[發(fā)明專利]一種可改變地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系的潛流交換研究實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011192667.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112484959B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇小茹;蘇小蕾;竺琦嵐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 北京知呱呱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 孫志一

本發(fā)明公開了一種可改變地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系的潛流交換研究實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括砂槽主體，地表水循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置，地下水抽取/回灌裝置以及保持裝置內(nèi)水量均衡的外界水量抽取/回灌裝置；所述砂槽主體包括主砂箱、左右兩側(cè)水箱以及下部水箱；所述地表水循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置由水管連接部分和離心泵組成；所述地下水抽取/回灌裝置由水管連接部分、雙向蠕動(dòng)泵以及儲(chǔ)水箱組成。優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明不僅可以模擬地表水與地下水之間全部的三種補(bǔ)排關(guān)系，還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要定量控制地表水與地下水之間的補(bǔ)給或者排泄速率，不同的補(bǔ)排關(guān)系通過雙向蠕動(dòng)泵進(jìn)行切換，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、操作簡單、方便易行，對(duì)沙丘驅(qū)動(dòng)下的潛流交換研究具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地表水與地下水交換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可改變地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系的潛流交換研究實(shí)驗(yàn)裝置，可以自行設(shè)置地表水補(bǔ)給地下水、地表水排泄地下水或者地表水與地下水無補(bǔ)排關(guān)系條件，并根據(jù)需要改變補(bǔ)給或者排泄速率，屬于地表水與地下水交換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

潛流交換是地表水與地下水交換的重要組成部分，其對(duì)潛流帶的生態(tài)系統(tǒng)健康、污染物運(yùn)移與修復(fù)具有重要意義。地表水流經(jīng)河底沙丘，會(huì)在沙丘表面形成壓力梯度，驅(qū)動(dòng)地表水流入河床內(nèi)部并返回地表，從而形成潛流交換。諸多重要的環(huán)境或者工程問題，例如河流及地下水水質(zhì)問題、河流修復(fù)問題、氣候變化的影響、河流生態(tài)系統(tǒng)的功能等都會(huì)受到潛流交換的影響。潛流交換研究已經(jīng)成為水文學(xué)以及生態(tài)環(huán)境等學(xué)科的研究熱點(diǎn)。

建立砂槽模型進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)是研究沙丘驅(qū)動(dòng)下的潛流交換過程的重要方法之一。在進(jìn)行沙丘驅(qū)動(dòng)下的潛流交換過程研究時(shí)，通常需要考慮不同的地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系的影響。地下水與地表水之間存在三種關(guān)系：地表水補(bǔ)給地下水、地表水排泄地下水以及地表水與地下水無補(bǔ)排關(guān)系。已有潛流交換砂槽模型通常未考慮地表水與地下水之間的補(bǔ)給/排泄，或者只考慮單一的地表水補(bǔ)給地下水或者地表水排泄地下水的條件。

因此，建立一個(gè)可以改變地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系并定量控制補(bǔ)給或者排泄速率的潛流交換實(shí)驗(yàn)裝置意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種可改變地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系的潛流交換實(shí)驗(yàn)裝置，用以解決現(xiàn)有潛流交換實(shí)驗(yàn)裝置通常未考慮地表水與地下水之間的補(bǔ)給/排泄、或者只考慮單一的地表水補(bǔ)給/排泄地下水條件的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種：

可改變地表水與地下水補(bǔ)排關(guān)系的潛流交換研究實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括砂槽主體，地表水循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置，地下水抽取/回灌裝置以及保持裝置內(nèi)水量均衡的外界水量抽取/回灌裝置；所述砂槽主體包括位于中部的主砂箱、位于左右兩側(cè)的水箱以及位于下部的水箱；所述地表水循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置由水管連接部分和離心泵組成；所述地下水抽取/回灌裝置由位于裝置下部的水管連接部分、雙向蠕動(dòng)泵以及儲(chǔ)水箱組成；所述外界水量抽取/回灌裝置由位于裝置上部的水管連接部分、單向蠕動(dòng)泵和供水閥門組成。

優(yōu)選的，所述主砂箱、左右兩側(cè)水箱、下部水箱以及儲(chǔ)水箱均由可視化的有機(jī)玻璃板制作而成，且均為長方體形狀；

進(jìn)一步的，所述主砂箱內(nèi)裝有一定深度的實(shí)驗(yàn)用石英砂，用于模擬天然河床；所述左右兩側(cè)的水箱分別模擬河流上、下游地表水；所述下部水箱用于模擬地下水；所述儲(chǔ)水箱用于儲(chǔ)存抽取/回灌用水。

進(jìn)一步的，所述主砂箱與左右兩側(cè)水箱之間的有機(jī)玻璃隔板的上部設(shè)有均勻分布的滲漏孔，使得地表水可以從左側(cè)水箱流經(jīng)主砂箱進(jìn)入右側(cè)水箱；所述主砂箱與下部水箱之間的有機(jī)玻璃隔板設(shè)有均勻分布的滲漏孔，使得主砂箱中的地表水與下部水箱中的地下水可發(fā)生補(bǔ)給或者排泄。

進(jìn)一步的，所述主砂箱與左右兩側(cè)水箱之間的有機(jī)玻璃隔板、主砂箱與下部水箱之間的有機(jī)玻璃隔板均鋪設(shè)一層紗布，防止石英砂經(jīng)由滲漏孔發(fā)生滲漏。

進(jìn)一步的，所述左右兩側(cè)水箱下部均設(shè)有一個(gè)管道接口，用以外接地表水循環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置的水管連接部分；所述下部水箱下部設(shè)有三個(gè)管道接口，用以外接地下水抽取/回灌裝置的水管連接部分。