[发明专利]一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置

摘要

本发明属于海滩石油污染与修复领域中的设备制造技术，涉及一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，测压排上制有的各测压管连接至砂土采样孔；海水位测孔连通式接至测压排的测压管上；海水储箱的底部一侧制有海水储箱排空管阀；海水位调节箱中间设置的第一溢流隔板上游箱底部连接进水软管，下游箱底连接溢流管；立面钢构架槽体左侧面上制有第一自锁式齿轮齿条升降机；地下水位调节箱中间设置的第二溢流隔板上游箱底连接渗流区出水端竖井，下游箱底连接地下渗流出水溢流管；重量法计量水箱放置在电子磅秤上；造波板的下端固定安装在左侧立面可拆装门板内侧的轴承固定支架上；其结构合理，操作简单，易于制造和掌握，控制调节灵活。

主权项

一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，其特征在于主体结构包括立面钢构架槽体、槽体后立面、前立面、右侧立面、左侧立面可拆装门板、基础底座、底面板、固定螺栓、多孔板、框架钢梁、框架钢柱、砂土采样孔、地下水位线、海岸带水体、不透水体、海水位线、沙质滩涂表面、地下渗流区出水端竖井、定水头供水管阀、流量计、沿程泄放多孔管、海水循环水泵、海水循环供水管、海水位调节箱、溢流隔板、海水进水软管、溢流管、海水储箱、排空管阀、第一自锁式齿轮齿条升降机、第一固定支架、地下水位调节箱、溢流隔板、地下渗流出水软管、三通、放空管阀、第二自锁式齿轮齿条升降机、第二固定支架、地下渗流出水溢流管、重量法计量水箱、排空水管阀、电子磅秤、海水位测孔、地下竖井水位标尺、地下渗流、包气带、第三固定支架、自锁棘轮、滑轨、棘轮、止动棘爪、摇杆、手柄、测压排、测压管、标尺、软管、轴承固定支架、造波板、连杆、第四固定支架、偏心轮、低速电机、联轴器和变频器；盒式结构的立面钢构架槽体上部开口，槽体后立面和前立面由透明的有机玻璃板加工制成，实验时观察砂土透水层及地下水位线；右侧立面和左侧立面可拆装门板由钢板加制成工，左侧立面可拆装门板构成立面钢构架槽体的出砂土的门；基础底座由方钢加工制成，底面板由钢板加工制成，固定螺栓将左侧立面拆装门板与基础底座紧固为一体；立面钢构架槽体的前、后面中制有多根框架钢柱，框架钢柱的上、下端采用横梁焊接形成圈体受力结构，以防受力不均引起槽体变形和开裂；立面钢构架槽体的前、后分别制有横向的框架钢梁，框架钢梁与各圈体受力结构之间焊接形成钢构架整体受力；立面钢构架槽体的各侧面分别用防水胶粘接或采用胶条密封防漏；多孔板为透水隔板，将地下渗流区与出水端竖井隔开，在其透水隔板左侧覆盖1‑2层麻布片防止砂土流失；前立面上采用网格式间隔均匀分布制有砂土采样孔，用于采样砂土，以便测定地层中砂土的性质、石油吸附强度和释放量指标，安装堵头封闭；地下水位线为一条动态曲线，反映地下渗流区的水位变化，地下水位线的下方设置地下渗流区，地下水位线的上方为包气带；立面钢构架槽体的内腔中填有砂土填料，根据实验地层构造，采用塑料或木材加工制成不透水体和局部海岸带水体，海水位线为一条动态曲线；沙质滩涂表面用来模拟降水过程的沿程泄放多孔管；地下渗流区出水端竖井采用地下竖井水位标尺观测渗流区 出水端水位，地下渗流区出水端竖井的底部分别制有三通、放空管阀和地下渗流出水软管，地下渗流出水软管与地下水位调节箱连通，放空管阀用于排放立面钢构架槽体内的实验渗流区的地下水；测压排上制有的各测压管采用软管连接至网格式布点的砂土采样孔，用于测量地下渗流区的点压强，标尺用于读取各点压强，以便计算地下水位、渗透流速和渗透系数；海水位测孔用软管连通式接至测压排的测压管上，以便获得海水位值；海水储箱中为天然海水或人工配置的实验海水，经海水循环水泵通过海水循环供水管给海水位调节箱循环供水，海水储箱的底部一侧制有海水储箱排空管阀；海水位调节箱中间设置溢流隔板，溢流隔板上游箱底部连接海岸带水体的进水软管，用于调节和维持稳定的海水位；溢流隔板下游箱底连接溢流管，溢流管再回流入海水储箱；立面钢构架槽体左侧面上制有第一自锁式齿轮齿条升降机用于调节海水位高低，模拟海水位变化，第一固定支架用于第一自锁式齿轮齿条升降机固定在立面钢构架槽体上，通过手柄摇动摇杆旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱升降，并通过自锁棘轮实现自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪，倒转手柄，使水位调节箱降低，放下止动棘爪实现自锁止逆，通过海水位测孔用软管接至测压排的测压管上读取海水位；实验开始前向海岸带水体冲水至实验水位，待沙质滩涂地下水位稳定后开启包括变频器和造波板的造波系统，向海岸带水体投加石油或含油废水并进行相应的实验数据记录；地下渗流区出水端竖井通过底部三通和软管与地下水位调节箱相连接，地下水位调节箱中间设置溢流隔板，溢流隔板上游箱底通过软管连接渗流区出水端竖井，以便稳定地下水位；地下水位调节箱通过第二固定支架固定于滑轨上，滑轨与固定于第三固定支架上的自锁棘轮滑动连接；溢流隔板下游箱底连接地下渗流出水溢流管，地下渗流出水溢流管与重量法计量水箱上的排空水管阀串接连通；立面钢构架槽体的内腔右侧竖向固定制有地下竖井水位标尺；重量法计量水箱放置在电子磅秤上，定时记录地下水位和渗流出水重量，以获得渗流的水位和流量过程线；第二自锁式齿轮齿条升降机用于调节地下水位高低，即模拟地下水位变化，第二固定支架用于将第二自锁式齿轮齿条升降机固定在立面钢构架槽体上；手柄摇动摇杆旋转齿轮带动齿条连接的水位调节箱升降，自锁棘轮自锁止逆；当实验需要降低水位时，手动搬起止动棘爪，倒转齿轮手柄，使水位调节箱降低到需要水位高度，放下止动棘爪实现自锁止逆，通过地下竖井水位标尺读 取地下水位；定水头供水管阀与外部的实验用高位水箱供水系统连接，流量计用于计量模拟降水过程的沿程泄放多孔管的水量；沿程泄放多孔管降水淋滤入渗模拟系统可根据实验方案控制降水强度，由立面钢构架槽体顶部开口处实施模拟降水过程；当定水头供水管阀全部关闭，说明该油污剖面所处位置无降水淋滤，地下二维渗流的油污扩散均由海水入渗产生；轴承固定支架焊接固定在左侧立面可拆装门板内侧，造波板的下端固定安装在轴承固定支架上，造波板的两侧边与立面钢构架槽体的侧面之间留有缝隙，连杆分别通过第四固定支架连接在造波板和偏心轮之间，低速电机配装有变频器以便调节转速，联轴器和偏心轮与低速电机配套；实验时通过调整造波板、连杆和偏心轮的尺寸获得不同振幅和周期的模拟波浪效果；偏心轮在运动过程中先带动连杆进而带动造波板产生周而复始的模拟波浪效果；轴承固定支架、造波板、连杆与偏心轮之间连接处需经常涂抹润滑油以减少阻力；第四固定支架上固定连接制有低速电机，低速电机与外部供电电路相连，接出的电线与地面控电柜内控制开关相连；低速电机的输出轴与联轴器相连，联轴器与偏心轮连动；偏心轮固定安装于连杆的一端，连杆的另一端与造波板连接，造波板下部与轴承固定支架相连。