[发明专利]井群抽回灌模拟试验装置和方法

说明书

井群抽回灌模拟试验装置和方法，包括试验箱，试验箱两侧分别设有一台升降平台，在各升级平台上均设有第一水箱，两个第一水箱分别通过第一管道接通试验箱底部两端，在各根第一管道上均安装有阀门，在试验箱一侧接通在测压管。本发明不仅能够模拟实际工程中的井群模拟试验，而且能够更加全面真实反映实际情况下水流各方向的流动特性。

技术领域

本发明涉及井群抽回灌模拟试验装置和方法。

背景技术

地下水的抽取与回灌问题广泛存在于基坑降水、地下水源热泵、华北平原机井取水等工程中。为研究单井或井群抽回灌过程中地下水的运动规律，工程中常常采用现场抽水和回灌试验。然而，该方法试验成本较高，且试验过程不透明，能获取的试验参数也较少。另外，水文地质相关课程的学习中也迫切需要一种能够模拟多种情况下抽水和回灌试验的室内试验装置。基于此，开发一种能够进行多种条件下井群抽回灌模拟的试验装置具有较高的实用价值。

目前已有部分装置可以进行抽水和回灌的相关试验。例如中国发明专利（申请公布号：CN100446052C）公开的承压完整井抽水模拟装置，能够模拟地下承压水在抽水时向完整井稳定渗流，其模拟腔的横截面形状为扇形。中国发明专利（申请公布号：CN100568318C）公开的潜水完整井抽水模拟装置，可模拟地下潜水在抽水时向完整井稳定渗流的过程，其模拟腔的横截面形状为扇形。中国发明专利（申请公布号：CN107462497A）公开的一种单井注入-抽水示踪实验模拟分析系统，能够高精度、高频率的进行单井回灌-抽水示踪实验的测试，其试验箱体为扇形。

可以发现，现有试验装置一方面只能进行单一类型的单井抽水或回灌试验，然而实际工程中通常采用井群进行抽回灌，且布置方式灵活多变，现有专利无法实现对该类型井群的模拟试验；另一方面，现有试验箱体为扇形，而扇形试验箱仅能模拟某一方向上的水流过程，并不能全面且真实反映实际情况下各个方向的流动特性，另外，扇形箱体的壁面对水流过程有显著影响，这也是与实际情况不符。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供井群抽回灌模拟试验装置和方法，不仅能够模拟实际工程中的井群模拟试验，而且能够更加全面真实反映实际情况下水流各方向的流动特性。

为了解决上述问题，本发明要解决的技术方案为：

井群抽回灌模拟试验装置，包括试验箱，试验箱两侧分别设有一台升降平台，在各升降平台上均设有第一水箱，两个第一水箱分别通过第一管道接通试验箱底部两端，在各根第一管道上均安装有阀门，在试验箱一侧接通在测压管。

在各第一水箱上均接通有溢流管。

在试验箱上设有悬挂架，在试验箱内间隔设置有多组花管，每组花管是由依次排列设置的多根花管组成，各根花管上端均匀悬挂架连接，在各根花管内均设有第二管道，还包括多个第二水箱，在各第二水箱下端均连通有第三管道，各组花管中的第二管道分别与各根第三管道接通，在各根第三管道上均安装有抽水泵和流量计。

在试验箱底部安装有多个压力传感器，各压力传感器均通过数据线与数据采集器7电连接。

包括如下步骤；

第一步、在试验箱下部填充砂土作为承压含水层，随后在承压含水层上填充粘土作为隔水层，最后在隔水层上填充杂填土作为潜水层，要求花管下端位于承压含水层中；

第二步、向各第一水箱中注入相同质量水后，通过各升降平台调整各第一水箱高低，使各第一水箱水位形成一定高低差，并使试验箱内水力梯度满足要求，较高第一水箱高度为H，较低第一水箱高度为H，试验箱长度为L，则试验箱内水力梯度为(H-H)/L；

第三步、打开各根第一管道上的阀门，使水逐渐进入试验箱承压含水层，让水形成承压水，随后从试验箱上部缓慢注水，并实时观测测压管，使得上层潜水水位达到设计要求；