[发明专利]一种多孔介质中三维溶质运移的模拟装置及实验方法

权利要求书

1.一种多孔介质中三维溶质运移的模拟装置，其特征在于：包括砂槽(5)、注入方式调节装置(B)、供液装置(A)、渗透液收集器(17)、隔水板(12)、井管(14)、电导率测量电极(21)、数据采集器(15)和数据处理系统(16)：

供液装置(A)包括有示踪剂供液箱(1)、蒸馏水供液箱(2)和蠕动泵(3)；砂槽(5)的砂槽左室(11)、悬空子室(10)、隔水板(12)、第一挡板(18)和密布透水孔的第三挡板(25)构成注入方式调节装置(B)；

砂槽(5)水平放置，砂槽(5)内部从左至右分为砂槽左室(11)、中部子室(22)和砂槽右室(23)，砂槽左室(11)中具有悬空子室(10)；

中部子室(22)内填充有多孔介质，砂槽右室(23)空置，砂槽右室(23)与渗透液收集器(17)相连，砂槽左室(11)与中部子室(22)之间通过两个第一挡板(18)分割，第一挡板(18)上均匀密布许多透水孔(20)，两个第一挡板(18)之间存具有空隙，用于放置隔水板(12)，隔水板(12)起到开关的作用，当实验开始时，抽出隔水板(12)使水流流动，当实验暂停时，插入隔水板(12)终止流动，中部子室(22)与砂槽右室(23)之间通过一个密布透水孔的第二挡板(24)分隔；悬空子室(10)内设置有密布透水孔的第三挡板(25)，该密布透水孔的第三挡板(25)贯穿悬空子室(10)，用以缓解注水时造成的液面扰动；

砂槽(5)左侧侧壁上交错布设有若干第一进水孔(7)、第二进水孔(8)、第一出水孔(6)和第二出水孔(9)；第一进水孔(7)和第二出水孔(9)与悬空子室(10)连通，第二进水孔(8)和第一出水孔(6)与砂槽左室(11)连通；第一进水孔(7)和第二进水孔(8)在同一水平高度；第一出水孔(6)和第二出水孔(9)在同一水平高度；第一进水孔(7)和第二进水孔(8)的水平高度高于第一出水孔(6)和第二出水孔(9)的水平高度；

砂槽(5)右侧侧壁上在不同高度上布设有多组第三出水孔(19)，每组第三出水孔(19)由水平高度相同的两个出水孔组成，第三出水孔(19)的高度皆低于第一出水孔(6)和第二出水孔(9)，用以造成水头差来形成渗流；

砂槽(5)内的多孔介质中布设有若干井管(14)，井管(14)底端深入到砂槽(5)底部，井管(14)贯穿整个多孔介质含水层，井管(14)呈空心圆筒状且周身侧壁布设有第三进水孔(141)，井管(14)被均分为若干空腔室，每个空腔室内布设一个电导率测量电极(21)，电导率测量电极(21)通过电极导线(13)与数据采集器(15)连接；每个空腔内除了要放置电导率测量电极(21)以外，其余部分要用多孔介质进行填充；

供液装置(A)的示踪剂供液箱(1)通过蠕动泵(3)、导水管与第一进水孔(7)连通；供液装置(A)的蒸馏水供液箱(2)通过蠕动泵(3)、导水管与第二进水孔(8)连通；示踪剂供液箱(1)用于存储示踪剂溶液，蒸馏水供液箱(2)用于提供蒸馏水，

数据采集器(15)一端与电导率测量电极(21)相连接，数据采集器(15)另一端与数据处理系统(16)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种多孔介质中三维溶质运移的模拟装置，其特征在于：所述的中部子室(22)内的多孔介质为土壤或砂石。

3.根据权利要求1所述的一种多孔介质中三维溶质运移的模拟装置，其特征在于：所述砂槽(5)的材质为有机玻璃，玻璃板厚度为1.5cm，砂槽(5)体积为155×60×60cm，砂槽左室(11)为10cm，中部子室(22)为140cm，砂槽右室(23)为5cm；第一挡板(18)、第二挡板(24)和第三挡板(25)的厚度为8mm，隔水板(12)厚度为4mm；第一进水孔(7)、第二进水孔(8)、第一出水孔(6)、第二出水孔(9)和第三出水孔(19)的内径均为8mm，其外径均为12mm；悬空子室(10)体积为10×8×8cm，悬空子室(10)的侧壁厚度为8mm。