[发明专利]一种模拟管道内溶质向介质扩散影响的装置

说明书

本发明公开了一种模拟管道内溶质向介质扩散影响的装置，包括进水装置、砂箱、排水装置、电控柜和高度调节装置，其中，砂箱为一敞口箱体，其内部分隔为进水区、介质填充区和排水区，三者之间液体相互流通；砂箱内壁设有上管和下管，外壁上设有压力传感器；进水装置包括结构相同的第一、第二、第三进水箱，它们分别与上管、下管和砂箱的进水口管路连通；排水装置包括结构相同的第一、第二、第三排水箱，它们分别与上管、下管和砂箱的出水口管路连通；高度调节装置包括调节各进水箱以及各排水箱高度的调节座。本发明所述装置可模拟双管道与介质的地下水水流运动，水量交换和溶质运移过程，进而研究管道与介质之间以及两条管道之间的相互影响关系。

技术领域

本发明涉及一种模拟岩溶地区地下水中污染物运移过程的装置，具体涉及一种模拟管道内溶质向介质扩散影响的装置。

背景技术

我国西南岩溶地区地下水资源丰富，大气降水与地表水可通过落水洞等直接灌入地下，使地下水资源存在易污染、难开发和难治理的现状，因此保护并提高现有的水量及水质尤为重要。岩溶管道交互带是管道水和周边岩溶介质水交互的地带，属于含水层内部的物质交换，并进行着活跃的水文、地球化学和生物作用，可以显著促进污染物的降解、促使水环境与水生态的改变。对岩溶管道交互带与周边介质水量和溶质的交互作用研究在我国才刚刚起步。随着对岩溶含水介质研究的深入，岩溶水数值模拟技术不断发展，为了更好的描述岩溶含水层的性质，近年来国内外学者尝试采用不同的数值模拟方法来刻画岩溶水系统，但还处于单一管道与介质的物理模型阶段，而由于岩溶地区管道系统复杂多变，管道网络分支众多，因此对于多管道与介质水流和溶质的交换过程的物理模型还需进一步研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种模拟管道内溶质向介质扩散影响的装置，该装置可模拟双管道与介质的地下水水流运动，水量交换和溶质运移过程，进而研究管道与介质之间以及两条管道之间的相互影响关系。

本发明所述的模拟管道内溶质向介质扩散影响的装置，包括进水装置、砂箱、排水装置、电控柜和高度调节装置，其中：

所述砂箱为一敞口箱体，其内部空间分隔为左、中、右三个部分，分别为进水区、介质填充区和排水区，所述进水区、介质填充区和排水区之间液体相互流通；在砂箱内沿砂箱长度方向设置有供溶质向砂箱内介质扩散的上管和下管，所述上管和下管的内径不同，所述上管和下管在它们位于介质填充区的部分开设有布水孔；在砂箱的外壁上设置有压力传感器；

所述进水装置包括第一进水箱、第二进水箱和第三进水箱，它们分别与上管、下管和砂箱的进水口管路连通，在各自的连通路径上分别设置有阀门和流量计；

所述排水装置包括第一排水箱、第二排水箱和第三排水箱，它们分别与上管、下管和砂箱的出水口管路连通，在各自的连通路径上分别设置有流量计；

所述第一进水箱、第二进水箱、第三进水箱、第一排水箱、第二排水箱和第三排水箱的结构相同，以第一进水箱为例，包括一敞口箱体，箱体内设置有溢流挡板，所述溢流挡板的高度小于箱体高度并将箱体内部分隔为两个底部互不连通但顶部相互连通的区域，即容水区和溢流区；所述容水区具有一进水口和一出水口，容水区内还设置有液位传感器和温度传感器；所述溢流区具有一个溢流口；

所述电控柜内设置有多通道温控仪、无纸记录仪以及控制本装置中其它需要供电的各部件电源通断的各种开关，所述多通道温控仪分别与本装置中的各温度传感器电连接，所述无纸记录仪分别与本装置中的各压力传感器电连接；