一種基于地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的地下水位動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境水文地質(zhì)模擬裝置及模擬實(shí)驗(yàn)方法，具體地說(shuō)是一種基于地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的地下水位動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下水資源在我國(guó)水資源中占有舉足輕重的地位，在維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大量不合理排放的生活廢水廢物、工業(yè)廢水廢物、農(nóng)業(yè)污染物等，以及地下水無(wú)序開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致大量污染物進(jìn)入地下水環(huán)境，引起包氣帶土壤和地下水污染愈加嚴(yán)重，致使地下水環(huán)境污染問(wèn)題日益復(fù)雜。
[0003]地下水污染是我國(guó)面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題，控制和修復(fù)地下水污染是保護(hù)水資源的重要工作之一。包氣帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜，污染物通過(guò)水流等作用極其緩慢向下迀移轉(zhuǎn)化，因此包氣帶既是污染物通道，也是污染物儲(chǔ)存空間，導(dǎo)致污染物進(jìn)入含水層，以及在含水層中運(yùn)動(dòng)都比較緩慢，污染往往是逐漸發(fā)生，發(fā)現(xiàn)地下水污染后，確定污染源也遠(yuǎn)不如地表水那么容易。因此，多年來(lái)，眾多科研工作者不斷開(kāi)展地下水污染防治的科學(xué)研宄工作，而探索此類科學(xué)問(wèn)題必須依托相應(yīng)的模擬地下水環(huán)境實(shí)驗(yàn)裝置，因此設(shè)計(jì)合理的地下水動(dòng)態(tài)模擬裝置成為從事地下水污染修復(fù)研宄熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0004]研宄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)今的地下水物理模擬裝置存在如下缺點(diǎn):首先，從功能上看現(xiàn)有模擬裝置大多片面針對(duì)包氣帶或者含水層，缺乏包氣帶與飽水帶兩方面模擬功能的有機(jī)組合裝置，從而缺少污染物從包氣帶進(jìn)入飽水帶途經(jīng)模擬監(jiān)測(cè)功能，不能夠從整個(gè)循環(huán)流程上抓住污染物迀移轉(zhuǎn)化過(guò)程，導(dǎo)致模擬裝置缺乏整體性；其次，野外原位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集往往難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是提供一種基于地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的地下水位動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法，以解決現(xiàn)有模擬裝置的模擬實(shí)驗(yàn)保真度低和模擬實(shí)驗(yàn)成本高的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的地下水位動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法，先設(shè)置地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，再在所述地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中裝填入模擬典型水文地質(zhì)單元的含水層介質(zhì)，最后在所述地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行地下水位動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)。
[0007]所述地下水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括動(dòng)態(tài)模擬裝置、曝氣裝置、模擬雨淋裝置和中控計(jì)算機(jī)。
[0008]所述動(dòng)態(tài)模擬裝置的主體為長(zhǎng)方形的箱式殼體，所述箱式殼體采用有機(jī)玻璃板加工而成，外圍采用不銹鋼方管加固和支撐；在所述箱式殼體的前壁板與后壁板的內(nèi)側(cè)按10mm的間距設(shè)置有若干直立的凹形卡槽，所述卡槽的下沿與所述箱式殼體的底板相接觸，所述卡槽的上沿與所述箱式殼體的上口平齊；在所述箱式殼體的前壁板與后壁板上的位置相對(duì)的兩個(gè)所述卡槽之間插接一張矩形的多孔配水板，在所述多孔配水板的板面上密布有孔徑為2_的過(guò)流孔眼，所述多孔配水板的下沿與所述箱式殼體的底板相接觸，所述多孔配水板的上沿與所述箱式殼體的上口相平齊；
在所述箱式殼體的一端側(cè)壁板上接有分層設(shè)置的若干進(jìn)水口，在所述箱式殼體的另一端的側(cè)壁板上接有分層設(shè)置的若干出水口，所述進(jìn)水口和所述出水口均由孔徑為8mm的有機(jī)玻璃管制成，在所述箱式殼體的側(cè)壁板上呈矩陣分布；
在所述箱式殼體的前壁板與后壁板上分別設(shè)置有若干分層設(shè)置的由孔徑為8mm有機(jī)玻璃管制成的采樣口，所述采樣口分布在由所述多孔配水板分隔開(kāi)的每個(gè)樣品空間所對(duì)應(yīng)的前壁板或后壁板上，在每個(gè)所述采樣口上安裝有取樣器或者封接有封口塞，在所述箱式殼體的前壁板與后壁的兩端分別設(shè)置有呈縱向排列的一列由孔徑為8_有機(jī)玻璃管制成的溢流口，在所述溢流口處安裝有取樣器或者封接有接有帶控制閥的溢流管；
在所述箱式殼體的底板上開(kāi)有若干排水排泥孔，每個(gè)排水排泥孔上接有一個(gè)排水排泥管，所述排水排泥管用直徑40mm的PVC管制成，在所述排水排泥孔的內(nèi)孔口處封接有不銹鋼紗網(wǎng)，在所述排水排泥管上接有排水排泥控制閥，所有所述排水排泥管的下端共接到一根排水排泥總管上；
在所述箱式殼體的底部架設(shè)有底盤，所述底盤由若干腳輪支撐連接；在所述底盤的兩端各連接一個(gè)折疊式矩形吊架，在所述吊架上安放有高度可調(diào)的水箱，一個(gè)所述水箱通過(guò)連通管路連接到所述箱式殼體的所述進(jìn)水口上，另一個(gè)所述水箱通過(guò)連通管路連接到所述箱式殼體的所述出水口上；在所述連通管路上分別安裝有電磁閥和流量計(jì)，所述流量計(jì)上的數(shù)據(jù)線連接到所述中控計(jì)算機(jī)上；
在所述箱式殼體內(nèi)的由所述多孔配水板分隔開(kāi)的每個(gè)樣品空間中裝填有用于模擬典型水文地質(zhì)單元的含水層介質(zhì)，在每個(gè)樣品空間中分別插接有若干直立的由管徑為20mm的PVC管制成的監(jiān)測(cè)/加藥孔管，所述監(jiān)測(cè)/加藥孔管的底端與所述箱式殼體的底板相接觸，所述監(jiān)測(cè)/加藥孔管的頂端與所述箱式殼體的上口相平齊；在所述監(jiān)測(cè)/加藥孔管的管壁上沿圓周對(duì)稱開(kāi)有四列孔徑為2mm的孔眼，每列孔眼的上下間距為10mm，在所述監(jiān)測(cè)/加藥孔管的外側(cè)包裹有不銹鋼紗網(wǎng)；所述監(jiān)測(cè)/加藥孔管供在線監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)探頭插入其中，所述監(jiān)測(cè)探頭為水質(zhì)監(jiān)測(cè)探頭、水位監(jiān)測(cè)探頭、PH監(jiān)測(cè)探頭、氧化還原電位監(jiān)測(cè)探頭、電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)探頭、溫度監(jiān)測(cè)探頭及溶解氧監(jiān)測(cè)探頭中的一種或數(shù)種，所述監(jiān)測(cè)探頭的數(shù)據(jù)線連接到所述中控計(jì)算機(jī)上，以傳輸和處理所采集的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)信號(hào)。
[0009]在所述箱式殼體的上口設(shè)置有可掀起或扣合的密封蓋。
[0010]所述曝氣裝置包括供氣總管、配氣管和曝氣管；所述曝氣管是在管徑為1mm的PVC管上沿軸向開(kāi)有雙排氣孔，每個(gè)氣孔的孔徑為1mm，每排氣孔的孔距為5mm，兩排氣孔的圓心夾角為45° ;所述曝氣管水平設(shè)置在所述箱式殼體內(nèi)的由所述多孔配水板分隔開(kāi)的各樣品空間的底部，所述曝氣管的一端連接到插接在所述箱式殼體內(nèi)各樣品空間中的所述配氣管上，所述配氣管的上端連接到設(shè)置于所述箱式殼體上方的所述供氣總管上，在每根所述配氣管上裝有曝氣控制閥，所述供氣總管由鼓風(fēng)機(jī)或高壓氮?dú)馄抗?，通過(guò)調(diào)控所述曝氣控制閥形成曝氣。
[0011]所述模擬降雨裝置包括供水總管、配水管、蛇形管和噴淋管，所述噴淋管包括一根分水管和垂直連接所述分水管上的若干噴淋管，所述噴淋管是管徑為1mm的PVC管，在噴淋管上沿軸向開(kāi)有雙排水孔，每個(gè)水孔的孔徑為1mm，每排水孔的孔距為5mm，兩排水孔的圓心夾角為45° ;所述噴淋管分成若干組，水平設(shè)置在所述箱式殼體的上方，每組所述噴淋管通過(guò)所述蛇形管連接到所述配水管的下端，各組的所述配水管的上端共接到所述供水總管上，在每根所述配水管上裝有一個(gè)雨淋控制閥；所述供水總管由水泵或自來(lái)水管供水，通過(guò)調(diào)控所述雨淋控制閥形成降雨模擬。
[0012]模擬典型水文地質(zhì)單元的含水層介質(zhì)的