[发明专利]一种模拟岩溶地下河流量衰减过程的试验装置

说明书

本发明提供一种模拟岩溶地下河流量衰减过程的试验装置，包括含水介质模拟区，设置于含水介质模拟区上部对其供水的降水补给系统，以及设置于含水介质模拟区底部水流出口的地下河出口控制系统，含水介质模拟区配置有水位监测系统；含水介质模拟区包括中空的介质模拟仓，以及设置于介质模拟仓内的裂隙介质区、地下河管道和落水洞。水位监测系统包括设置于地下河管道、层面裂隙、纵向裂隙、落水洞、内的压力传感器。本发明提出的一种模拟岩溶地下河流量衰减过程的试验装置，能模拟岩溶地下河流量衰减过程，分析不同影响因素对流量衰减的作用机理，便于对岩溶地下河的研究。

技术领域

本发明涉及水文地质研究工具技术领域，特别涉及一种模拟岩溶地下河流量衰减过程的试验装置。

背景技术

我国西南岩溶地区气候湿热、降水丰富，岩溶作用强烈，岩溶地区地表水常漏失为岩溶地下水，岩溶地下水成为该地区主要的水资源。但由于特殊的地质背景和环境特征，该地区在岩溶地下水资源开发利用中存在诸多问题，如岩溶水资源开发利用难度大、利用程度低，局部地区功能性缺水现象严重，以及水量的时空分布不均匀易导致洪涝和干旱等问题，水资源问题已成为制约岩溶地区经济发展的关键因素。

岩溶地下河作为西南岩溶地区主要的储水空间和导水通道，是岩溶地下水资源的重要载体，是该地区主要的供水水源地，具有重要供水意义。但由于其埋藏于地下，发育与分布规律较为复杂，具有含水介质多重性、分布规律非均一性、水流运动多相性等特点，影响了岩溶地下河水资源的有效开发利用。

面对岩溶地下河系统复杂的水文地质条件及水资源难以有效利用的情况，岩溶地下河流量衰减规律分析已经成为科研工作者的重要研究方向。物理试验模拟是揭示岩溶地下河流量衰减规律的重要途径和必要手段，为岩溶地区的水资源合理利用和管理提供理论支撑，对推动岩溶水流运动规律研究具有重要科学意义。

发明内容

本发明提出一种模拟岩溶地下河流量衰减过程的试验装置，该装置能模拟岩溶地下河流量衰减过程，分析不同影响因素对流量衰减的作用机理，便于对岩溶地下河的研究。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种模拟岩溶地下河流量衰减过程的试验装置，包括含水介质模拟区，设置于含水介质模拟区上部对其供水的降水补给系统，以及设置于含水介质模拟区底部水流出口的地下河出口控制系统，含水介质模拟区配置有水位监测系统；

所述含水介质模拟区包括中空的介质模拟仓，以及设置于介质模拟仓内的裂隙介质区、地下河管道和落水洞；所述裂隙介质区为玻璃砖与介质模拟仓内壁构造而成的具有多组层面裂隙和纵向裂隙的区域；裂隙介质区底部和相对介质模拟仓出水口一侧，距仓壁一定距离分别作为地下河管道和落水洞；

所述水位监测系统包括分别设置于地下河管道内的地下河压力传感器，设置于层面裂隙和纵向裂隙内的多个裂隙压力传感器，以及设置于落水洞内的落水洞压力传感器，各传感器与控制装置电气连接。

上述方案中，通过降水补给系统控制进入含水介质模拟区的水量，进而控制地下河系统的降雨补给强度。降雨进入含水介质模拟区后，沿裂隙介质区和落水洞向下流动汇入地下河管道，最终通过地下河出口控制系统排出。在试验过程中，可通过降水补给系统、水位监测系统、地下河出口控制系统对裂隙介质区、地下河管道和落水洞中的水位变化、降雨量变化以及地下河出口流量变化情况进行监控，可较好的研究岩溶地下河流量衰减规律。

为达到较好的降雨控制和监控效果，所述降水补给系统包括降雨水箱，从降雨水箱底部接出的补给水管，设置于补给水管管路上的阀门I和电磁流量计I，电磁流量计I的输出端、阀门I的输入端与控制装置电气连接。

为达到较好的排水控制和监控效果，所述地下河出口控制系统包括与介质模拟仓底部出水口连接的出水管道，以及设置于出水管道上的阀门II和电磁流量计II，电磁流量计II的输出端、阀门II的输入端与控制装置连接电气连接。