[发明专利]潜水流潜水湖水流水力交替下污染物迁移测试系统及方法

说明书

本申请实施例提供潜水流潜水湖水流水力交替下污染物迁移测试系统及方法，涉及地下水中污染物迁移领域。潜水流潜水湖水流水力交替下污染物迁移测试系统包括：地质模拟箱、模拟水文地质体、稳定供水结构、溶质投放口、溶质监测结构和蓄水箱。该潜水流潜水湖水流水力交替下污染物迁移测试系统结构合理，可观测到模拟的潜水流及潜水湖形成过程，监测污染指标浓度，绘制不同时刻的污染物浓度等值线图，通过监测点采集的初始以及后期不同时间段的污染物浓度分布，可以推断出潜水湖各区域的渗流强度，并据此将潜水湖分成强渗流区、一般渗流区、弱渗流区以及滞留区，帮助研究地下水污染物的迁移机理。

技术领域

本申请涉及地下水中污染物迁移技术领域，具体而言，涉及潜水流潜水湖水流水力交替下污染物迁移测试系统及方法。

背景技术

潜水是一种按照埋藏条件划分的地下水类型，是埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，具有自由水面的地下水。作为自然界中最为重要的地下水类型，一般多赋存于地表的第四纪松散沉积物中，也可以形成于基岩的裂隙、溶穴中。潜水通常埋藏较浅，补给来源充沛，水量丰富，分布较广，开采方便，常作为民用水源及工农业供水水源，但因其顶部没有连续隔水层且埋藏一般较浅，也更容易受到污染。随着社会经济的快速发展，受人类工程活动的影响，导致潜水资源污染程度不断加剧，从而对人类的用水安全产生了严重威胁。为防治地下水污染，合理开发利用潜水资源提供理论指导和科学依据，研究污染物在地下水中的迁移过程并分析其的迁移机理尤为重要。

潜水多半是无压力的重力水，所以它具有统一的自由水面，潜水的自由水面称为潜水面。潜水面至地面的铅直距离称为潜水的埋藏深度。潜水面上任一点的标高称该点的潜水位。潜水面至隔水底板的铅直距离称潜水含水层的厚度，它是随着潜水面的变化而变化的。潜水的水位、水量、水质等动态变化与气象水文、地形等因素密切相关，表现出明显的季节性、地区性。雨季含水层获得补给，水位上升，含水层变厚，埋深变浅，水量增大，水质变淡；旱季排泄量大于补给量，水位下降，含水层变薄，埋深加大。地形切割强烈时，潜水埋藏深度也要比低平地形时大。

水力坡度是沿渗透途径的水头损失与相应渗透途径长度的比值。由于潜水面受到地形坡度、含水层岩性及隔水底板坡度的影响，潜水面一般都具有倾斜的坡度。潜水在重力作用下由高处向低处缓缓流动，形成潜水流。在陡峻的山区，潜水面坡度较大，可以达百分之几，在地形平坦的平原区，仍然会有万分之几到千分之几的潜水面坡度。而在古凹地中埋藏的潜水，潜水面可以是水平的，当潜水面处于静止状态，潜水无法溢出古凹地时就形成了潜水湖，潜水湖的形成往往受到盆地构造的控制，这样的构造就是潜水盆地。潜水湖和潜水流无法同时存在，但潜水湖和潜水流失可以相互转化的，在干旱季节时，地下水没有充满潜水盆地，潜水面静止，就形成了潜水湖，在雨季补给充沛时，地下水充满潜水盆地，潜水面波动，潜水湖溢出就形成了潜水流。

由于潜水流及潜水湖水流水力交替作用具有特殊性并受地形、构造、气象等因素的影响，给污染物在潜水中的迁移机理研究带来了很大的难度，以往的研究大多是基于数值模拟的方法，但由于含水层介质非均质性、各向异性、水动力场等因素的影响，建立的数学模型往往不能直观地反映复杂的污染物的迁移机理。因此，地下水污染物迁移过程的实时监测与可视化至关重要。本发明根据相似模拟的原理，以野外潜水湖作为模拟对象，提供一种潜水流-潜水湖水力交替下污染物的测试方法，包括测试过程、测试结果分析（以Cl^-为例，Cl^-浓度过高会导致地下水苦咸、土壤盐碱化以及地下管道腐蚀），清晰直观的呈现污染物在潜水流-潜水湖交替作用下污染物的迁移过程，丰富了污染物在地下水迁移机理的研究，为研究地下水的污染物迁移提供了一种有效的技术手段。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出潜水流潜水湖水流水力交替下污染物迁移测试系统及方法，所述潜水流潜水湖水流水力交替下污染物迁移测试系统及方法的结构合理、能够直观了解污染物在潜水湖-潜水流水力交替作用下的迁移过程，达到检测污染物在地下水迁移的目的。