[發(fā)明專利]一種水庫(kù)浸沒試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110099381.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN112798746A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任長(zhǎng)江;趙勇;何國(guó)華;姜仁貴;龔家國(guó);翟家齊;何凡;王麗珍;李海紅;朱永楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 北京潤(rùn)澤恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種水庫(kù)浸沒試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)及方法，涉及地質(zhì)工程水庫(kù)浸沒研究領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括恒壓供水子系統(tǒng)、儲(chǔ)水室、試驗(yàn)土箱以及毛細(xì)管土柱等結(jié)構(gòu)，其中，儲(chǔ)水室用于基于恒壓供水子系統(tǒng)所提供的水源模擬蓄水前后的水庫(kù)水位；試驗(yàn)土箱，內(nèi)部設(shè)置有S型水流路徑，用于模擬水庫(kù)在水平方向上的濕潤(rùn)鋒距離；多個(gè)毛細(xì)管土柱沿S型水路徑設(shè)置，用于模擬水庫(kù)兩岸地下水在毛細(xì)力作用下的上升高度。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，本申請(qǐng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了平原地區(qū)水庫(kù)浸沒試驗(yàn)的模擬，該系統(tǒng)具有空間利用率高、填方量少、可模擬多種地質(zhì)條件下水庫(kù)浸沒問(wèn)題的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及地質(zhì)工程水庫(kù)浸沒研究領(lǐng)域，具體涉及一種水庫(kù)浸沒試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

水庫(kù)蓄水后，庫(kù)岸巖土體被水浸泡而逐漸飽和，地下水水位隨之上升而形成壅水(壅水是指因水流受阻而產(chǎn)生的水位升高現(xiàn)象)。浸沒問(wèn)題是平原地區(qū)水庫(kù)勘察設(shè)計(jì)和建設(shè)中最重要的水文地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)于常見的因沖積成二元沉積結(jié)構(gòu)的平原地區(qū)，水庫(kù)浸沒是指水庫(kù)蓄水后，庫(kù)區(qū)周圍地下水受庫(kù)水頂托作用，排泄受阻導(dǎo)致地下水水位壅高。其主要危害有：(1)浸沒對(duì)建筑物的影響：浸沒將使庫(kù)岸邊緣建筑物地基受浸潤(rùn)，強(qiáng)度降低，(2)浸沒對(duì)農(nóng)田的影響：地下水位上升引起土地沼澤化、鹽堿化，稻田冷浸引起作物減產(chǎn)。(3)浸沒對(duì)生態(tài)的影響：浸沒對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響主要是形成鹽堿地和沼澤地。(4)浸沒對(duì)地質(zhì)條件的影響：浸沒引起土質(zhì)軟化，承載力下降，在土質(zhì)邊坡上水位上下變動(dòng)引起土坡失穩(wěn)等。

水庫(kù)蓄水浸沒問(wèn)題是水庫(kù)工程勘察的重要內(nèi)容，嚴(yán)重的水庫(kù)浸沒問(wèn)題影響到水庫(kù)正常蓄水位的選擇，甚至影響到壩址的選擇。針對(duì)水庫(kù)浸沒問(wèn)題，科研工作者開展了大量的室內(nèi)模擬試驗(yàn)。然而，由于水庫(kù)浸沒對(duì)周邊區(qū)域的影響范圍較大，少則幾公里，大則數(shù)十公里，按照比例尺微縮后的試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵残枰^大的試驗(yàn)場(chǎng)地，且試驗(yàn)用土填方工作量也較大。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種水庫(kù)浸沒試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)具有空間利用率高、填方量少、可模擬多種地質(zhì)條件下水庫(kù)浸沒問(wèn)題的特點(diǎn)，能克服上述技術(shù)問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種水庫(kù)浸沒試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，包括：

恒壓供水子系統(tǒng)、儲(chǔ)水室、試驗(yàn)土箱以及毛細(xì)管土柱；

所述恒壓供水子系統(tǒng)，用于根據(jù)水庫(kù)浸沒試驗(yàn)的需求，在預(yù)設(shè)水頭下向所述儲(chǔ)水室供水；

所述儲(chǔ)水室，包括進(jìn)水端和出水端，所述進(jìn)水端與所述恒壓供水子系統(tǒng)的出水口連通，所述出水端與所述試驗(yàn)土箱相通；

所述試驗(yàn)土箱，內(nèi)部設(shè)置有S型水流路徑，所述S型水流路徑中自下而上分層填充有試驗(yàn)土壤，所述試驗(yàn)土壤自下而上依次為飽和砂礫層以及非飽和土壤層，其中，所述S型水流路徑的入水口與所述儲(chǔ)水室的出水端相通，用于模擬水庫(kù)在水平方向上的濕潤(rùn)鋒距離；

多個(gè)所述毛細(xì)管土柱沿所述S型水流路徑設(shè)置，其中，所述毛細(xì)管土柱垂直設(shè)置于所述試驗(yàn)土箱的內(nèi)底部，所述毛細(xì)管土柱內(nèi)填裝有所述試驗(yàn)土壤，用于模擬水庫(kù)兩岸地下水在毛細(xì)力作用下的上升高度。

在本申請(qǐng)一實(shí)施例中，所述試驗(yàn)土箱包括：

擋板，設(shè)置于所述試驗(yàn)土箱內(nèi)，多個(gè)所述擋板沿所述試驗(yàn)土箱的長(zhǎng)邊按預(yù)設(shè)間距并行排列，將所述試驗(yàn)土箱分割成若干個(gè)相互連通的土槽子單元；

其中，所述擋板的一端與所述試驗(yàn)土箱的一長(zhǎng)邊內(nèi)側(cè)壁密封，另一端設(shè)置有透水區(qū)域，所述透水區(qū)域與相鄰兩個(gè)所述土槽子單元相通，以形成所述S型水流路徑。

在本申請(qǐng)一實(shí)施例中，所述透水區(qū)域包括卡槽和透水孔，其中：

所述卡槽由所述擋板的端面與所述試驗(yàn)土箱的另一長(zhǎng)邊內(nèi)側(cè)壁形成，用于安裝所述毛細(xì)管土柱；

多個(gè)所述透水孔位于擋板的板面上且靠近所述卡槽設(shè)置，所述透水孔與相鄰兩個(gè)所述土槽子單元相通。