[實用新型]河谷平原帶溶質累積與遷移模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201920255117.2
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN209841614U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 廖梓龍;龍胤慧;張燕飛;徐曉民;焦瑞;梁文濤;韓振華;于向前;吳永勝;郝偉罡;王麗霞;宋一凡;劉華琳;崔英杰;紀剛
• 申請（專利權）人: 水利部牧區水利科學研究所
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;G01N13/00
• 代理公司: 43205 長沙星耀專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 舒欣

本實用新型公開了河谷平原帶溶質累積與遷移模擬實驗裝置，包括包氣帶和含水層介質模擬箱體、水流及溶質供給系統、滲透集水排水系統和噴淋模擬裝置；采用本實用新型裝置可實現河流對含水層側向滲透模擬、降水及河流入滲垂向模擬補給、土壤介質溶質遷移與累積模擬等過程，亦可通過模擬繪制不同位置的水流場和溶質濃度場，還可通過水流運移或溶質遷移實驗反算土壤或其他介質參數。本實用新型適用于水文地質學、土壤學、環境學等方面的科學研究和教學輔導。

技術領域

本實用新型屬于水文地質學、土壤學、環境學等方面實驗研究領域，尤其是一種研究河谷平原帶溶質累積與遷移模擬實驗裝置及方法。可用于土壤水動力學中研究土壤水含量空間變化規律、農田水利學中包氣帶降水入滲補給、水文地質學中地下水流運動及污染物遷移等基礎研究或教學輔導等。

背景技術

地下水是我國北方地區農業生產、生活和生態最主要的供水水源，隨著社會經濟快速發展，用水需求增加導致地下水位下降，包氣帶增厚，對土壤和含水層水環境容量都產生了較大影響，通過模擬包氣帶和含水層在不同水分條件下水流運動及溶質遷移能力，可為加強農業用水管理、地下水源地保護和干旱區生態用水安全提供一定的科學依據和技術指導。

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。

地下水與地表水不同，賦存于含水層介質中，其水流運移及溶質遷移規律較為復雜，從富水性條件來看，地下水主要集中供水水源地和農牧業集中區都密集分布在富水性較強的河谷平原，因此，河水位變化對地下水的補給和排泄都有一定影響，需要一種可滿足不同供排水條件的河谷平原包氣帶和含水層水流及溶質模擬裝置。

由于我國北方農牧交錯帶和生態脆弱草原區，降水量少，開發利用和保護地下水同等重要，但受各種主客觀技術條件限制，在野外構建完整的監測網絡還需要較長的時間和大量的資金投入，而現有的模擬裝置多僅限于一種實驗目的，難以反映復雜供排水條件下河谷平原包氣帶和含水層水流場及溶質濃度場的變化規律，無法指導實踐生產和環境保護。

實用新型內容

本實用新型時基于現有實驗設備存在技術不足而地下水開發利用和保護需求提出的，設計了一款適用于不同供排水條件，考慮水流側向運移和垂向滲漏的河谷平原帶溶質累積與遷移模擬實驗裝置及方法，旨在通過模擬水流場和濃度場，指導和規范人們的用水行為。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案：

一種河谷平原帶溶質累積與遷移模擬實驗裝置，包括包氣帶和含水層介質模擬箱體、水流及溶質供給系統、滲透集水排水系統和噴淋模擬裝置以及其他相關配件；

所述包氣帶和含水層介質模擬水箱內部充填有介質材料，箱體底部設置有為滲漏隔板；包氣帶和含水層介質模擬水箱內部充填的介質材料可參考野外實驗調查及土樣測試結果，按類型和比例配置強滲透介質、弱滲透介質或不透水介質，箱體中土壤介質的鋪設由下至上，可水平填充鋪設，也可按照一定坡度進行填充，充填后適度壓實以保障能仿真自然狀態下的介質孔隙。

所述水流及溶質供給系統包括設置在包氣帶和含水層介質模擬水箱左側的左側水槽，左側水槽與所述包氣帶和含水層介質模擬水箱連通，在接觸面上設置有左側水位控制隔板；所述左側圓柱形水槽通過供水膠管與第一集水箱連通，在供水膠管上設置有供水控制閥門。在含水層介質模擬水箱正上方設置有水槽，水槽通過頂部水槽供水膠管與第一集水箱連通，所述頂部水槽供水膠管上設置有頂部水槽供水閥門。

水流及溶質供給系統可實現為包氣帶和含水層介質模擬水箱連續供水和間斷供水，流量可根據裝置左側水槽水位或頂部水槽水位的變化進行人為或自動控制；從而模擬不同土壤和含水層介質的滲流規律及污染物遷移動力過程；