一種非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，屬于地下水探測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地下水中溶質(zhì)的迀移過程也被稱為溶質(zhì)運移。溶解在地下水中的溶質(zhì)通過兩種方式迀移。彌散導致溶質(zhì)沿著濃度梯度方向運動——也就是說，從濃度高的地方向濃度低的地方迀移，這種迀移即使在地下水不流動的情況下也能發(fā)生，同時也是低滲透性地質(zhì)材料中物質(zhì)迀移的主要因素。溶質(zhì)也通過對流方程來迀移。當流動的地下水攜帶著溶解的溶質(zhì)就會發(fā)生對流迀移。在幾個孔隙直徑的尺度上，地下水會以不同的速度平行于流線而運動，取決于孔隙尺寸。這導致溶質(zhì)污染羽沿著流線方向擴展，該過程稱為縱向彌散。當流線沿著礦物顆粒分叉時溶質(zhì)污染羽也會橫向擴展，該過程稱為橫向彌散。在實驗室圓筒尺度上，污染物通過均勻多孔介質(zhì)的運動能夠用對流一彌散方程來描述，該方程說明了對流、擴散和孔隙尺度的彌散。在飽和介質(zhì)溶質(zhì)運移的過程中，其運移表現(xiàn)形式通常與多孔介質(zhì)、流體自身特性有關(guān)，因此其表現(xiàn)形式是多種多樣的。如何在實驗室內(nèi)有效控制與運移表現(xiàn)形式相關(guān)的特性以及觀測是十分重要的問題，解決該問題可以更客觀地了解飽和介質(zhì)溶質(zhì)運移的機理。近年來，隨著人們對地下水污染問題的極大關(guān)注，研究人員在物質(zhì)迀移理論上做了大量的工作，部分實驗研究限定在一維尺度上，而且對于溶質(zhì)進入飽和介質(zhì)時的點源侵入問題難以得到解決。因此，開發(fā)一種在圓筒尺度上的非點源侵入的溶質(zhì)運移試驗裝置具有重大的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，設計新穎、結(jié)構(gòu)簡單，極大提高準確性。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:包括多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和流速控制系統(tǒng);其中，
所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型，通過導流管與流速控制系統(tǒng)相連，并由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集溶液時間一濃度數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):用于采集在多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型中運移后的溶液時間一濃度數(shù)據(jù)并存儲；
流速控制系統(tǒng):用于控制供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型中液相的注入速率。
[0005]所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型包括進水空腔、多孔介質(zhì)容器，進水空腔和多孔介質(zhì)容器為直徑相同的中空圓柱體結(jié)構(gòu)，進水空腔和多孔介質(zhì)容器腔體各自密封，進水空腔與多孔介質(zhì)容器之間通過緊固裝置連接并緊固。
[0006]所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:所述進水空腔包括圓柱形的側(cè)壁、用于封閉的頂板和底板;所述進水空腔頂部開設有流體進口和循環(huán)出口，進水空腔頂部還設置有用于實現(xiàn)儲水與釋水功能的旋柄;進水空腔內(nèi)部設置圓形孔板，圓形孔板與旋柄之間通過傳力桿聯(lián)接，實現(xiàn)對旋柄施加扭力轉(zhuǎn)動圓形孔板；圓形孔板和底板上開設透水孔，底板外側(cè)設置緊固裝置，將進水空腔與多孔介質(zhì)容器連接并緊固。
[0007]所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:圓形孔板/底板上透水孔的形狀為扇形，且透水孔面積之和小于圓形孔板/底板面積的一半;所述圓形孔板覆設在底板上，通過轉(zhuǎn)動圓形孔板調(diào)整底板透水孔中流水截面大小。
[0008]所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:所述多孔介質(zhì)容器頂部開設有與進水空腔相連通的開口，多孔介質(zhì)容器底部開設流體出口；多孔介質(zhì)容器的側(cè)壁及底部分別開設一號測壓管孔和二號測壓管孔，分別用于安裝一號測壓管和二號測壓管，測定溶液進入與離開多孔介質(zhì)容器的水頭，一號測壓管和二號測壓管的進水端設置濾網(wǎng)，另一端固定;作為優(yōu)選方案，二號測壓管孔設置在多孔介質(zhì)容器底部的中心位置，多孔介質(zhì)容器底部開設四個流體出口，呈十字形均勻布置在二號測壓管孔周圍。
[0009]所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:還包括置放裝置，置放裝置包括三腳架以及架設于三腳架之上的承臺，用于支撐和固定所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型。
[0010]所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括分光光度計、液體收集器、監(jiān)視器、一號測壓管、二號測壓管和計算機，液體收集器中采集的試樣通過分光光度計檢測，分光光度計通過存儲介質(zhì)與計算機、監(jiān)視器相連。
[0011]所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:所述流速控制系統(tǒng)包括儲液箱和蠕動栗，蠕動栗與多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型之間設有閥門，蠕動栗用于將液體從儲液箱供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型。
[0012]作為優(yōu)選方案，所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:所述進水空腔和多孔介質(zhì)容器的材質(zhì)為有機玻璃。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述的非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，其特征在于:所述流體進口、循環(huán)出口、流體出口、一號測壓管孔和二號測壓管孔均安裝有相配合的密封接頭。
[0014]有益效果:本發(fā)明提供的一種非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，在流速控制系統(tǒng)啟動后，計算機內(nèi)部計時系統(tǒng)同時啟動，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開啟準備采集狀態(tài)，實現(xiàn)了較好的數(shù)字化信息采集;多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型進水空腔的設計，以保證調(diào)控溶液濃度和溶質(zhì)非點源侵入的作用;本實驗裝置流速控制系統(tǒng)中使用的是恒流量栗，通過設定蠕動栗轉(zhuǎn)速可以保證恒定的流量注入多功能人工柱狀介質(zhì)模型;本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型組合形式多樣，可填充多種多孔介質(zhì)，例如:多孔介質(zhì)可以是原狀土、砂，也可以是自然相對規(guī)則的人工介質(zhì)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為進水空腔和多孔介質(zhì)容器的裝配示意圖；
圖3為進水空腔剖面圖； 圖4為進水空腔底板的示意圖；
圖5為進水空腔中圓形孔板的示意圖；
圖6為多孔介質(zhì)容器剖面圖；
圖7為多孔介質(zhì)容器的俯視圖；
圖8為多孔介質(zhì)容器的底部示意圖；
圖中:進水空腔1、多孔介質(zhì)容器2、置放裝置3、液體收集器4、計算機5、分光光度計6、監(jiān)視器7、儲液箱8、蠕動栗9、閥門10、旋柄11、緊固裝置12、一號測壓管13、二號測壓管14、流體進口 15、循環(huán)出口 16、流體出口 17、底板18、圓形孔板19。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0017]如圖1至圖2所示，一種非點源侵入的溶質(zhì)運移實驗裝置，包括多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和流速控制系統(tǒng)。所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型，通過導流管與流速控制系統(tǒng)相連，并由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集溶液時間一濃度數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):用于采集在多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型中運移后的溶液時間一濃度數(shù)據(jù)并存儲;流速控制系統(tǒng):用于控制供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型中液相的注入速率。
[0018]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括分光光度計6、液體收集器4、監(jiān)視器7、一號測壓管13、二號測壓管14和計算機5，液體收集器中采集的試樣通過分光光度計檢測，分光光度計5通過存儲介質(zhì)與計算機5、監(jiān)視器7相連。
[0019]所述流速控制系統(tǒng)包括儲液箱8和蠕動栗9，蠕動栗與多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型之間設有閥門10，蠕動栗用于將液體從儲液箱8供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型。
[0020]如圖2所示，所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質(zhì)模型，包括進水空腔1、多孔介質(zhì)容器2，進水空腔I和多孔介質(zhì)容器2通過置放裝置3支撐和固定，進水空腔I與多孔介質(zhì)容器2為直徑相同的空心圓柱，進水空腔和多孔介質(zhì)容器腔體各自密封，兩者呈直線對接并用緊固裝置12連接;所述置放裝置3包