專利名稱：地下水局部與區(qū)域滲流演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與地下水局部與區(qū)域滲流演示儀有關(guān)。
技術(shù)背景
地下水區(qū)域滲流運(yùn)動狀態(tài)最典型的結(jié)構(gòu)為地形切割強(qiáng)烈的山區(qū)，地 下水以大氣降水為補(bǔ)給源，滲入地下補(bǔ)給含水層，地下水從高水位向低 水位緩慢運(yùn)動，最后在當(dāng)?shù)厍懈钭畹偷暮恿骰驕瞎扰判梗?dāng)有次一級溝 谷切割至潛水面以下，特別近些年來大規(guī)模的基本建設(shè)，當(dāng)人類工程開 挖的地下硐室(如水電站的地下廠房、鐵路、公路燧道的開挖)進(jìn)入含 水層時(shí)， 一定范屈內(nèi)的地下水將通過人工開挖的硐室排泄，形成新的地 下水徑流和排泄途徑，特別是地下水的流向與原來區(qū)域性地下水流向完 全不一樣，這種狀況即為地下水的局部滲流；局部滲流的產(chǎn)生，致使地 下水位下降；形成地下水降位漏斗，導(dǎo)致地面井、泉干涸，水庫的泄漏 等。對原來的地下水環(huán)境帶來不利影響。嚴(yán)重時(shí)可造成地面塌陷，地下 硐室的突水。由于排泄點(diǎn)位置及強(qiáng)度差異，在空間上形成淺層局部循環(huán) 與深層區(qū)域水循環(huán)迭置的狀態(tài)。人們常用數(shù)字模擬法或水電比擬來了解 地下水局部與區(qū)域滲流情況，成本高，且不直觀。 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了提供一種以上述兩套水循環(huán)系統(tǒng)為模擬 對象，工作時(shí)，可以單獨(dú)展現(xiàn)區(qū)域滲流，或同時(shí)展現(xiàn)區(qū)域滲流與局部滲 流迭置的現(xiàn)象，進(jìn)行相關(guān)研究，預(yù)測局部滲流形成的地下水降位漏斗的 范圍及地下硐室涌水量的大小，也可幫助初學(xué)者認(rèn)識和理解地下水局部 與區(qū)域滲流的基本知識的地下水局部與區(qū)域滲流演示儀。
本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的
本實(shí)用新型地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，包括有演示屏和隔水底 板的箱體，位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演示屏和隔水底板間形成窄
縫槽滲流演示區(qū)的滲流板，窄縫槽滲流演示區(qū)的寬度為0.5 2mm，在滲 流板上相對演示屏的位置的一邊上有模擬硐室，在滲流板上相對演示屏的位置的另一邊上有區(qū)域滲流排水孔， 一端與模擬硐室連接的硐室排水 管上裝有硐室排水控制閥，區(qū)域排水管一端與區(qū)域滲流排水孔連接，在 箱體內(nèi)位于窄縫槽滲流演示區(qū)處有清水滲透箱、示蹤劑滲透箱，在滲流 板上有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別和窄縫槽滲流演示區(qū)相通 的滲流孔，箱體上部裝有清水供給箱和示蹤劑供給箱，分別與清水供給 箱和示蹤劑供給箱連通的帶清水流量調(diào)節(jié)閥的清水供水管和帶示蹤劑 調(diào)節(jié)閥的供示蹤劑管分別向清水滲透箱和示蹤劑滲透箱提供清水、示蹤 劑，由設(shè)置于滲流演示區(qū)頂部的清水滲透箱和示蹤劑滲透箱提供實(shí)驗(yàn)用 水，模擬大氣降水垂直入滲補(bǔ)給地下水，由設(shè)置于滲流板上的區(qū)域排水 孔模擬區(qū)域最低侵蝕基準(zhǔn)面——河流，為地下水的區(qū)域排泄點(diǎn)，由設(shè)置 于窄縫槽滲流板上的模擬硐室，為地下水的局部排泄點(diǎn)，用示蹤劑來模 擬，水流跡線，由各管路、各流量控制閥、觀察孔等組成流量控制系統(tǒng) 并通過該系統(tǒng)可控制滲流演示區(qū)為區(qū)域滲流或局部與區(qū)域滲流同時(shí)展 現(xiàn)。
上述的窄縫槽滲流演示區(qū)的截面形狀為矩形。
上述的窄縫槽滲流演示區(qū)的寬度為lmm。
上述的箱體上有流量觀察孔，示蹤劑觀察孔。
上述的清水供水管及供示蹤劑管上分別裝有流量觀測滴瓶。
上述的硐室排水控制閥裝在箱體上，操作方便。
上述的區(qū)域排水管的排水口低于清水滲透箱中水位和示蹤劑滲透 箱中示蹤劑的高度，在水位差的作用下產(chǎn)生滲流。
地下水的運(yùn)動是不能直接觀察到的，需通過理論推導(dǎo)和分析才能理 解，當(dāng)?shù)叵滤疁\層局部滲流和深層區(qū)域滲流同時(shí)存在時(shí)，給理論推導(dǎo)和 分析帶來很大的困難，特別是使初學(xué)者難于理解。本實(shí)用新型演示儀為 了展現(xiàn)淺層局部水循環(huán)與深層區(qū)域水循環(huán)迭置的滲流特征，將模擬斷面 定位于沿地下水水流方向一致的一垂直水文地質(zhì)剖面。通過本實(shí)用新型 演示模擬便可清晰展現(xiàn)淺層地下水局部滲流與深層地下水區(qū)域滲流的 狀態(tài)，可以通過滲流演示區(qū)的呈現(xiàn)的水流跡線，畫出滲流場的等水頭線， 進(jìn)而繪出流網(wǎng)，運(yùn)用流網(wǎng)分析滲流場地下水的水流特征及運(yùn)動要素。
若在野外現(xiàn)場取得含水層的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)相似模擬的原理，制作 模型，預(yù)測人工開挖硐室涌水量的大小，可能形成的地下水降位漏斗的 范圍(淺層地下水的疏干范圍)等，以解決生產(chǎn)實(shí)踐中的相關(guān)問題。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，可以認(rèn)識在同一地區(qū)地下水局部滲流同時(shí)存在相互 迭置的狀態(tài)，可以學(xué)習(xí)利用窄縫槽模型，開發(fā)設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，為解決生 產(chǎn)實(shí)踐中的問題打下良好基礎(chǔ)。


圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的A向視圖。
圖3為圖2的B向視圖。 圖4為圖3的C一C剖視圖。 圖5為圖4的D部放大圖。 圖6為圖3的E向視圖。
圖7為硐室排水控制閥關(guān)閉時(shí)本實(shí)用新型水流跡線演示狀態(tài)圖。 圖8為硐室排水控制閥打開時(shí)本實(shí)用新型水流跡線演示狀態(tài)圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1 圖6，本實(shí)用新型地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，包括 有演示屏1和隔水底板2的箱體3，位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演 示屏和隔水底板及箱體兩側(cè)面間形成長110mm、高180mm、寬S (如圖5 所示)為lmm的矩形窄縫槽滲流演示區(qū)4的滲流板5。在滲流板上相對 演示屏的位置的一邊上有模擬硐室6，在滲流板上相對演示屏的位置的 另一邊上有區(qū)域滲流排水孔7。 一端與模擬硐室連接的硐室排水管8上 裝有固定在箱體上的硐室排水控制閥9。區(qū)域排水管10 —端與區(qū)域滲流 排水孔連接。在箱體內(nèi)位于窄縫槽滲流演示區(qū)頂部有清水滲透箱11、示 蹤劑滲透箱12。在滲流板上相對于清水滲透箱和示蹤劑滲透箱的位置有 若干將清水滲透箱11、示蹤劑滲透箱12分別和窄縫槽滲流演示區(qū)相通 的滲流孔13。箱體上部裝有清水供給箱14和示蹤劑供給箱15，分別與 清水供給箱和示蹤劑供給箱連通的帶清水流量調(diào)節(jié)閥16的清水供水管 17和帶示蹤劑調(diào)節(jié)閥18的供示蹤劑管19分別向清水滲透箱和示蹤劑滲 透箱提供清水、示蹤劑。排水管的排水口 20低于清水滲透箱中水位和 示蹤劑滲透箱中示蹤劑的高度。在箱體上相對清水供給箱和示蹤劑供給 箱上分別有注水口和21和注示蹤劑口 22。
如圖2所示，箱體上有流量觀察孔23，示蹤劑觀察孔24。
如圖4所示，清水供水管及供示蹤劑管上分別裝有流量觀測滴瓶25。如圖1、圖7、圖8所示，在箱體位于演示屏頂部有模擬山區(qū)地下 水剖面圖26直觀。
通過箱體上的注水口和注示蹤劑口分別向清水供給箱和示蹤劑供 給箱注入清水、紅色示蹤劑。將模擬硐室排水控制閥關(guān)閉，分別打開清 水流量調(diào)節(jié)閥和示蹤劑調(diào)節(jié)阓清水和紅色示蹤劑分別經(jīng)過清水供水管、 清水滲透箱和供示蹤劑管和示蹤劑滲透箱及滲流板的滲流孔進(jìn)入窄縫 槽滲流演示區(qū)再經(jīng)區(qū)域排水孔和區(qū)域排水管流出，從而形成了如圖7所 示的在演示屏上顯現(xiàn)的水流跡線，打開模擬硐室排水控制閥，進(jìn)入窄縫 槽滲流演示區(qū)的滲流水和示蹤劑分別從模擬硐室排水管和區(qū)域排水管 流出，從而形成了如圖8所示的在演示屏上顯現(xiàn)的另一水流跡線。
權(quán)利要求1、地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，其特征在于包括有演示屏和隔水底板的箱體，位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演示屏和隔水底板間形成窄縫槽滲流演示區(qū)的滲流板，窄縫槽滲流演示區(qū)的寬度為0.5～2mm，在滲流板上相對演示屏的位置的一邊上有模擬硐室，在滲流板上相對演示屏的位置的另一邊上有區(qū)域滲流排水孔，一端與模擬硐室連接的硐室排水管上裝有硐室排水控制閥，區(qū)域排水管一端與區(qū)域滲流排水孔連接，在箱體內(nèi)位于窄縫槽滲流演示區(qū)處有清水滲透箱、示蹤劑滲透箱，在滲流板上有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別和窄縫槽滲流演示區(qū)相通的滲流孔，箱體上部裝有清水供給箱和示蹤劑供給箱，分別與清水供給箱和示蹤劑供給箱連通的帶清水流量調(diào)節(jié)閥的清水供水管和帶示蹤劑調(diào)節(jié)閥的供示蹤劑管分別向清水滲透箱和示蹤劑滲透箱提供清水、示蹤劑。
2、 如權(quán)利要求1所述的地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，其特征在 于窄縫槽滲流演示區(qū)的截面形狀為矩形。
3、 如權(quán)利要求2所述的地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，其特征在于窄縫槽滲流演示區(qū)的寬度為lnun。
4、 如權(quán)利要求1 3之一所述的地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，其特征在于箱體上有流量觀察孔，示蹤劑觀察孔。
5、 如權(quán)利要求1 3之一所述的地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，其 特征在于清水供水管及供示蹤劑管上分別裝有流量觀測滴瓶。
6、 如權(quán)利要求1 3之一所述的地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，其 特征在于硐室排水控制閥裝在箱體上。
專利摘要本實(shí)用新型地下水局部與區(qū)域滲流演示儀，包括有演示屏和隔水底板的箱體，位于箱體內(nèi)與演示屏平行的且與演示屏和隔水底板間形成窄縫槽滲流演示區(qū)的滲流板，在滲流板上相對演示屏的位置的二邊上分別有模擬硐室、區(qū)域滲流排水孔，一端與模擬硐室連接的硐室排水管上裝有硐室排水控制閥，區(qū)域排水管一端與區(qū)域滲流排水孔連接，箱體內(nèi)位于窄縫槽滲流演示區(qū)處有清水滲透箱、示蹤劑滲透箱，滲流板上有若干將清水滲透箱、示蹤劑滲透箱分別和窄縫槽滲流演示區(qū)相通的滲流孔。本演示儀工作時(shí)，可以單獨(dú)展現(xiàn)區(qū)域滲流，或同時(shí)展現(xiàn)區(qū)域滲流與局部滲流迭置的現(xiàn)象，進(jìn)行相關(guān)研究，預(yù)測局部滲流形成的地下水降位漏斗的范圍及地下硐室涌水量的大小，也可幫助初學(xué)者認(rèn)識。
文檔編號G09B25/00GK201307363SQ200820064920
公開日2009年9月9日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者富海鷹, 龐烈鑫, 朱海勇, 胡卸文, 虞修競, 趙曉彥 申請人:西南交通大學(xué)