[發明專利]一種地表-地下水交互帶污染物穿透的智能控制實驗系統

在審

• 申請號: 201810673901.5
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108918380A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 代朝猛;劉曙光;周輝;朱晏立;黃鐘媛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明涉及一種地表?地下水交互帶污染物穿透的智能控制實驗系統，包括控制中心、多通道蠕動泵、集成傳感器、填料柱體、地表水位控制裝置、部分收集器、振動手柄和地下水控制裝置。電腦為控制中心，多通道蠕動泵可控制多條進水軟管，填料柱體上下及筒壁進出水口均設集成傳感器，部分收集器進行定時定數量的樣本收集。本發明裝置可實現對地表、地下水位的控制，動態模擬地表?地下水交互補給以及污染物的宏觀及微觀運移過程，最后進行對目標溶液穿透填料柱后濾出液的關鍵參數定性定量的分析。本發明有效地彌補了地下水不可視性、檢測困難的缺陷，可以很直觀的刻畫地表?地下水交互作用以及監測重金屬運移過程。裝置系統集成化、自動化程度高，應用范圍廣，方便操作適于推廣。

技術領域

發明涉及一種地表-地下水交互帶污染物穿透的智能控制實驗系統，尤其是在復雜的地表、地下水位變化及交互補給工況下，目標污染物在目標介質中遷移過程的模擬、數據采集、分析，屬于水利工程及環境工程領域。

背景技術

地下水是人類不可或缺的資源，然而隨著全球環境趨于惡化，地下水資源的污染情況日益突出，得到了各個國家的關注和重視。就中國而言，據國家環保總局對118個城市的統計結果顯示，約有64%的城市地下水遭受了嚴重污染，33%的城市地下水受到了輕度污染，基本清潔的城市地下水只有3%。研究表明地下水污染來源之一，也是非常重要的來源就是地表水的下滲，同時地表-地下水交互帶是生物地球化學活動強烈的水體混合區域，具有較強的水質凈化能力，因此地表-地下水相互轉換補給關系、地下水中污染物的來源和循環規律及其影響因素的研究有助于地下水污染情況預測和風險評估以及污染的治理。本發明以此為出發點，通過設計土柱裝置進行穿透實驗，模擬地下污染物遷移，特別是地表-地下水交互補給下污染物的遷移規律，并通過對其濾出液的分析進行數學模擬。

室內污染物穿透實驗的物理模型是研究地表-地下水交互補給下污染物遷移的重要手段，作為物理模擬的主要工具，通過物理模型可以十分直觀地觀測穿透過程，地表-地下水交互補給模擬裝置影響著物理模擬研究領域的發展，但近年來相關裝置存在一些問題：

（1）傳統設計使土柱柱體只適用于模擬當前一種地表水高度，不能根據不同實驗要求調整模擬水頭高度。

（2）大量設計不能模擬地表水-地下水交互補給過程，只簡化為土柱穿透裝置。

（3）地表-地下水交互過程可視性差、檢測困難。

（4）自動型、智能化系統裝置缺乏，大量人工操作費時費力，環節連接性不強。

（5）靈活性和可控性差，多數相關實驗種類單一，不能根據不同實驗要求改變溶液類型。

本發明通過土柱實驗，以可控的溶液類型，可控的填料種類，可控的填料狀態和可控的穿透時的參數設置，完成不同地表水與地下水交換程度、不同地下水的化學組成下不同類型污染物的穿透，使實驗內容豐富，可控性強，適應范圍廣。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有實驗系統中的不足，提供一種地表-地下水交互帶污染物穿透的智能控制實驗系統。