一種用于地下水污染物運(yùn)移物理模型的潮汐型水頭控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于地下水污染物運(yùn)移物理模型的潮汐型水頭控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]濱海地區(qū)往往是人類產(chǎn)業(yè)活動(dòng)密集地區(qū)，其地下水污染較內(nèi)陸其他地區(qū)嚴(yán)重。然而在現(xiàn)場(chǎng)研宄的過程中，持續(xù)性監(jiān)測(cè)需要耗費(fèi)大量人力物力，科研成本巨大，缺乏長(zhǎng)時(shí)間系統(tǒng)研宄，也難以對(duì)濱海地區(qū)水環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行可持續(xù)性管理。濱海地區(qū)含水層受潮汐影響強(qiáng)烈，這種特定規(guī)律的動(dòng)態(tài)邊界是內(nèi)陸含水層所不具有的特征，它會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的地下水流運(yùn)動(dòng)和其中污染物的運(yùn)移。濱海地區(qū)是咸淡水交匯頻繁的地區(qū)，通過元素示蹤和同位素檢測(cè)等方法很好地揭示了咸淡水混合的機(jī)理，但是其中潮汐的效應(yīng)不容忽視，它深遠(yuǎn)地影響到海水運(yùn)動(dòng)與含水層中地下水水質(zhì)、水量的相關(guān)關(guān)系，同時(shí)海灘以及更內(nèi)陸的含水層介質(zhì)狀況對(duì)這種潮汐影響的傳播也至關(guān)重要。含水層中不同離子強(qiáng)度的溶液在動(dòng)態(tài)邊界條件下運(yùn)動(dòng)，隨時(shí)影響含水層的滲透特性，同時(shí)人為排放的污染物參與海岸帶水環(huán)境中復(fù)雜的生物地球化學(xué)反應(yīng)，如此，該領(lǐng)域研宄既需要現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)勘測(cè)，持續(xù)觀測(cè)，更需要室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的研宄，分析多元時(shí)空分布數(shù)據(jù)，深入探宄濱海地區(qū)含水層在潮汐影響下污染物的迀移轉(zhuǎn)化機(jī)理。
[0003]室內(nèi)的地下水滲流物理模型實(shí)驗(yàn)是國(guó)內(nèi)外研宄土壤和地下水中污染物迀移的重要手段，物理模型研宄地下水中污染物迀移規(guī)律十分直觀，特別地，它是揭示污染物在地下水系統(tǒng)中迀移轉(zhuǎn)化機(jī)理的良好途徑。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的地下水運(yùn)動(dòng)模擬在國(guó)外已有廣泛開展，但由于實(shí)驗(yàn)裝置等因素的限制，特別是對(duì)模型邊界條件的控制，目前尚缺乏合適的裝置。這些不足之處主要為邊界情形單一。一般室內(nèi)物理模型裝置不便于實(shí)時(shí)控制邊界條件，往往通過簡(jiǎn)單的溢流手段達(dá)到恒定水頭輸入的功能，然而研宄區(qū)域在長(zhǎng)時(shí)間水文過程中不可能保持恒定的邊界條件，動(dòng)態(tài)的邊界在一定情況下還是關(guān)鍵變量，故研發(fā)可產(chǎn)生動(dòng)態(tài)邊界條件，特別是典型的具有周期性的(如潮汐)水頭控制裝置是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于地下水污染物運(yùn)移物理模型的潮汐型水頭控制裝置，所述裝置主要模擬潮汐運(yùn)動(dòng)?？朔藗鹘y(tǒng)室內(nèi)物理模型無法產(chǎn)生動(dòng)態(tài)邊界條件的缺點(diǎn)。該模型結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，零件可更換，重復(fù)利用率高，后續(xù)改造、升級(jí)空間大，便于科研與教學(xué)使用。
[0005]本發(fā)明提出的一種用于地下水污染物運(yùn)移物理模型的潮汐型水頭控制裝置，包括傳動(dòng)裝置I以及輪系組件2，傳動(dòng)裝置I由傳動(dòng)裝置外殼1-1、第一齒輪1-2、第二齒輪1-3、轉(zhuǎn)換器1-4、第三齒輪1-5、第四齒輪1-6、第一傳動(dòng)軸1-7、第二傳動(dòng)軸1-8和壓盤1_9組成，輪系組件2由輪系組件外殼2-1、凸輪2-2、滑動(dòng)桿2-3和彈簧2-4組成，其中:
第一齒輪1-2和第二齒輪1-3同軸布置，轉(zhuǎn)換器1-4分別連接第一齒輪1-2、第二齒輪1-3的轉(zhuǎn)軸；所述第四齒輪1-6、第三齒輪1-5與輪系組件外殼2-1通過第二傳動(dòng)軸1-8同軸相連，所述第四齒輪1-6和第三齒輪1-5之間設(shè)有壓盤1-9，第一齒輪1-2與第四齒輪1-6嚙合，第二齒輪1-3與第三齒輪1-5嚙合，第四齒輪1-6與凸輪2-2通過第一傳動(dòng)軸1-7同軸相連，所述第一傳動(dòng)軸1-7為中空結(jié)構(gòu)，第二傳動(dòng)軸1-8穿過第一傳動(dòng)軸1-7中空部位，可相對(duì)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第三齒輪1-5為主動(dòng)輪，依次帶動(dòng)第二齒輪1-3、第一齒輪1-2和第四齒輪1-6運(yùn)動(dòng)；
所述轉(zhuǎn)換器1-4 一端帶有卡口 1-4-1，當(dāng)卡口 1-4-1與壓盤1-9分離時(shí)，第三齒輪1_5依次帶動(dòng)第二齒輪1-3、第一齒輪1-2和第四齒輪1-6轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)潮汐檔；當(dāng)卡口 1-4-1作用于壓盤1-9時(shí)，第三齒輪1-5和第四齒輪1-6同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正弦檔；此時(shí)輪系組件2的輸出切換為正弦規(guī)律，通過轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪2-2可調(diào)整正弦水頭的振幅；
所述凸輪2-2 —側(cè)設(shè)有滑動(dòng)桿2-3，所述滑動(dòng)桿2-3與輪系組件外殼2-1之間設(shè)有彈簧
2-4;所述輪系組件外殼2-1內(nèi)底部設(shè)有軌道，所述滑動(dòng)桿2-3能在軌道上來回滑動(dòng)，當(dāng)滑動(dòng)桿2-3位于凸輪2-2最大半徑處時(shí)產(chǎn)生最大潮差，在最小半徑處產(chǎn)生最小潮差。
[0006]本發(fā)明中，所述第三齒輪1-5與第四齒輪1-6的轉(zhuǎn)速比為5:7~7:5，以驅(qū)動(dòng)輪系組件2進(jìn)行對(duì)潮汐的有效模擬。
[0007]本發(fā)明中，所述滑動(dòng)桿2-3具有掛鉤，可連接待用設(shè)備的溢流管。
[0008]本發(fā)明中，所述凸輪2-2設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要而定，半徑在50~200 mm之間，根據(jù)模型比尺選用合適尺寸的凸輪，以產(chǎn)生合理的水頭振幅。
[0009]本發(fā)明中，傳動(dòng)裝置外殼1-1設(shè)置可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的掛鉤，使該裝置安裝在待用設(shè)備外側(cè)，通過調(diào)整掛鉤長(zhǎng)度，調(diào)整模擬海平面的總體高度。
[0010]本發(fā)明中，所述凸輪2-2的輪廓形狀為潮差-時(shí)間關(guān)系在極坐標(biāo)下card1id曲線平滑擬合并調(diào)整局部曲率后的結(jié)果，以使滑動(dòng)桿2-3能在軌道上順利滑動(dòng)，產(chǎn)生典型的潮汐特征，同時(shí)可通過更換凸輪來調(diào)整輸出振幅，通過調(diào)整軸心高度以控制模擬的平均海平面，以適應(yīng)不同模型比尺的需要，控制空間尺度效應(yīng)。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明采用外掛式組裝結(jié)構(gòu)，易于拆裝，可對(duì)待用設(shè)備提供很好的功能擴(kuò)展；
2、本發(fā)明可將圓周運(yùn)動(dòng)輸入通過傳動(dòng)裝置和輪系組件轉(zhuǎn)化為潮汐規(guī)律或正弦規(guī)律輸出，其中兩種輸出模式可根據(jù)實(shí)際模擬需要相互切換；
3、本發(fā)明可通過更換配件可調(diào)整輸出振幅，以滿足不同模型比尺的需要。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明總體組成部分示意圖；
圖2為本發(fā)明傳動(dòng)齒輪配合及轉(zhuǎn)換器示意圖；
圖3為本發(fā)明輪系組件示意圖；
圖中標(biāo)號(hào):1為傳動(dòng)裝置，2為輪系組件，1-1為傳動(dòng)裝置外殼，1-2為第一齒輪，1-3為第二齒輪，1-4為轉(zhuǎn)換器，1-4-1為卡口，1-5為第三齒輪，1-6為第四齒輪，1-7為第一傳動(dòng)軸，1-8為第二傳動(dòng)軸，1-9為壓盤，2-1為輪系組件外殼，2-2為凸輪，2-3為滑動(dòng)桿，2-4為彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:如圖1-圖3所示，所述裝置包括傳動(dòng)裝置I以及輪系組件2，其中:傳動(dòng)裝置I包含外殼1-1、第一齒輪1-2、第二齒輪1-3、轉(zhuǎn)換器1-4、第三齒輪1-5、第四齒輪1-6、第一傳動(dòng)軸1-7、第二傳動(dòng)軸1-8以及壓盤1-9 ;輪系組件2含外殼2-1、凸輪2-2、滑動(dòng)桿2-3以及彈簧2-4。外殼1-1設(shè)置可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的掛鉤，使該裝置安裝在待用設(shè)備外側(cè)，通過調(diào)整掛鉤長(zhǎng)度，調(diào)整模擬海平面的總體高度；傳動(dòng)裝置I中的第一齒輪1-2、第二齒輪1-3、第三齒輪1-5以及第四齒輪1-6可相互嚙合，具有一定的齒輪比，第三齒輪1-5為主動(dòng)輪，與輪系組件外殼2-1通過第二傳動(dòng)軸1-8同軸相連，同時(shí)第三齒輪1-5可帶動(dòng)第二齒輪1-3、第一齒輪1-2以及第四齒輪1-6，第四