[发明专利]地下水污染迁移转化与最终归宿一体化移动模拟平台及模拟实验方法

摘要

本发明涉及一种地下水污染迁移转化与最终归宿一体化移动模拟平台及模拟实验方法，具体是先设置移动模拟实验平台，再在模拟实验平台中装填入模拟典型水文地质单元的包气带和含水层介质以及用于模拟典型可渗透性反应障的污染物修复介质，最后在模拟实验平台上进行地下水污染迁移转化与原位修复模拟实验。本发明针对不同实验规程的需要，可通过多种方式模拟污染物进入模拟实验平台，实现持续污染源或临时污染源模拟以及点源污染或面源污染的模拟，清晰观察模拟污染物从地表如何穿过包气带进入含水层，并在含水层中如何实现迁移转化的全过程。能够实现污染物在典型水文地质单元内迁移转化与原位修复的模拟。

主权项

一种地下水污染迁移转化与最终归宿一体化移动模拟平台，其特征是，包括：迁移转化模拟装置、曝气装置、模拟雨淋装置、在线监测装置和中控计算机；所述迁移转化模拟装置的主体为顶部敞口的长方形箱体，所述箱体采用有机玻璃板加工而成，外围设有用以加固和支撑的不锈钢方管；在所述箱体的前、后壁板的板面内侧按100mm的间距设置有若干直立的凹形卡槽，所述卡槽的下沿与所述箱体的底板相接触，所述卡槽的上沿与所述箱体的上口平齐；在所述箱体的前、后壁板上位置相对的两个所述卡槽之间插接一张矩形的多孔配水板，所述多孔配水板的下沿与所述箱体的底板相接触，所述多孔配水板的上沿与所述箱体的上口相平齐，在所述多孔配水板的板面上密布有孔径为2mm的过流孔眼；在所述箱体的一端侧壁板上接有分层设置的若干进水口，在所述箱体的另一端的侧壁板上接有分层设置的若干出水口，所述进水口和所述出水口均由孔径为8mm的有机玻璃管制成，在所述箱体的侧壁板上呈矩阵分布；在所述箱体的前、后壁板上分别设置有若干分层设置的由孔径为8mm有机玻璃管制成的采样口，所述采样口分布在由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间所对应的前壁板和后壁板上，在每个所述采样口上安装有取样器或者封接有封口塞，在所述箱体的前、后壁板的两端分别设置有呈纵向排列的一列由孔径为8mm有机玻璃管制成的溢流口，在所述溢流口处安装有取样器或者接有带控制阀的溢流管；在所述箱体的底板上开有若干排水排泥孔，每个排水排泥孔的底口上接有一个排水排泥管，所述排水排泥管用直径为40mm的PVC管制成，在所述排水排泥孔的顶口处封接有不锈钢纱网，在所述排水排泥管上接有排水排泥控制阀，所有所述排水排泥管的下端共接到一根横置的排水排泥总管上；所述箱体设置在一个底盘上，在所述底盘的底面接有若干脚轮；在所述底盘的两端分别设置有升降架，在所述升降架上安放有水箱，一个水箱通过连通管路连接到所述箱体的进水口上，另一个水箱通过连通管路连接到所述箱体的出水口上；在所述连通管路上分别安装有电磁阀和流量计，所述流量计上的数据线连接到所述中控计算机上； 在所述箱体内的由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间中分别插接有若干直立的由管径为20mm的PVC管制成的监测/加药孔管，所述监测/加药孔管的底端与所述箱体的底板相接触，所述监测/加药孔管的顶端与所述箱体的上口相平齐；在所述监测/加药孔管的管壁上沿圆周对称开有四列孔径为2mm的孔眼，每列孔眼中两个相邻孔眼的间距为10mm，在所述监测/加药孔管上包裹有遮挡孔眼的不锈钢纱网；在所述箱体内的两个端部的2~3样品空间中按上下位置放置有由选定研究区域采得的作为模拟包气带的土壤样品和作为模拟含水层介质的土壤样品，在所述箱体内中部的其余样品空间中放置有污染物修复介质；所述模拟包气带的土壤样品为砂质粉土，其粒径为0.005~0.075mm，渗透系数为0.38~0.54m/d；所述模拟含水层介质的土壤样品为级配河沙，其粒径为0.1~2.0mm，渗透系数为18~21m/d；所述在线监测装置包括水质监测仪、水位监测仪和温度检测仪；所述水质监测仪包括pH监测仪、溶解氧监测仪、电导率监测仪和氧化还原电位监测仪；上述各监测仪上的监测探头插接在所述监测/加药孔管中，在所述监测/加药孔管中插接有一种或数种检测仪的监测探头，所述监测仪的数据线连接到所述中控计算机上，以传输和处理所采集的实验检测信号； 在所述箱体的上口设置有可掀起或扣合的密封盖，在所述密封盖上接有排气孔，在所述排气孔上接有带控制阀的排气管；所述曝气装置包括供气总管、配气管和曝气管；所述曝气管为管径10mm的PVC管，在管壁上沿管体轴向开有双排气孔，每个气孔的孔径为1mm，每排气孔中两个相邻气孔的孔距为5mm，两排气孔在管体径向截面上的圆心夹角为45°；所述曝气管水平设置在所述箱体内的由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间的底部，所述曝气管的一端连接到插接在所述箱体内各样品空间中的所述配气管上，所述配气管的上端连接到设置于所述箱体上方的所述供气总管上，在每根所述配气管上装有曝气控制阀，所述供气总管由鼓风机或高压氮气瓶供气，通过调控所述曝气控制阀在所述箱体内的土壤样品和污染物修复介质中产生曝气，从而形成地下含水层氧化还原环境模拟； 所述模拟雨淋装置包括供水总管、供水支管和若干喷淋管；所述喷淋管为管径10mm的PVC管，在管壁上沿管体轴向开有双排水孔，每个水孔的孔径为1mm，每排水孔中两个相邻水孔的孔距为5mm，两排水孔在管体径向截面上的圆心夹角为45°；所述喷淋管分成若干组，每组中的所述喷淋管平行设置并水平布设在所述箱体的上方；每根所述喷淋管通过蛇形管接立管，所述立管的上端连接在所述供水支管上，所有所述供水支管共接到所述供水总管上，在每根所述立管上装有一个雨淋控制阀；所述供水总管由水泵或自来水管网供水，通过调控供水开关形成降雨模拟。