一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001 ] 本實用新型涉及一種在隔水邊界附近穩(wěn)定井流的試驗中，主要用于測試在該邊界處的水位等勢線的試驗裝置，并用來驗證鏡像法原理，屬于地下水動力力學領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]在地下水動力學的井流試驗中，大部分的井流公式都是在一個無界含水層的假設(shè)中推導的，而現(xiàn)實中很少遇到無界含水層，一般都是有邊界的。關(guān)于地下水向邊界附近處井的運動研究中，一般采用鏡像法原理來求解，但在教科書中直接引用該定理，卻缺少驗證該原理的試驗裝置。
[0003]為了弄清地下水中的井流試驗在邊界處的運動情況，以及在教學過程中學生更好的理解鏡像法原理。因此，設(shè)計了一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，該試驗裝置的發(fā)明對地下水動力學的研究與教學有著較好促進意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本實用新型的目的是提供一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，能較逼真地模擬在隔水邊界處的井流試驗中地下水流動情況。
[0005]實現(xiàn)本實用新型的上述目的所采用的技術(shù)方案為:一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:該裝置由控制邊界水位的溢流槽、裝有均勻介質(zhì)砂樣的模擬槽、模擬槽內(nèi)部有一抽水裝置、與模擬槽保持水力聯(lián)系的滲流管道、測量模擬槽底部的測壓裝置以及供水水箱等六部分組成，各部分連接主要為:右端的溢流槽與模擬槽之間通過滲流管道連接;模擬槽內(nèi)部有一個抽水裝置;模擬槽底部安裝有測壓管接嘴，通過測壓軟管與左端測壓裝置連接;供水水箱為一個潛水栗和水箱組成，主要對溢流槽中水進行補給;各裝置之間通過控制閥來控制水量大小。
[0006]進一步地，模擬槽是由有機玻璃制成，且足夠大，方便內(nèi)部鑿孔等一些優(yōu)點。在模擬槽內(nèi)部三邊都固定有一個擋板。
[0007]進一步地，在擋板與模擬槽邊界之間的孔隙為定水位邊界，為模擬槽內(nèi)部提供水量補給。并在擋板上分布有均勻的小孔，并纏有鐵紗網(wǎng)，方便水流流入，避免模擬槽內(nèi)砂礫流出。
[0008]進一步地，在模擬槽右側(cè)有一個溢流槽，通過調(diào)節(jié)溢流槽的高低來對定水位邊界中水的補給，溢流槽中的水通過下部的供水水箱補給。
[0009]進一步地，在模擬槽內(nèi)靠近隔水邊界處有一個圓筒，圓筒也為有機玻璃制成，并在圓筒壁上有分布有均勻小孔，并纏有鐵紗網(wǎng)。方便水流流入，避免模擬槽內(nèi)砂礫流出。
[0010]進一步地，在圓筒中有一個小型潛水栗，水栗抽水時影響半徑較小，達不到定水位邊界;與隔水邊界較近，隔水邊界對抽水直接產(chǎn)生影響。水栗出水管直接連到供水水箱內(nèi)。
[0011]進一步地，模擬槽底部分布八排五十六個測壓管接嘴，測壓管接嘴橫穿模擬槽。保留在模擬槽內(nèi)部的部分纏了鐵紗網(wǎng)，防止砂礫流出。另一頭伸出模擬槽外的部分，通過測壓軟管與左側(cè)的測壓板上的測壓管裝置連接，以此獲得模擬槽底部各位置的水位值。
[0012]本實用新型一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置的有益效果如下:
[0013]本實用新型模擬槽底部安裝有八排五十六個測壓管嘴，通過測壓軟管連接到測壓管和測壓裝置，利用觀測到的水位數(shù)據(jù)來分析地下水井流試驗在邊界處的水流情況。在模擬槽底部設(shè)置如此多的測壓管嘴是為了更好的再現(xiàn)整個底面上各位置處的水位值，使試驗的數(shù)據(jù)更加具有代表性。同時將觀測到的數(shù)據(jù)繪成流網(wǎng)圖，分析是否與鏡像法原理得到的結(jié)果是否相符。
【附圖說明】
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[0014]圖1為本實用新型一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置立體結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2為本實用新型模擬槽平面圖。
[0016]圖中:1-模擬槽;2-模擬槽支架;3-圓孔;4-帶纏鐵紗網(wǎng)的擋板;5-測壓管接嘴;6_有圓孔和纏有鐵紗網(wǎng)的圓筒；7-小型潛水栗；8-潛水栗出水管；9-出水孔(I); 10-出水孔
(2); 11-進水孔；12-測壓板；13-測壓管；14-測壓連接軟管；15-進水管；16-進水管閥門；17-出水管；18-出水管閥門；19-三通接口 ； 20-鐵支架；21-繩；22-溢流槽;23-溢流槽進水管;24-溢流槽出水管;25-潛水栗;26-水箱;27-供水水箱進水管;28-供水水箱進水管閥門。
【具體實施方式】
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[0017]為使本實用新型的發(fā)明目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖與具體實施步驟對本實用新型進行詳細說明:
[0018]如圖1所示，該裝置由裝有均勻介質(zhì)的模擬槽1、模擬槽I內(nèi)部有一抽水裝置，與模擬槽保持水力聯(lián)系的滲流管道15、17，測量模擬槽底部的測壓裝置，控制邊界水位的溢流槽22，以及供水水箱等六部分組成。其中模擬槽I內(nèi)部三邊固定有帶纏鐵紗網(wǎng)的擋板4，且擋板4上有出水圓孔3，模擬槽I中部且靠近于隔水邊界處有帶有圓孔和纏有鐵紗網(wǎng)的圓筒6，圓筒6內(nèi)部有一小型潛水栗7，潛水栗7抽出的水通過潛水栗出水管8與出水管17利用三通接口19連接，使水量流回供水水箱中26;底部分布有八排五十六個測壓管接嘴5。
[0019]所述供水水箱為一個潛水栗25和水箱26組成，進水管27和閥門28對供水水箱26進行水量補給，供水水箱通過溢流槽進水管23對溢流槽22水量補給，而溢流槽22通過進水管15、進水閥門16，與模擬槽I的進水孔11連接，對模擬槽I邊界定水位補給。其中溢流槽22中多余的水量，通過溢流槽出水管24流回水箱26中。
[0020]所述模擬槽底部的每個測壓管接嘴5通過測壓連接軟管14與測壓板12上的測壓管13——對應(yīng)連接好。
[0021 ] 一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，試驗實施如下所示:
[0022]試驗前，向模擬槽I中帶纏鐵紗網(wǎng)的擋板4圍成的區(qū)域內(nèi)裝入石英砂，考慮室內(nèi)試驗尺度效果的要求，采用的石英砂樣粒徑較小。并將各處管道連接好且密封好。打開供水水箱進水管閥門28對供水水箱26進行水量補給，當水量達到足夠后，關(guān)閉進水管閥門16、出水管閥門18。
[0023]試驗中，首先打開進水管閥門16、出水管閥門18。利用供水水箱26對溢流槽水量補給，水流通過進水管15進入模擬槽I與擋板4間隙處，當水位達到出水孔9、10位置時，多余的水通過出水管17流入供水水箱26中。當模擬槽I中的砂土處于飽和狀態(tài)后。打開小型潛水栗7抽水，當模擬槽I內(nèi)水流達到穩(wěn)定，即測壓板12上的測壓管13中水位不再發(fā)生變化后或者波動不大時，記錄下模擬槽I底板各測壓管接嘴位置處的測壓水位值。以模擬槽I底板為一平面，左上角的測壓管接嘴5為原點，設(shè)置好各個測壓管接嘴5的坐標，再將記錄的各個測壓管13的數(shù)值輸入到能生成等值線的軟件中，分析地下水流動變化情況是否符合鏡像法原理。
[0024]上述實例只說明本實用新型的技術(shù)結(jié)構(gòu)及方法，凡根據(jù)上述說明所作的改進或變換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:該裝置由控制邊界水位的溢流槽、裝有均勻介質(zhì)的砂樣的模擬槽、模擬槽內(nèi)部有一抽水裝置、與模擬槽保持水力聯(lián)系的滲流管道、測量模擬槽底部的測壓裝置以及供水水箱等六部分組成，各部分連接主要為:右端的溢流槽與模擬槽之間通過滲流管道連接;模擬槽內(nèi)部有一個抽水裝置；模擬槽底部安裝有測壓管接嘴，通過測壓管與左端測壓裝置連接;供水水箱主要對溢流槽中水進行補給;各裝置之間通過控制閥來控制水量大小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:改變溢流槽與鐵架之間繩的長短來調(diào)節(jié)溢流槽的位置，以此來對模擬槽中邊界處的水量的補給。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:模擬槽由有機玻璃制成，其規(guī)格大小與模擬槽內(nèi)部潛水栗的影響半徑來設(shè)定。三塊有圓孔和纏有鐵紗網(wǎng)的擋板與模擬槽的一邊圍成一個立方體區(qū)域，在這個立方體區(qū)域內(nèi)充填樣品砂土，樣品砂土四周為一個隔水邊界和三個定水頭邊界。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:模擬槽內(nèi)部的抽水裝置放在一個有機玻璃制成的圓筒中，圓筒位于中間且靠近與隔水邊界，圓筒壁上分布均勻的圓孔，并在圓孔外壁纏有鐵紗網(wǎng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:圓筒內(nèi)部有一小型潛水栗，且定水頭邊界與潛水栗的距離大于潛水栗抽水時的影響半徑。邊界處的水位主要對模擬槽內(nèi)部進行側(cè)向補給。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:模擬槽底部安裝有八排五十六個測壓管接嘴，且測壓管接嘴出露于模擬槽內(nèi)部的部位纏有鐵紗網(wǎng)，出露于模擬槽外部的部位通過測壓軟管與測壓板上的測壓管連接，以此來得到模擬槽底部各位置的水位值。設(shè)置如此多的測壓管接嘴是為了更好的再現(xiàn)整個底面上各位置處的水位值，使試驗的數(shù)據(jù)更加具有代表性。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置，其特征在于:抽水裝置抽出的水量和超出模擬槽邊界位置的水量，通過滲流管回流到供水水箱中，各裝置之間的水可以循環(huán)利用，啟到節(jié)約水的作用。
【專利摘要】本實用新型提供一種模擬并驗證地下水向邊界附近井運動的試驗裝置。該裝置由模擬槽、溢流槽、抽水裝置、保持水力聯(lián)系的滲流管道、測壓裝置以及供水水箱等六部分組成，所述模擬槽的內(nèi)部三邊都固定有一個纏有鐵紗網(wǎng)的擋板，且擋板上分布有均勻的圓孔；模擬槽的內(nèi)部裝有均勻石英砂，底部安裝有測壓管接嘴，通過測壓軟管與左側(cè)測壓裝置上的測壓管連接；所述的抽水裝置位于模擬槽內(nèi)部。試驗通過測壓管記錄下模擬槽底部各位置的水位數(shù)據(jù)，觀測分析其數(shù)據(jù)特征，驗證其是否符合地下水動力學中井流試驗中的鏡像法原理。本裝置為地下水井流試驗的研究提供科學依據(jù)，同時也是對鏡像法原理的驗證。
【IPC分類】G09B23/12
【公開號】CN205211268
【申請?zhí)枴緾N201520917933
【發(fā)明人】汪遷遷, 李旭, 黎志豪, 姚慶健, 高加林, 周軍
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月17日