[發(fā)明專利]地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布實(shí)驗?zāi)M系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810018342.4
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108205052A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙勇勝;姚猛;常月華
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布實(shí)驗?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：包括：

攝像機(jī)（101）和光源（102），攝像機(jī)（101）用于記錄地下水曝氣修復(fù)過程模擬實(shí)驗現(xiàn)象；

有機(jī)玻璃模擬槽（201），位于攝像機(jī)（101）和光源（102）之間，有機(jī)玻璃模擬槽（201）中填充有模擬砂土的石英砂和模擬地下水的純水；有機(jī)玻璃模擬槽201底部設(shè)有曝氣頭A（202），所述曝氣頭A（202）頂部設(shè)置兩個可拆卸曝氣頭B（205），用于測量曝氣修復(fù)過程中影響區(qū)域內(nèi)不同高度處的氣流流量；有機(jī)玻璃模擬槽（201）上部設(shè)置氣流隔板（204）將有機(jī)玻璃模擬槽（201）分成不同單元，每個單元是4cm長，2cm寬，50cm高；有機(jī)玻璃模擬槽（201）兩邊設(shè)置若干個溢流口（203），用于保持液面高度不變；有機(jī)玻璃模擬槽（201）頂部與蓋體（206）螺紋連接，所述蓋體（206）上設(shè)有出氣口（207），所述出氣口與氣體收集裝置（600）連接，用于收集曝氣修復(fù)過程中影響區(qū)域內(nèi)不同位置處的氣流；

空氣壓縮瓶（302）提供的壓縮空氣通過曝氣頭A（202）進(jìn)入有機(jī)玻璃模擬槽（201）；

流量計（400），安裝在空氣壓縮瓶（302）和壓力傳感器（500）之間，控制曝氣過程中的壓縮氣體的流量；

壓力傳感器（500）安裝在空氣壓縮瓶（302）和曝氣頭A（202）之間；

氣體收集裝置（600）包括氣密袋（601）及三通（602），所述氣密袋（601）通過三通（602）與蓋體（206）上的出氣口（207）相連，用來收集氣體，三通（602）上帶有開關(guān)K1、K2，所述開關(guān)K2置于氣密袋（601）與三通（602）的連接處，所述開關(guān)K1置于外界環(huán)境與三通（602）的連接處；氣密袋（601）中的氣體體積通過排水法測量得到；

溢流接收裝置（700），與溢流口（203）相連，用于收集壓縮氣體泵入有機(jī)玻璃模擬槽（201）時溢流出的純水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布實(shí)驗?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：所述的有機(jī)玻璃模擬槽（201）為透明有機(jī)玻璃模擬槽，石英砂為透明熔融石英砂，氣流隔板（204）為有機(jī)玻璃板，曝氣頭B（205）為可拆卸曝氣頭。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布實(shí)驗?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：所述的空氣壓縮瓶（302）上連接有調(diào)壓閥（301）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布實(shí)驗?zāi)M系統(tǒng)，其特征在于：所述的流量計（402）上連接有調(diào)節(jié)流量的旋鈕。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布實(shí)驗?zāi)M系統(tǒng)的模擬方法，其特征在于：可以收集曝氣修復(fù)過程中影響區(qū)域內(nèi)不同位置處的氣流以及通過移動曝氣頭和溢流口位置可以滿足曝氣修復(fù)過程中影響區(qū)域內(nèi)不同高度處的氣流，從而分析曝氣修復(fù)過程中影響區(qū)域內(nèi)氣流分布規(guī)律，包括如下步驟：

S1、檢測地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布模擬實(shí)驗系統(tǒng)中氣體收集裝置的氣密性；具體的，氣體收集裝置打開開關(guān)K2，關(guān)閉開關(guān)K1，然后注入氣體至裝滿氣密袋，關(guān)閉開關(guān)K2密封放入水中，查看氣體收集裝置的氣密性，確保實(shí)驗中氣體收集過程沒有發(fā)生泄漏，檢查結(jié)束后，打開開關(guān)K1和K2，排出氣體收集裝置中的氣體，然后關(guān)閉開關(guān)K2；

S2、采用撒砂法在有機(jī)玻璃模擬槽中裝填石英砂介質(zhì)；具體的，用燒杯將石英砂緩慢從有機(jī)玻璃模擬槽上部撒入有機(jī)玻璃模擬槽中，并沿著有機(jī)玻璃模擬槽長度方向來回水平移動；裝填過程中保持水面高于砂面2~3cm，以保證石英砂介質(zhì)中不會有殘留的空氣；此外，在裝填的同時需要輕輕敲擊模擬槽邊壁，以保證石英砂介質(zhì)裝填得比較均勻和密實(shí)；

S3、將有機(jī)玻璃模擬槽置于平坦的空地，兩側(cè)置放攝像機(jī)和光源，空氣壓縮瓶與流量計、壓力傳感器及曝氣頭A相連，蓋體蓋于有機(jī)玻璃模擬槽上，蓋體上的出氣口與氣體收集裝置相連，溢流接收裝置與溢流口相連，每次實(shí)驗選取所需要的一個曝氣頭A及相應(yīng)的溢流口；

S4、檢測地下水原位空氣擾動修復(fù)中氣流分布模擬實(shí)驗系統(tǒng)的氣密性；具體的，夾住曝氣頭A處管路，調(diào)節(jié)空氣壓縮瓶處的調(diào)壓閥，增大壓力，打開流量計的旋鈕，檢查流量計、壓力傳感器附近連接口的氣密性，確保實(shí)驗中氣體在到達(dá)模擬槽之前沒有發(fā)生泄漏；檢查結(jié)束后，關(guān)閉調(diào)壓閥和流量計；

S5、開始曝氣實(shí)驗，緩慢調(diào)整流量計使壓縮氣體的壓力等于靜水壓力值之后，打開攝像機(jī)拍攝試驗現(xiàn)象；

S6、壓縮氣體進(jìn)入有機(jī)玻璃模擬槽后，穩(wěn)定曝氣流量，待壓縮氣體的壓力穩(wěn)定而且溢流口沒有水排出之后，記錄氣體的流量和排水量，拍攝試驗現(xiàn)象，并開始進(jìn)行氣體收集測量；具體的，關(guān)閉三通開關(guān)K1，打開開關(guān)K2，同時開始計時，待氣體收集結(jié)束，關(guān)閉開關(guān)K2，打開開關(guān)K1，同時取下氣體收集裝置；不同位置處氣體收集過程通過規(guī)定的時間內(nèi)氣體收集裝置收集的氣體體積計算得到單位時間內(nèi)平均氣流流量，氣體收集裝置中氣密袋中的氣體體積通過排水法測量得到；

S7、影響區(qū)域內(nèi)不同高度處氣體收集過程通過變換可拆卸曝氣頭B以及改變相應(yīng)的溢流口的位置實(shí)現(xiàn)；具體的，觀察本次實(shí)驗選用可拆卸曝氣頭B相較初始曝氣頭A上移的距離，在S2步驟中，在向有機(jī)玻璃模擬槽中裝填石英砂過程中石英砂填裝高度也要增加等同曝氣頭上移的距離，溢流口的位置選擇也要增加等同曝氣頭上移的距離；重復(fù)步驟S4-S6，測量得到曝氣修復(fù)中影響區(qū)域內(nèi)曝氣頭B距離氣流隔板的垂直高度的氣流平均流量；

S8、變換可拆卸曝氣頭B的位置、不同的曝氣壓力、石英砂粒徑，開展多次曝氣修復(fù)中氣流分布實(shí)驗，采集數(shù)據(jù)。