[發明專利]一種基巖裂隙-巖溶管道雙重介質水流交換試驗裝置

在審

• 申請號: 202010101944.3
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111175216A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 趙良杰;楊楊;夏日元;王喆;曹建文;盧海平;欒崧;林玉山
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院巖溶地質研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N11/00;G01N33/24
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 高琦

本發明公開了一種基巖裂隙?巖溶管道雙重介質水流交換試驗裝置，包括主體模型，主體模型內設置有數據采集組件；主體模型包括模型箱體，模型箱體內設置有第一巖溶管道、第二巖溶管道，第一巖溶管道、第二巖溶管道側面均設置有第一水流交換孔，第一巖溶管道的兩端穿出模型箱體側壁后分別與第一定水頭水箱、第一出口承壓水箱相連通，第二巖溶管道的兩端穿出模型箱體側壁后分別與第二定水頭水箱、第二出口承壓水箱相連通；模型箱體內設置有若干個基巖裂隙模擬介質，相鄰基巖裂隙模擬介質之間設置有裂縫間隙；數據采集組件包括水位采集器、流量采集器，水位采集器設置在模型箱體內，流量采集器設置在第一巖溶管道、第二巖溶管道上。

技術領域

本發明涉及巖溶系統研究領域，尤其涉及一種基巖裂隙-巖溶管道雙重介質水流交換試驗裝置。

背景技術

西南地區受巖溶發育的影響，地下形成分布不均勻的巖溶多重介質(孔、隙、縫、管、洞)為主的地下水貯存和運動空間，管道、中寬裂隙和基巖孔隙介質并存，明流暗流交替循環，層流紊流相互轉化，巖溶含水系統的強非均質性和復雜的流動狀態給巖溶水資源的勘探和評價帶了很大的困難。地下水在巖溶含水介質運移過程中，在不同空間、不同時間具有不同的水流特征。經過實際應用，“巖溶基巖裂隙水可概化而符合達西流”已得到國內外眾多學者的認可，但巖溶管道水流系統，則與達西流條件相差甚遠，在巖溶含水介質組合多樣性條件下它具有多種復雜特性。

傳統的等效多孔介質模型一般基于達西流假設，而在紊流區和過渡區(巖溶管道介質)不符合達西流的假設條件，造成水資源評價的困難。目前，大部分室內物理模型均是對基巖裂隙滲流或巖溶管道介質分開獨立進行的，然而在實際巖溶含水介質體中，基巖裂隙和巖溶管道流是普遍存在且相互轉換的，并且沒有考慮基巖的儲水性能，因此，通過現有物理模型進行模擬觀測得到的巖溶系統規律準確性較低，現在市面上結合基巖裂隙和管道水流交換的試驗研究較少，有必要研究一種將兩者進行有效結合的試驗裝置來解決該問題。

發明內容

本發明目的是針對上述問題，提供一種結合基巖裂隙和管道水流交換的基巖裂隙-巖溶管道雙重介質水流交換試驗裝置。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種基巖裂隙-巖溶管道雙重介質水流交換試驗裝置，包括主體模型，主體模型內設置有數據采集組件；所述主體模型包括模型箱體、第一定水頭水箱、第二定水頭水箱、第一出口承壓水箱、第二出口承壓水箱；所述模型箱體內設置有橫向貫穿模型箱體的第一巖溶管道、第二巖溶管道，第二巖溶管道設置在第一巖溶管道上方，第一巖溶管道、第二巖溶管道側面均設置有第一水流交換孔，第一巖溶管道的兩端穿出模型箱體側壁后分別與第一定水頭水箱、第一出口承壓水箱相連通，第二巖溶管道的兩端穿出模型箱體側壁后分別與第二定水頭水箱、第二出口承壓水箱相連通；模型箱體內設置有若干個基巖裂隙模擬介質，相鄰基巖裂隙模擬介質之間設置有裂縫間隙；所述數據采集組件包括水位采集器、流量采集器，水位采集器設置在模型箱體內，流量采集器設置在第一巖溶管道、第二巖溶管道上。

進一步的，所述基巖裂隙模擬介質包括介質箱體、玻璃珠，介質箱體為亞克力玻璃板制成的空心正方體，介質箱體側面均勻設置有若干個第二水流交換孔，介質箱體內填充有若干個玻璃珠，玻璃珠的直徑大于第二水流交換孔的孔徑。

進一步的，所述介質箱體的邊長為100mm，第二水流交換孔的孔徑為2mm，玻璃珠的直徑為4.5mm。

進一步的，所述流量采集器有四個，其中兩個流量采集器設置在模型箱體左端與第一定水頭水箱之間以及模型箱體右端與第一出口承壓水箱之間的第一巖溶管道上，另外兩個流量采集器設置在模型箱體左端與第二定水頭水箱之間以及模型箱體右端與第二出口承壓水箱之間的第二巖溶管道上。

進一步的，所述水位采集器為SLDE型電磁流量計。