[实用新型]一种模拟变水头下溶质在地下水中运移的装置

说明书

本实用新型涉及一种模拟变水头下溶质在地下水中运移的装置，包括测试箱、水头控制组件、混合组件以及渗流组件；测试箱内具有依次连通的蓄水腔、混合腔以及渗流腔；水头控制组件包括外筒和内筒，外筒与测试箱固定连接，内筒同轴内置于外筒中、并与测试箱转动连接，外筒的侧壁上开设有多个水头，多个水头的水平高度互不相同、且均与蓄水腔相连通，内筒的外壁上开设有与水头一一对应的出水孔，出水孔的运动路径均覆盖对应的水头，任意一出水孔与对应的水头相连通时，其余出水孔均与对应的水头断开设置，内筒与蓄水腔相连通；混合组件设于混合腔内；渗流组件设于渗流腔内；用以满足多种条件下溶质迁移试验的需求。

技术领域

本实用新型涉及地下水技术领域，尤其涉及一种模拟变水头下溶质在地下水中运移的装置。

背景技术

在研究地下水含水层中污染物运移及其影响因素的课题中，学者们经常会用到含水砂箱来进行含水层中一维、二维污染物迁移试验。

对于地下水降落漏斗地区，包气带介质中的污染物会随水位抬升而进入含水层，并随地下水的流动而向低水头处迁移。并且，多数地下水污染情景并非单一污染源，不同种类污染物会以不同频次，不同叠加方式对地下水造成污染，然而目前的模拟装置未能考虑污染物的叠加作用、投放频率等对地下水污染物迁移的影响。另一种情形是，在地下水污染原位修复PRB(Permeable reactive barrier)的研究中，需要通过物理模拟来确定PRB与污染源的距离，PRB尺寸以及填充材料，而目前主要依靠简单溶质运移实验结合数值模拟来确定上述内容，缺少可变位置及尺寸PRB的实验室物理模拟验证。

因此，有必要设计一种可以改变水头，能够满足污染源在不同深度随时投放的试验装置，以及能够模拟可调节PRB尺寸的多孔介质溶质运移试验装置，满足多种条件下溶质迁移试验的需求。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种模拟变水头下溶质在地下水中运移的装置，用以满足多种条件下溶质迁移试验的需求。

本实用新型提供一种模拟变水头下溶质在地下水中运移的装置，包括测试箱、水头控制组件、混合组件以及渗流组件；所述测试箱内具有依次连通的蓄水腔、混合腔以及渗流腔；所述水头控制组件包括外筒和内筒，所述外筒与所述测试箱固定连接，所述内筒同轴内置于所述外筒中、并与所述测试箱转动连接，所述外筒的侧壁上开设有多个水头，多个所述水头的水平高度互不相同、且均与所述蓄水腔相连通，所述内筒的外壁上开设有与所述水头一一对应的出水孔，所述出水孔的运动路径均覆盖对应的所述水头，任意一所述出水孔与对应的水头相连通时，其余所述出水孔均与对应的所述水头断开设置，所述内筒与所述蓄水腔相连通；所述混合组件设于所述混合腔内，以供往混合腔内添加溶质；所述渗流组件设于所述渗流腔内，以供测量不同水头状态下的溶质的渗流状态。

进一步的，多个所述水头沿竖直方向等间距设置，多个所述水头位于所述外筒的一母线上。

进一步的，多个所述出水孔沿竖直方向等间距设置，多个所述出水孔沿所述内筒轴向均匀设置。

进一步的，所述出水孔的水平高度与对应的水头的水平高度相同。

进一步的，所述测试箱内还具有一排水腔，所述外筒上还开设有多个第一排水孔，多个所述第一排水孔的水平高度互不相同、且均与所述排水腔相连通，所述内筒的外壁上还开设有与所述第一排水孔一一对应的第二排水孔，所述第二排水孔的运动路径均覆盖对应的所述第一排水孔，任意一所述第二排水孔与对应的第一排水孔相连通时，其余所述第二排水孔均与对应的所述第二排水孔断开设置，所述内筒与所述排水腔相连通。

进一步的，所述第一排水孔与所述水头一一对应，所述第二排水孔与所述出水孔一一对应，所述第一排水孔的水平高度高于所述第二排水孔的水平高度，所述第二排水孔的水平高度高于所述出水孔的水平高度，当其中一所述水头与对应的出水孔连通时，与该水头相对应的所述第一排水孔与对应的所述第二排水孔相连通，所述内筒中位于该水头位置以下的水与蓄水腔相连通，所述内筒中位于该水头位置以上的水相连通。