一種地下水污染動態(tài)監(jiān)測的成像試驗(yàn)系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下水污染動態(tài)監(jiān)測的成像試驗(yàn)系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水作為一種極其重要的資源，在經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略價值。由于地表水資源分布很不均衡而且容易受到污染，地下水資源的開發(fā)、利用和保護(hù)研究被提到了日益重要的地位。近幾十年來，由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、新能源的開發(fā)利用、核廢料的貯存、地下水中污染物的運(yùn)移以及污染含水層的治理等方面的需要，對地下水運(yùn)動的研究已經(jīng)越來越深入。除了地下水資源的定量評價外，越來越多的研究涉及到地下水污染的圈定、預(yù)測以及防治等問題。
[0003]目前，地下水污染監(jiān)測系統(tǒng)采用的是運(yùn)用不同方法對儀器內(nèi)標(biāo)志點(diǎn)液體取樣進(jìn)行物理化學(xué)分析，得到有限個標(biāo)志點(diǎn)的污染物屬性，再通過數(shù)學(xué)插值方法得到未知點(diǎn)污染物屬性，從而得到某一剖面污染物分布狀態(tài)。所以傳統(tǒng)地下水監(jiān)測方式不但耗時費(fèi)力，而且費(fèi)用昂貴，這種方法無論使用何種方法取樣，都會影響地下水以及污染物的徑流狀態(tài)，以及選取有限個樣本進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算也存在誤差，有可能造成最終得到的結(jié)果失真。
[0004]高密度電阻率成像法屬于電阻率成像法的范疇，它是在常規(guī)電法勘探基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種勘探方法，是以巖土體的電性差異為基礎(chǔ)，研究在施加電場的作用下，地下傳導(dǎo)電流的變化分布規(guī)律。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種地下水污染動態(tài)監(jiān)測的成像試驗(yàn)系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，通過在箱體內(nèi)對地下水污染過程進(jìn)行模擬，利用電阻率成像技術(shù)，基于電阻率與污染物濃度的關(guān)系，對地下水污染過程中污染物的濃度進(jìn)行模擬測試，可便捷地對地下水污染動態(tài)進(jìn)行模擬監(jiān)測。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種地下水污染動態(tài)監(jiān)測的成像試驗(yàn)系統(tǒng)，包括地下水污染模擬系統(tǒng)和電阻率成像系統(tǒng)；地下水污染模擬系統(tǒng)包括用于盛裝砂樣的無蓋箱體，設(shè)置在箱體的左端部的水體補(bǔ)給區(qū)，設(shè)置在箱體的右端部的水體排泄區(qū)，設(shè)置在箱體的前壁的底部的水位觀測孔，通過導(dǎo)流管與水位觀測孔連接的水位觀測裝置，以及設(shè)置在箱體鄰近水體補(bǔ)給區(qū)一端的上方的污染物投放裝置。
[0007]電阻率成像系統(tǒng)包括沿箱體的延伸方向等間距插入箱體內(nèi)的砂子表層的測量電極，與測量電極連接的多路電極轉(zhuǎn)換器，與多路電極轉(zhuǎn)換器連接的多功能數(shù)字直流激電儀，以及與多功能數(shù)字直流激電儀連接的上位機(jī)。
[0008]進(jìn)一步地，水體補(bǔ)給區(qū)設(shè)有補(bǔ)給孔和補(bǔ)給水位調(diào)節(jié)管；水體排泄區(qū)設(shè)有排泄孔和排泄水位調(diào)節(jié)管。
[0009]進(jìn)一步地，箱體的前壁上設(shè)有若干取樣孔。
[0010]進(jìn)一步地，污染物投放裝置為進(jìn)料漏斗。
[0011]進(jìn)一步地，水位觀測裝置包括若干垂直固定在觀測管支架上的水位觀測管，水位觀測孔通過導(dǎo)流管連接至水位觀測管的底部。
[0012]進(jìn)一步地，測量電極通過多芯線纜連接。
[0013]一種上述地下水污染動態(tài)監(jiān)測的成像試驗(yàn)系統(tǒng)對地下水污染動態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的方法，其特征在于，包括以下步驟:
51:采用地下水污染模擬系統(tǒng)模擬地下水徑流及地下水污染過程；
52:利用電阻率成像系統(tǒng)對所述地下水污染過程進(jìn)行監(jiān)測，得到地下水污染動態(tài)的
2.5維可視化成像圖。
[0014]進(jìn)一步地，上述S1具體包括以下步驟:
511:在地下水污染模擬系統(tǒng)的箱體內(nèi)按所模擬地區(qū)的土壤孔隙度裝填砂樣；
512:向箱體內(nèi)進(jìn)行供水，對箱體內(nèi)的所述砂樣進(jìn)行飽和處理；
513:調(diào)節(jié)箱體的水體補(bǔ)給區(qū)的水位高度和水體排泄區(qū)的水位高度，以控制箱體內(nèi)的徑流區(qū)的水流流速；
514:再向箱體內(nèi)投放污染物模擬地下水污染過程。
[0015]進(jìn)一步地，上述S2具體包括以下步驟:
521:將若干測量電極等間距插入箱體內(nèi)的砂樣的表層；
522:利用電阻率成像系統(tǒng)每隔30min采用溫納裝置測量一次箱體內(nèi)的地下水的電阻率，獲得箱體內(nèi)污染物污染地下水的電阻率分布；
523:在電阻率成像系統(tǒng)的所測剖面內(nèi)，將不同時間點(diǎn)采集的電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，得到箱體內(nèi)的地下水在不同時間點(diǎn)的電阻率剖面等值線圖，形成地下水污染過程的2.5維可視化成像圖。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
1、本申請通過在箱體內(nèi)對地下水污染過程進(jìn)行模擬，利用電阻率成像技術(shù)，基于電阻率與污染物濃度的關(guān)系，對地下水污染過程中污染物的濃度進(jìn)行模擬測試，可便捷地對地下水污染動態(tài)進(jìn)行模擬監(jiān)測，并得到地下水污染過程的2.5維可視化成像圖。
[0017]2、本申請的箱體的前壁上設(shè)有取樣孔，可便于測量人員對箱體內(nèi)的水體取樣進(jìn)行物理化學(xué)分析進(jìn)一步驗(yàn)證電阻率成像技術(shù)最終得到結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0018]3、在試驗(yàn)過程中可通過補(bǔ)給水位調(diào)節(jié)管和排泄水位調(diào)節(jié)管調(diào)節(jié)補(bǔ)給水位和排泄水位的高度，以控制箱體內(nèi)的水流速度。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明最佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明最佳實(shí)施例的水位觀測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中:1、箱體；2、水體補(bǔ)給區(qū)；21、補(bǔ)給孔；22、補(bǔ)給水位調(diào)節(jié)管；3、水體排泄區(qū)；31、排泄孔；32、排泄水位調(diào)節(jié)管；4、水位觀測孔；41、取樣孔；5、污染物投放裝置；6、測量電極；61、多芯線纜；7、多路電極轉(zhuǎn)換器；71、多功能數(shù)字直流激電儀；72、上位機(jī)；8、導(dǎo)流管；
9、觀測管支架；91、水位觀測管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0022]如圖1所示的地下水污染動態(tài)監(jiān)測的成像試驗(yàn)系統(tǒng)，如圖1所示的一種地下水污染動態(tài)監(jiān)測的成像試驗(yàn)系統(tǒng)，包括地下水污染模擬系統(tǒng)和電阻率成像系統(tǒng)。
[0023]其中，上述地下水污染模擬系統(tǒng)包括用于盛裝砂樣的箱體1，設(shè)置在箱體1的左端部的水體補(bǔ)給區(qū)2，以及設(shè)置在箱體1的右端部的水體排泄區(qū)3 ;水體補(bǔ)給區(qū)2設(shè)有補(bǔ)給孔21和補(bǔ)給水位調(diào)節(jié)管22，水體排泄區(qū)3設(shè)有排泄孔31和排泄水位調(diào)節(jié)管32。試驗(yàn)過程中自來水由補(bǔ)給孔21進(jìn)入箱體1中，流經(jīng)箱體1內(nèi)的砂樣徑流區(qū)再由排泄孔31排出箱體1夕卜。試驗(yàn)過程中還可通過補(bǔ)給水位調(diào)節(jié)管22和排泄水位調(diào)節(jié)管32調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)箱體1內(nèi)水位高度，以控制箱體1內(nèi)的水流速度。
[0024]上述箱體1的底部設(shè)有水位觀測孔4，通過導(dǎo)