[發明專利]間歇性河流控制下的包氣帶與飽水帶滲流實驗裝置

在審

• 申請號: 201610061546.7
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105547966A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 許模;康小兵;張世殊;王在敏;黃潤太;漆繼紅;石定國;李瀟;馬金根;夏強;冉從彥;肖先煊;杜鋒
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明屬于水文地質學試驗裝置，具體涉及間歇性河流控制下的包氣帶與飽 水帶滲流實驗裝置。

背景技術

在水文地質學中，地下水通過補給和排泄與外界交換物質與能量，保持循環 交替，支撐相關水文系統和生態環境系統的運行。

地下水的研究主要涉及補給來源、機制、影響因素以及補給量。地下水補給 來源包括大氣降水、地表水等。

河水在空間上是現狀補給且在時間上為連續或經常性補給源。由于上中游水 資源的過多開發利用，我國西北干旱區有些內陸河下游水量驟減，故常年性河流 逐漸轉變成間歇性河流。

間歇性河流具有河流河道充水和停水過程周期性重復出現的水文特征。汛期， 由于河流長期斷流，地下水位處于河床以下一定深度，出現水力聯系脫節現象， 河床下出現非飽和帶，故河道充水后，河水以非飽和流方式垂向入滲補給地下水。 下滲水到達地下水面形成補給，河下形成條狀地下水丘。一段時間后，地下水位 升高并與河水銜接連成一體，此時河水位與地下水位具有統一的浸潤曲線。當河 道停水時，河流無水補給地下水，河道滲漏量等于零，條狀地下水丘向兩側消散， 太高一定范圍內的地下水位。

當間歇性河流充水補給地下水使其水位上升到最大高度并穩定時，若附件存 在污染物堆積體，污染物可能進入地下水中從而污染地下水，使得可利用的地下 水資源因水質惡化而減少。

河道充水和停水過程使河水與地下水的演化過程復雜化，研究難度較大。采 用野外調查方法不便于直觀、清晰的認識到該演化過程，并且需要搜集至少一個 水文年的資料，歷時長，耗資大。而采用數值模擬作為研究手段，無法觀察到演 化過程中某些重要的水文地質現象與信息，并且概化水文地質模型時存在如何利 用有限的野外數據獲得較多的模型運轉所需的參數，計算結果較為模糊，初學者 學習和研究河流補給地下水的過程具有一定的難度。

發明內容

本發明通過一種間歇性河流控制下的包氣帶與飽水帶滲流實驗裝置，為學習 河流與地下水之間關系演化的動力學機制以及演化規律等提供了一種有效的研 究手段。

具體技術方案為：

間歇性河流控制下的包氣帶與飽水帶滲流實驗裝置，包括有儲水箱、矩形模 擬箱；矩形模擬箱內包括大腔室和小腔室，所述的大腔室后端與小腔室前端通過 有機玻璃透水擋板連接，大腔室前端通過升降螺桿安裝有前水頭溢流箱，小腔室 后端通過升降螺桿安裝有后水頭溢流箱；

所述的大腔室內有平緩山丘狀含水層，平緩山丘狀含水層上方靠近大腔室前 端有地表水體；平緩山丘狀含水層中設置中等滲透介質模擬自然界中的松散孔隙 介質，并且滲透介質中設置一倒梯形污染物堆積體；大腔室底部有排水口與儲水 箱連接；

大腔室的側壁上等間距豎直安裝三排測壓管，各排測壓管底端伸入平緩山丘 狀含水層的在同一水平面上；所述三排測壓管分別為第一測壓管、第二測壓管、 第三測壓管，第一測壓管的底端設置在污染物堆積體下方；

所述小腔室內有地下水供水水體；

所述的前水頭溢流箱包括前進水箱和前排水箱；所述的前進水箱與儲水箱的 水泵連接，前排水箱通過管道與儲水箱連接；所述的地表水體與前進水箱通過管 道連接；

所述的后水頭溢流箱包括后進水箱和后排水箱；所述的后進水箱與地下水供 水水體通過管道連接；所述的后排水箱通過管道與儲水箱連接，所述的地下水供 水水體與儲水箱的水泵連接。

平緩山丘狀含水層靠近大腔室前端處有地形罩；所述地形罩與平緩山丘狀含 水層表面的起伏相匹配。

本發明提供的間歇性河流控制下的包氣帶與飽水帶滲流實驗裝置，根據相似 原理設計出間歇性河流控制下的實驗裝置，通過調節河水位和地下水位分別模擬 河流在充水和停水的過程中河水與地下水的演化規律。通過該裝置的實驗學習， 有助于對內陸干旱地區的沿河地帶多孔介質中的滲流模式、水分運移機制及滲流 基本規律的認識，了解河水補給地下水的過程，深化認識沿河地段水資源的形成。

附圖說明

圖1是本發明的主視結構示意圖；

圖2是本發明的俯視結構示意圖；

圖3是本發明實施例河道停水期地下水位分布示意圖；

圖4是本發明實施例河道充水初始階段未形成統一浸潤曲線的地下水位分 布示意圖；