[發明專利]一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201710037247.4
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106781962B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 馬傳明;高林;張程貽;和澤康;黃盛財;曾圓夢;佟春澎;李濤;魏超
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

本發明提供了一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，包括滲流槽，填充于滲流槽中的滲透體，以及與滲流槽連通的水循環單元和示蹤單元，示蹤單元將示蹤劑注入滲透體，滲流槽包括底板、側板、上游進水組件、入滲組件、下游出水組件和導水組件，上游進水組件通過滲透體與下游出水組件相連接，滲透體上接入滲組件、下接導水組件，水循環單元將水體抽入上游進水組件和入滲組件，水體經滲透體到達下游出水組件和導水組件；滲透體由高滲巖土和低滲巖土構成，低滲巖土與高滲巖土傾斜相交，其豎直方向截面呈傾斜的長條形；本發明可以模擬地下水水平滲流運動和豎向滲流運動，并且能夠模擬非均質各向同性含水層地下水滲流過程中的狀態變化。

技術領域

本發明涉及一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，屬于水文地質研究裝置技術領域。

背景技術

由于人類活動的日益加劇，滑坡、泥石流、地下水污染、海水入侵等一系列地質環境問題日益突出，地下水的研究工作顯得更加重要。作為地下水研究工作中的重要研究方法，室內模擬具有很多優點。作為物理模擬的主要工具，地下水模擬裝置影響著物理模擬研究的發展，近年來，國內外涌現了一大批這類的裝置。

例如，前人研制的流線演示儀(申請號201020647076.0)，它可以模擬滲流過程中流線的變化過程，但是該儀器不能反映地下水實際滲流過程中滲流狀態變化。

從前人的研究中反映出如下幾個缺陷：其一在模擬野外含水層中，現階段所使用的物理模擬模型只能模擬均質含水層，而野外情況下大多為非均質含水層，以至于試驗結果很難與野外情況吻合；其二現階段的所有的砂槽大部分都是類似于海水入侵的平面模型，很少有能夠既可以模擬橫向滲流又可以模擬豎向入滲的模擬裝置，且沒有模擬裝置能夠模擬地下水在滲流過程中經過非均質巖土突變界面時所產生的滲流折射現象以及地下水滲流在低滲巖土層端部所產生的繞流現象。其三現階段關于非均質各向同性地下水滲流過程的模擬都還只在電腦進行模擬階段，暫沒有一臺能夠在試驗室進行物理模擬的設備。

近年來，各個領域都嘗試運用系統理論分析解決實際問題。運用地下水在不同含水層水流系統分析地下水滲流問題，構建更接近野外真實水文地質條件的復雜物理模型是物理模擬發展的趨勢。

發明內容

本發明的目的在于針對現有地下水滲流模擬裝置不能模擬非均質各向同性含水層滲流的問題，提供一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，可以進行水平方向和豎直方向的地下水滲流試驗，模擬地下水水平滲流運動和豎向滲流運動，并且能夠模擬非均質各向同性含水層地下水滲流過程中的狀態變化。

實現本發明目的所采用的技術方案為，一種非均質各向同性含水層地下水滲流規律模擬試驗裝置，至少包括滲流槽，填充于滲流槽中的滲透體，以及與滲流槽連通的水循環單元和示蹤單元，沿滲流槽長度方向，一端為上游進水端、另一端為下游出水端，所述滲流槽包括底板、一對側板、上游進水組件、入滲組件、下游出水組件和導水組件，上游進水組件通過滲透體與下游出水組件相連接，滲透體上接入滲組件、下接導水組件，水循環單元將水體抽入上游進水組件和入滲組件，水體經滲透體到達下游出水組件和導水組件；

所述上游進水組件與下游出水組件均由滲透板、水頭控制板和水槽構成，底板、一對側板和兩個水槽構成上端開口的密封槽區，兩個水槽分別分布于密封槽區的上游進水端和下游出水端，滲透體位于密封槽區的中部，滲透板和水頭控制板位于水槽與滲透體之間，兩個滲透板分別與滲透體的上游進水端面和下游出水端面接觸，滲透板和水頭控制板的高度均低于水槽高度；所述滲透板和水頭控制板上均開設有密布的滲透孔，水頭控制板上滲透孔的孔徑大于滲透板上滲透孔的孔徑，下游出水組件的水頭控制板的滲透孔中塞有孔塞；

所述入滲部分包括進水隔板、溢水板和兩個擋水板，進水隔板位于上游進水組件的滲透板的上部，溢水板位于下游出水組件的滲透板的上部，溢水板中部沿其寬度方向開設有長條形的溢流孔，進水隔板和溢水板均高于水頭控制板，兩個擋水板沿水平方向分別固定于兩個水頭控制板的頂端并且封閉進水隔板和溢水板與與之臨近的水頭控制板之間的空隙；