[發明專利]河流污染質遷移及下滲規律的多功能模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201810089541.4
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108318386B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 趙彥琦;楊英;王心義
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;G01N33/00
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 王國旭

本發明屬于多孔介質中水分和污染質遷移轉化規律實驗研究領域，尤其是一種研究河流污染質遷移及下滲規律的多功能模擬實驗裝置及方法。本裝置主要包括包括主箱槽體、模擬河流水箱、循環供水系統、接液部件以及模擬板。通過改變主箱槽體左右側透水或隔水板類型及頂部模擬河床過水，模擬污染質隨河水徑流與滲流過程中濃度在不同河段和河床底部不同層位的變化、河間地塊中地下水運移過程的流網繪制及農田水利中土壤水分各參數的測定等。采用本發明可實現河流與地下水間水分與污染質不同遷移轉化規律的研究及各種參數的測定，且能通過方便地改變少量部件實現多種實驗目的的切換，很好地服務于科學研究和教學過程。

技術領域

本發明屬于多孔介質中水分和污染質遷移轉化規律實驗研究領域，尤其是一種研究河流污染質遷移及下滲規律的多功能模擬實驗裝置及方法。用于土壤學與農業科學領域的水分和養分等運移參數測定、環境科學中河流底泥重金屬污染轉化規律模擬、地下水動力學中河間地塊內水流狀態及蒸發與降雨過程地下水變動規律的研究、包氣帶和潛水層中水流與污染質遷移教學演示等。

背景技術

農田土壤水分和養分是影響農作物產量的關鍵因素，土壤理化性狀的測定在野外具有一定的難度。通過室內模擬實驗裝置測定相關參數，可為土壤特性研究提供一定的科學依據；結合田間降水和蒸發過程模擬包氣帶中地下水的運移規律，可指導農業生產活動。

底泥是河流污水中重金屬沉積和賦存的主要場所，它們可通過河道疏浚等人類活動、生物及微生物擾動，向上重新回歸河水或發生遷移轉化；底泥中重金屬等污染質在從底泥-包氣帶-飽水帶隨水分向下入滲過程會發生遷移轉化。模擬研究河流到地下水之間污染質遷移轉化規律，可為河道污染治理和地下水污染防治提供一定的科學依據。

河渠水位和流量的變化是影響河渠附近地區地下水動態（補給和排泄、水位和流速等）的重要因素，通過研究河渠間地下水運動規律，對地下水資源評價、人工排水和灌溉等都具有重要的指導作用。

以上問題的野外實驗研究工作受各種因素影響存在一定的困難，而目前的實驗裝置要么結構復雜，要么僅適用于某一單一目的，不能多用途靈活運用。

發明內容

本發明所解決現有技術中存在的技術問題是野外實驗研究工作受各種因素影響存在一定的困難，而目前的實驗裝置要么結構復雜，要么僅適用于某一單一目的，不能多用途靈活運用；本發明設計了一款可根據研究目的和內容進行自由調整的室內模擬系統。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種河流污染質遷移及下滲規律的多功能模擬實驗裝置，包括主箱槽體、模擬河流水箱、循環供水系統、接液部件以及模擬板，所述主箱槽體為扁方形的玻璃體，其內部可填充介質，所述主箱槽體下部為有小孔的鏤空淋濾板，所述主箱槽體腰間和底部可用焊接的三腳架進行支撐；所述模擬河流水箱共有兩個分別位于主箱槽體的左右兩側鏤空透水板的外側，并且它們與主箱槽體的接觸面上可抽離的設置隔離板；所述循環供水系統包括供水瓶及配套的水管、蠕動泵、閥門，供水系統連通了所述的兩個模擬河流水箱；所述接液部件有兩部分，一部分設置在主箱槽體上，另一部分設置在主箱槽體下方，均用于接取液體；所述模擬板隔空架設在主箱槽體上，用于模擬降雨、蒸發、擾動的環境特征。

進一步，所述供水瓶位于左模擬河水箱的上部，底部設置帶有控制閥門的水管并通向左模擬河水箱，上部敞開以便供水和配液，所述右模擬河水箱中有一根帶有蠕動泵的水管，所述帶有蠕動泵的水管的一端也與供水瓶的上部連接，另一端伸入到右模擬河水箱中，可將右模擬河水箱的液體抽回供水瓶。

進一步，所述接液部件設置在所述主箱槽體上的部分為設置在主箱槽體正面面板上的出水孔水管，所述出水孔水管呈15°斜插入箱體中部位置，以便接收不同河段不同層位滲出的溶液。

進一步，所述接液部件設置在所述主箱槽體下方的部分為帶有兩個方形漏斗的接液支架，所述接液支架匹配著鏤空淋濾板的大小設置在主箱槽體下方，以便收集模擬河流上下游河段滲漏出的溶液。