地下水一类边界砂槽试验装置

摘要

本发明公开了一种地下水一类边界砂槽试验装置，包括有水槽、蓄水池，水槽内设有两块隔板将水槽分为槽首、槽身和槽尾，所述槽首与槽身之间的隔板开有一窄缝进水口，槽身与槽尾之间的隔板上开有多个水孔，两隔板的内侧面均设有过滤网；槽首和槽尾的上端分别连通有进水管，下端分别连通有出水管，进水管、出水管的另一端都与蓄水池连通；槽首和槽尾上还分别通过软管连通有水位调节槽，水位调节槽可上、下自由移动安装，软管上连通有回水管，回水管的另一端与蓄水池连通；槽身的底部开有多个孔，孔连接有测压管。本发明结构设计简单，但可以对多孔介质中渗流场进行实时测量，同时便于进行现场安装试验，操作灵活方便，且实验结果的精确度高。

权利要求

1.一种地下水一类边界砂槽试验装置，包括有水槽、蓄水池，其特征在于：所述的水槽内设有两块隔板将水槽分为槽首、槽身和槽尾，所述槽首与槽身之间的隔板为窄缝隔板，窄缝隔板上开有一窄缝进水口，窄缝进水口处安装有止水插槽，所述槽身与槽尾之间的隔板为孔式隔板，孔式隔板上开有多个水孔，所述窄缝隔板和孔式隔板的内侧面均设有过滤网；

所述的槽首和槽尾的上端分别连通有进水管，槽首和槽尾的下端分别连通有出水管，所述进水管、出水管的另一端都与蓄水池连通，所述槽首的进水管上安装有闸阀，所述槽尾的出水管上安装有流量计；所述的槽首和槽尾上还分别通过软管连通有水位调节槽，所述的水位调节槽可上、下自由移动安装，所述的软管上连通有回水管，回水管的另一端与蓄水池连通；所述槽身的底部开有多个孔，所述的孔连接有测压管；所述槽身内在窄缝进水口处设有示踪剂投放点。

2.根据权利要求1所述的一种地下水一类边界砂槽试验装置，其特征在于：所述两进水管与一总进水管相连通，总进水管上安装有水泵；所述两出水管与一总出水管连通，所述两出水管上分别安装有闸阀。

3.根据权利要求1所述的一种地下水一类边界砂槽试验装置，其特征在于：所述的窄缝隔板是由多个板块组装的，其中一个板块上开有窄缝进水口，可根据需要将带有窄缝进口的板块安置在任一位置。

4.根据权利要求1所述的一种地下水一类边界砂槽试验装置，其特征在于：所述的过滤网采用不锈钢过滤网。

5.根据权利要求1所述的一种地下水一类边界砂槽试验装置，其特征在于：所述孔式隔板上的多个水孔均匀排布。

6.根据权利要求1所述的一种地下水一类边界砂槽试验装置，其特征在于：所述槽身的外部设有正对槽身的摄像机和照相机。

说明书

地下水一类边界砂槽试验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种砂槽实验装置，主要是一种地下水一类边界砂槽试验装置。

背景技术

[0002] 由于涉及到潜水面的未知性，一类边界附近地下水运动规律一直是地下水动力学学科中的一个难点，关于非饱和地下水运动的研究一直未停。解决上述问题一般使用解析法、数值法和模拟法，对于简单的条件情况的渗流问题可以用现有的解析法进行求解，对于较复杂的地质条件的渗流问题只能用数值法和模拟法解决。模拟法可以再现渗流动态和过程，而且可以检验基本理论和观测渗流过程出现的物理现象，是科学工作者不可或缺的研究手段。现有模拟法研究非饱和地下水运动最主要的方法为是砂槽模拟，现有的砂槽实验装置都只能模拟一类边界对多孔介质影响的整体效果，而不能观测到某一高度位置上的边界进水对流场的影响。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种地下水一类边界砂槽试验装置，其可以对多孔介质中渗流场进行实时测量，同时便于进行现场安装试验，操作灵活方便。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0005] 一种地下水一类边界砂槽试验装置，包括有水槽、蓄水池，所述的水槽内设有两块隔板将水槽分为槽首、槽身和槽尾，所述槽首与槽身之间的隔板为窄缝隔板，窄缝隔板上开有一窄缝进水口，窄缝进水口处安装有止水插槽，所述槽身与槽尾之间的隔板为孔式隔板，孔式隔板上开有多个水孔，所述窄缝隔板和孔式隔板的内侧面均设有过滤网；所述的槽首和槽尾的上端分别连通有进水管，槽首和槽尾的下端分别连通有出水管，所述进水管、出水管的另一端都与蓄水池连通，所述槽首的进水管上安装有闸阀，所述槽尾的出水管上安装有流量计；所述的槽首和槽尾上还分别通过软管连通有水位调节槽，所述的水位调节槽可上、下自由移动安装，所述的软管上连通有回水管，回水管的另一端与蓄水池连通；所述槽身的底部开有多个孔，所述的孔连接有测压管；所述槽身内在窄缝进水口处设有示踪剂投放点。

[0006] 所述两进水管与一总进水管相连通，总进水管上安装有水泵；所述两出水管与一总出水管连通，所述两出水管上分别安装有闸阀。

[0007] 所述的窄缝隔板是由多个板块组装的，其中一个板块上开有窄缝进水口，可根据需要将带有窄缝进口的板块安置在任一位置。

[0008] 所述的过滤网采用不锈钢过滤网。

[0009] 所述孔式隔板上的多个水孔均匀排布。

[0010] 所述槽身的正前方设有摄像机和照相机。

[0011] 本发明中槽首可以快速调节砂槽进水水位，并维持水位不变；槽身可填充不同粒径的介质，槽身进水的窄缝进水口可根据需要调节不同高度；槽尾可以快速调节砂槽出水水位，并维持水位不变；蓄水池可以提供实验用水，并收集出水及回去进行循环利用；

[0012] 本发明中整个水槽的槽体由有机玻璃粘制。通过调节使槽首水位调节槽的水位高于槽尾水位调节槽的水位，使在槽身填充的介质中形成水力梯度，使得水经槽首进入槽身介质，从槽尾流出，模拟地下水的运动，在槽身进水的窄缝进水口处设示踪剂投放点，即可观测不同时刻、不同边界条件下潜水的流态。

[0013] 本发明的操作步骤是：

[0014] 在槽身填充所需粒径的砂样，关闭槽首进水管的闸阀，关闭窄缝进水口的止水插槽，关闭槽尾出水管闸阀。

[0015] 调节槽首水位调节槽的高度和槽尾水位调节槽的高度，使得两水位调节槽的高度一致，蓄水池的水经水泵进入槽尾，至槽身砂样里水位和槽尾水位一致后，回水由槽尾水位调节槽进入蓄水池，槽尾水位调节槽的回水处于稳定状态，槽身和槽尾的水位保持不变。

[0016] 缓慢打开槽首进水管的闸阀，蓄水池的水进入槽首，待槽首水位与槽身一致后，回水经槽首水位调节槽进入蓄水池。

[0017] 打开窄缝进水口的止水卡槽，同时打开槽尾出水管闸阀。

[0018] 待槽身水位稳定后，放置示踪剂。

[0019] 拍摄示踪剂运移情况，记录槽身的测压计水位，记录槽尾出水流量计水量数据。

[0020] 本发明实验水槽的槽体为透明材料制成，方便对槽内水位的变化过程的观察，也方便摄像机和照相机对渗流过程的拍摄记录；窄缝隔板可以根据不同的需求调节窄缝的高度，来设计不同的进水条件，研究不同高度窄缝进水对流场的变化，进一步研究一类边界附近潜水的渗流规律；槽身底部连接测压计，可在实验过程中实时记录水位；采用摄像机和照相机对实验过程进行全程记录，可以精确辨别和分析渗流的发展特征，并能反复的对实验现象进行分析，提高实验结果的精确度。

[0021] 本发明的优点是：

[0022] 本发明结构设计简单，但可以对多孔介质中渗流场进行实时测量，同时便于进行现场安装试验，操作灵活方便。

附图说明

[0023] 图1为本发明的结构示意图。

[0024] 图2为本发明中窄缝隔板的结构示意图。

[0025] 图3为窄缝隔板上止水插槽部分的结构示意图

[0026] 图4为本发明中孔式隔板的结构示意图。

具体实施方式

[0027] 参见图1，一种地下水一类边界砂槽试验装置，包括有蓄水池4和水槽，所述的水槽内设有两块隔板将水槽分为槽首1、槽身2和槽尾3，所述槽首1与槽身2之间的隔板为窄缝隔板5，窄缝隔板5上开有一窄缝进水口7，窄缝进水口处安装有止水插槽8，所述槽身2与槽尾3之间的隔板为孔式隔板6，孔式隔板6上开有多个水孔9，所述窄缝隔板5和孔式隔板6的内侧面均设有过滤网10；所述的槽首1和槽尾3的上端分别连通有进水管11，槽首1和槽尾3的下端分别连通有出水管12，所述进水管11、出水管12的另一端都与蓄水池4连通，所述槽首1的进水管上安装有闸阀13，所述槽尾3的出水管12上安装有流量计
14；所述的槽首1和槽尾3上还分别通过软管15连通有水位调节槽16，所述的水位调节槽
16可上、下自由移动安装，所述的软管15上连通有回水管17，回水管17的另一端与蓄水池
4连通；所述槽身2的底部开有多个孔18，所述的孔18连接有测压管；所述槽身2内在窄缝进水口处设有示踪剂投放点19。

[0028] 所述两进水管11与一总进水管20相连通，总进水管20上安装有水泵21；所述两出水管12与一总出水管22连通，所述两出水管12上分别安装有闸阀23。

[0029] 所述的窄缝隔板5是由多个板块24组装的，其中一个板块上开有窄缝进水口7，可根据需要将带有窄缝进口的板块安置在任一位置。

[0030] 所述的过滤网10采用不锈钢过滤网。

[0031] 所述孔式隔板6上的多个水孔9均匀排布。

[0032] 本发明中槽首、槽身、槽尾和窄缝隔板、孔式隔板都由厚2.0cm的有机玻璃制成，水位调节槽由厚1.0cm的有机玻璃制成，窄缝隔板由9块宽10.0cm和1块9.0cm的一组有机玻璃板组成，窄缝宽1.0cm；孔式隔板上水孔的尺寸为5×10mm，孔距为5mm，且均匀分布.。

[0033] 槽身高为1.0m、宽0.4m、长1.0m，槽首的尺寸为高1.0m、宽0.4m、长0.2m，槽尾的尺寸为高1.0m、宽0.4m、长0.2m，蓄水池尺寸为长2.0m、宽2.0m。

[0034] 槽身底部每隔5.0cm开孔，孔径为5.0mm，孔用内径5.0mm软管和测压管连接，测压管由内径5.0mm玻璃管制成，测压管外层附有刻度。

[0035] 进水管、出水管和回水管用DN25 U-PVC管制成；水泵采用32FP型塑料耐腐蚀泵 ；闸阀采用U-PVC闸阀。流量计采用DN40电子流量表。