[發明專利]可調節長度的河岸帶側向潛流交換模擬裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202011493721.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112556985B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 蔡奕;石濤;阮西科;徐佳
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N13/00;G01N27/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種可調節長度的河岸帶側向潛流交換模擬裝置及試驗方法，該裝置包括：組合有機玻璃槽：由設置在右端用以模擬河道的有機玻璃槽部件R、設置在左端用以模擬地下水的有機玻璃槽部件G以及數量可調節的有機玻璃槽部件M組成，在左右透水擋砂板之間的空間內鋪設石英砂層；水位控制系統：包括供水組件和棄水組件；電導率監測系統：包括電導率數據采集儀以及分別設置在石英砂層內不同高度和水平位置處的電導率傳感器。與現有技術相比，本發明可根據不同水位變化要求調節模擬裝置的長度，能夠基于電導率的動態分布準確模擬河岸帶橫向?垂向潛流交換過程，并獲取側向潛流交換范圍、通量及滯留時間等參數，操作簡單，拆卸安裝方便。

技術領域

本發明涉及水利工程試驗領域，尤其是涉及一種可調節長度的河岸帶側向潛流交換模擬裝置及試驗方法。

背景技術

河流潛流帶是河床及兩側河岸帶水分飽和的沉積物層，是地表水和地下水動態交互的重要過渡區。河水進入潛流帶并滯留一段時間后返回河道的過程即為潛流交換過程，它實現了地表水-地下水過渡帶中的物質運移和能量傳輸，對流域內物質循環、污染削減、生態健康維持等方面具有重要意義。

早期對潛流交換過程的研究主要集中在河床內的垂向和縱向潛流交換過程。近年來，部分研究者通過現場監測手段開展了河岸帶側向潛流交換過程的研究。然而，在自然條件下，潛流交換的影響因素錯綜復雜，很難識別和描述單一因子對潛流交換過程的影響程度，室內模型試驗能控制單一變量，可定量研究河道水位變化或地下水條件等因素對河岸帶側向潛流交換過程的影響。

不同水位變化條件下的側向潛流交換深度往往差異較大，然而，目前研究潛流交換的室內模型尺寸通常是固定，所以試驗裝置通常適用于特定水位變化條件，為了研究不同水位變化條件對河岸帶側向潛流交換的影響，亟需開發可用于室內試驗的一種可調節長度的河岸帶側向潛流交換模擬裝置，用以實現多個水位變化條件的對比分析，同時還要求試驗裝置可重復利用，節省試驗成本。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可調節長度的河岸帶側向潛流交換模擬裝置及試驗方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種可調節長度的河岸帶側向潛流交換模擬裝置，該裝置包括：

組合有機玻璃槽：由設置在右端用以模擬河道的有機玻璃槽部件R、設置在左端用以模擬地下水的有機玻璃槽部件G以及設置在有機玻璃槽部件R和有機玻璃槽部件G之間且數量可調節的有機玻璃槽部件M組成，所述的有機玻璃槽部件R和有機玻璃槽部件G內設有透水擋砂板，并且在左右透水擋砂板之間的空間內鋪設用以模擬河岸帶沉積物的石英砂層；

水位控制系統：包括分別與有機玻璃槽部件G和有機玻璃槽部件R上的水槽進出水口連接的供水組件和棄水組件；

電導率監測系統：包括電導率數據采集儀以及通過導線分別與電導率數據采集儀連接的多個分別設置在石英砂層內不同高度和水平位置處的電導率傳感器，用以實時獲取電導率數據。

所述的有機玻璃槽部件R內通過卡槽垂直設置的透水擋砂板將有機玻璃槽部件R內部空間分為河道水槽和右河岸帶砂槽，所述的有機玻璃槽部件G內通過卡槽垂直設置的透水擋砂板將有機玻璃槽部件G內部空間分為地下水水槽和左河岸帶砂槽，所述的右河岸帶砂槽、有機玻璃槽部件M內部空間和左河岸帶砂槽共同連通構成河岸帶砂槽。

所述的有機玻璃槽部件R的河道水槽后面板上開設河道水槽進水口，前面板上開設多組設置在不同高度處的河道水槽出水口，所述的有機玻璃槽部件G的地下水水槽后面板上開設地下水水槽進水口，前面板上開設多個設置在不同高度處的地下水水槽出水口，所述的河道水槽進水口高于河道水槽出水口，所述的地下水水槽進水口高于地下水水槽出水口。

所述的透水擋砂板為多孔有機玻璃板，其外部包裹尼龍紗布以防止試驗砂土被水帶出。