的研究成果，但与国际前沿相比还存在明显差距，在外国已有将潜流交换考虑进河道治理后取得良好效果的成功案例。而我国还是缺少足够的机理性研究，如河道几何特征对河岸带侧向潜流交换的影响仍不明晰。因此亟需开发可用于室内使用的一种河道侧向潜流交换测量装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可室内使用，且可根据需要改变河道形状的河道侧向潜流交换测量装置，该装置可连续测得高精度数据、制作便宜、操作简单且寿命期长。

本发明为了实现上述目的，所采取的技术方案为：一种河道侧向潜流交换测量装置，包括模拟箱和拍摄装置，在所述模拟箱内铺设有砂层，在所述砂层上表面挖取有用于模拟真实河道的河道，所述河道一端连接有进水管，所述进水管连通水源，另一端连接有出水管，所述拍摄装置用于拍摄滴至河岸上的示踪剂随水流的迁移轨迹，所述河岸为河道两侧的沙土。

进一步的，在所述进水管上设有用于控制水流大小的阀门；所述进水管连通水箱，在所述进水管上设有将水由水箱抽取至河道的水泵。

进一步的，砂层厚度1~2cm，深度为10cm，砂层厚度只需要满足能够雕刻出河道即可。

进一步的，所述河道连接进水管的一端高度高于连接出水管一端的高度。

进一步的，在所述河道内设置有用于监测水流的流量计。

进一步的，在所述砂层底部铺设有一层黏土，所述黏土用于防止沙被水流冲走。

进一步的，在所述河道两侧河岸底部设有电导率传感器，所述电导率传感器连接有数据采集装置。

进一步的，所述进水管直径小于所述出水管直径。

进一步的，在所述模拟箱底部设置有用于调节河道坡度的伸缩支架。

本发明还提供了一种基于上述河道侧向潜流交换测量装置的使用方法，包括以下步骤

步骤1：根据实验要求所需河道形状挖取河道并调节水流流量：