[发明专利]岩溶水系统不同赋存环境下水岩相互作用模拟装置及方法

说明书

岩溶水系统不同赋存环境下水岩相互作用模拟装置，包括由左向右依次布置的水气混合系统、裸露区模拟系统、覆盖区模拟系统、隐伏区模拟系统和排泄模拟装置，裸露区模拟系统、覆盖区模拟系统和隐伏区模拟系统的高度依次由高到低，水气混合系统、裸露区模拟系统、覆盖区模拟系统、隐伏区模拟系统和排泄模拟装置依次通过管道连接。本发明还公开了岩溶水系统不同赋存环境下水岩相互作用模拟装置的试验方法。本发明能够较真实的模拟出岩溶水在不同赋存环境（裸露区、覆盖区、隐伏区）下的水岩相互作用，揭示其对水化学演化的控制机制，为岩溶系统内煤矿突水水源的准确识别以及岩溶系统地下水资源的开发利用和保护提供依据。

技术领域

本发明属于岩溶水文地质研究技术领域，具体涉及一种岩溶水系统不同赋存环境下水岩相互作用模拟装置及方法。

背景技术

岩溶水是重要的供水水源，岩溶水系统对外界环境变化较为敏感，极易受到外界环境的影响，相应的其水岩相互作用过程也会发生变化。一些研究者通常采用溶蚀实验装置模拟水岩相互作用，但现有的溶蚀实验装置只能模拟某一特定条件下的溶蚀过程，不能模拟整个岩溶水系统下不同赋存环境的水岩相互作用。

针对该问题，迫切需要研制一套能模拟不同赋存状况，同时水动力条件改变时岩溶水系统水岩相互作用的模拟装置，探讨不同赋存环境下的水岩相互作用，揭示其对岩溶地下水水化学演化的控制，以便更好的预判岩溶水系统水化学演变趋势。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的不足之处，提供一种岩溶水系统不同赋存环境下水岩相互作用模拟装置及方法，其能模拟岩溶水系统在不同赋存条件下的水岩相互作用，可为煤矿突水水源的准确识别以及区域岩溶水系统地下水资源的开发利用和保护供依据。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：岩溶水系统不同赋存环境下水岩相互作用模拟装置，包括由左向右依次布置的水气混合系统、裸露区模拟系统、覆盖区模拟系统、隐伏区模拟系统和排泄模拟装置，裸露区模拟系统、覆盖区模拟系统和隐伏区模拟系统的高度依次由高到低，水气混合系统、裸露区模拟系统、覆盖区模拟系统、隐伏区模拟系统和排泄模拟装置依次通过管道连接。

水气混合系统包括蒸馏水桶、二氧化碳气瓶、水气混合桶、第一离心泵、第二离心泵和第一玻璃转子流量计，蒸馏水桶内装有蒸馏水，水气混合桶内装有具有侵蚀性的水，蒸馏水桶与水气混合桶之间通过导水管连接，第一离心泵设置在导水管上，二氧化碳气瓶与水气混合桶通过导气管连接，导气管上设置有气阀，水气混合桶与裸露区模拟系统通过导水管连接，第二离心泵和第一玻璃转子流量计设置在导水管上，导气管的出口和导水管的进口均伸到水气混合桶内的具有侵蚀性的水的液面下。

裸露区模拟系统包括第一管座、第二管座、第一反应管和第二反应管，第一反应管和第二反应管均垂直设置且顶部敞口；

第一反应管下端装配在第一管座内，导水管的出口由裸露区模拟系统的上端伸入到第一反应管和第二反应管内，第二反应管下端装配在第二管座内；第一反应管的高度高于第二反应管；

第一反应管和第二反应管之间通过自上而下依次间隔设置的第一软管组连接，软管组内软管数量可适当增减，软管上均设置有用于控制水流速度的第一阀门；

第一反应管的底部和第一软管组上均连接有第一采样管，第一采样管上设置有第二阀门。

覆盖区模拟系统包括第三管座和第三反应管，第三反应管垂直设置且顶部密封；

第三反应管下端装配在第三管座内，第三反应管上端密封，第二反应管的高度高于第三反应管，第三反应管和第二反应管之间通过自上而下依次间隔设置的第二软管组连接，软管组内软管数量可适当增减，软管上均设置有用于控制水流速度的第三阀门；

第二反应管的底部和三根第二软管组上均连接有第二采样管，第二采样管上设置有第四阀门。