[發(fā)明專利]一種模擬流線在不同滲透性巖層中折射的實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010434161.7
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111398136A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高宇航;李亞昊;汪楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G01N13/04;G01M10/00;G09B23/12
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本發(fā)明公開一種模擬流線在不同滲透性巖層中折射的實(shí)驗(yàn)裝置，涉及水文實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，可提供穩(wěn)定水流的裝置、實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置和水位監(jiān)測裝置三個(gè)部分。本發(fā)明在使用時(shí)，可提供穩(wěn)定水流的裝置控制穩(wěn)定初始水頭及水流平行；通過傳感器、計(jì)算機(jī)流速監(jiān)測裝置來獲取各點(diǎn)水位，通過記錄的三個(gè)不同滲透介質(zhì)中水位值，繪制出流網(wǎng)圖，并通過流線與分界面之間的角度值與滲透系數(shù)分析折射規(guī)律。可用于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。

技術(shù)領(lǐng)域

一種模擬流線在不同滲透性巖層中折射的實(shí)驗(yàn)裝置，涉及水文實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在自然界中存在水流的流線與巖層分界面既不平行，也不垂直，而以一定角度斜交的情況。在這種情況下，當(dāng)?shù)叵滤骶€通過具有不同滲透系數(shù)的兩層邊界時(shí)，會(huì)像光線通過一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)一樣發(fā)生折射，服從以下規(guī)律：

式中：k₁,k₂為兩介質(zhì)滲透系數(shù)，，β₁，β₂分別為流線在兩介質(zhì)中與界面法線間夾角

發(fā)明內(nèi)容

1.本發(fā)明的目的

設(shè)計(jì)一種能夠反應(yīng)水流流線斜交流經(jīng)不同滲透性巖層時(shí)發(fā)生折射現(xiàn)象的裝置。

2.本發(fā)明的技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種模擬水流在不同滲透性巖層中發(fā)生折射的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征如下：可提供穩(wěn)定水流的裝置、實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置和水位監(jiān)測裝置。

所述的可提供穩(wěn)定水流的裝置，其特點(diǎn)是可控制穩(wěn)定初始水頭和水流平行。

所述的實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置主要是砂槽，砂槽通過與槽身斜交的兩塊透水板分為三個(gè)區(qū)域，并裝滿不同滲透性砂來模擬不同滲透性的巖層，水流通過砂槽來模擬水流從不同滲透性的巖層的分界面斜交流過。

所述的水位監(jiān)測裝置主要是傳感器、裝有相關(guān)軟件的計(jì)算機(jī)，方便其對(duì)水流途徑上的水位變化監(jiān)測。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明是一種模擬水流從不同滲透性巖層分界面斜交流過發(fā)生折射實(shí)驗(yàn)裝置，在使用時(shí)，通過抽水泵抽水，穩(wěn)定水流控制裝置提供穩(wěn)定水平的初始流線，然后通過傳感器、計(jì)算機(jī)監(jiān)測裝置來獲取各處水位大小。通過各點(diǎn)水位做出流網(wǎng)圖。通過繪出的流網(wǎng)圖為人們提供直觀的水流經(jīng)過界面時(shí)的折射現(xiàn)象，通過流線與分界面之間角度大小得出折射規(guī)律。可用于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖

附圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置部分的俯視圖

附圖1標(biāo)記如下：1、進(jìn)水管，2、穩(wěn)定水流控制器，3、濾網(wǎng)，4、砂槽，5、透水擋板，6、傳感器，7、計(jì)算機(jī)，8、放水孔，9、閥門10、水箱，11、潛水泵。

具體實(shí)施方案

下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。

如附圖1所示，可提供穩(wěn)定水流的裝置包括：進(jìn)水管(1)、穩(wěn)定水流控制器(2)、水箱(10)、潛水泵(11)。實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置包括：濾網(wǎng)(3)、砂槽(4)、透水擋板(5)、放水孔(8)。水位變化監(jiān)測裝置包括：傳感器(6)和計(jì)算機(jī)監(jiān)測裝置(7)。

如附圖所示，本發(fā)明在使用時(shí)，通過潛水泵(11)不間斷注水，將砂槽(4)注滿水，打開砂槽右側(cè)的閥門(9)，使水流保持流動(dòng)；計(jì)算機(jī)(7)檢測系統(tǒng)通過傳感器(6)獲取各點(diǎn)水位值，并通過水位數(shù)據(jù)繪制出流網(wǎng)圖。最后分析流線與分界面所呈的角度與滲透系數(shù)的關(guān)系。

本發(fā)明是一種能夠反應(yīng)水流流線斜交流經(jīng)不同滲透性巖層時(shí)發(fā)生折射現(xiàn)象的裝置，可以直觀反映水流斜交通過兩個(gè)滲透系數(shù)不同介質(zhì)分界面時(shí)折射現(xiàn)象，并可進(jìn)一步獲取折射角度與滲透系數(shù)關(guān)系。