[發(fā)明專利]模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換裝置及方法

有效

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• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103558353A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 李海明;陳健健;趙雪;李銀;李群;康文娟
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

技術領域

本發(fā)明涉及水庫水質(zhì)咸化和水庫供水安全領域，特別是涉及一種模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換裝置及其方法。

背景技術

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，濱海地區(qū)水資源短缺的問題日益突出，引水工程的實施為解決水資源危機發(fā)揮了重大的作用，但同時調(diào)蓄水庫的咸化問題研究已迫在眉睫。濱海平原水庫咸化已成為一個普遍現(xiàn)象，例如天津濱海平原地區(qū)建設的蓄淡水庫，往往存在水質(zhì)咸化現(xiàn)象。多數(shù)學者對水庫水質(zhì)咸化機理進行了研究，認為濱海水庫水質(zhì)咸化受到鹽堿土、淺層地下咸水、氣候氣象條件、大氣沉降、海水入侵、水體溫度等因素影響。天津濱海地區(qū)淺層地下咸水埋深淺，當水庫蓄水水位低于地下水位時，地下水將會通過土壤孔隙與上覆庫內(nèi)水體相連，加劇水庫咸化。水庫不同位置地下咸水與水庫水體交換過程中，鹽分的歸宿不同：接近水庫入口處的沉積物能將鹽分截留下來，而出水口沉積物卻將鹽分釋放轉(zhuǎn)移到水體。

關于濱海地區(qū)水庫水質(zhì)咸化及其影響因素，不少學者進行了室內(nèi)試驗研究。這些因素的影響可以通過室內(nèi)土柱試驗完成。但多數(shù)土柱試驗是單獨研究水庫底質(zhì)鹽分釋放，關注單因素對水質(zhì)咸化垂直分布的影響，不能真實反映水庫咸化情況；對于涉及地下咸水與上覆水體鹽分和水量交換問題，以及外調(diào)水與水庫水混合作用對水庫咸化的影響研究很少，缺乏合理的試驗研究方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換裝置。

本發(fā)明的第二個目的是提供模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換方法。

本發(fā)明的技術方案概述如下：

一種模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換裝置，包括水槽3，在水槽3的兩端設置有咸水進水室1，水槽的兩端壁的底端位置高于水槽3底壁水平位置，在水槽端壁的底端與水槽3底壁之間設置有豎置網(wǎng)5，使咸水進水室1與所述水槽3相通，在水槽前壁上設置有3-5縱列取樣口2，第一橫置網(wǎng)8和第二橫置網(wǎng)9水平設置在水槽3內(nèi)。

每縱列取樣口優(yōu)選為5-8個。

豎置網(wǎng)5的優(yōu)選為5-15cm。

模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換方法，包括如下步驟：

（1）使用模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換裝置，所述裝置包括水槽3，在所述水槽3的兩端設置有咸水進水室1，水槽的兩端壁的底端位置高于水槽3底壁水平位置，在水槽端壁的底端與水槽3底壁之間設置有豎置網(wǎng)5，使咸水進水室1與所述水槽3相通，在水槽前壁上設置有3-5縱列取樣口2；第一橫置網(wǎng)8和第二橫置網(wǎng)9水平設置在水槽3內(nèi)；

（2）從水槽3內(nèi)取出第二橫置網(wǎng)9和第一橫置網(wǎng)8，在所述水槽3的底部依次放置地下咸水含水層土層7、第一橫置網(wǎng)8、水庫底質(zhì)土層6、第二橫置網(wǎng)9、石英砂層4；所述地下咸水含水層土層7的高度與豎置網(wǎng)5的高度相等；

（3）向水槽3中放入水庫水或外調(diào)水；向咸水進水室1中放入地下咸水；

（4）從取樣口取樣，進行監(jiān)測。

豎置網(wǎng)（5）的高度優(yōu)選為5-15cm。

水庫底質(zhì)土層（6）的高度優(yōu)選為5-15cm。

石英砂層（4）的高度優(yōu)選為1-2cm。

兩兩縱列取樣口間的距離優(yōu)選為10-80cm。

本發(fā)明的優(yōu)點：利用本發(fā)明的裝置可以模擬不同影響因素，如淺層地下咸水、底質(zhì)鹽分釋放、外調(diào)水與水庫水混合作用、風的擾動（配置電扇）等影響下濱海水庫水質(zhì)咸化垂直剖面變化規(guī)律，也可以改變槽內(nèi)蓄水水質(zhì)、咸水水位埋深等不同試驗條件研究地下咸水上移的水文地球化學作用以及咸淡水界面上移規(guī)律。

附圖說明

圖1為一種模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換裝置示意圖。

圖2為利用本發(fā)明的裝置模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換的方法。

圖3為槽左部庫水含鹽量垂直分布特征圖。

圖4為槽中部庫水含鹽量垂直分布特征圖。

圖5為槽右部庫水含鹽量垂直分布特征圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

一種模擬水庫地下水與上覆水鹽分和水量交換裝置，包括水槽3，在水槽3的兩端設置有咸水進水室1，水槽的兩端壁的底端位置高于水槽3底壁水平位置，在水槽端壁的底端與水槽3底壁之間設置有豎置網(wǎng)5，使咸水進水室1與所述水槽3相通，在水槽前壁上設置有3-5縱列取樣口2，第一橫置網(wǎng)8和第二橫置網(wǎng)9水平設置在水槽3內(nèi)。

每縱列取樣口為5、6、7或8個。