一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型為一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置。該裝置由控制整個(gè)含水層系統(tǒng)水位的溢流槽、裝有均勻介質(zhì)的松散砂槽、槽體內(nèi)三根不同長(zhǎng)度且?guī)⒖着c松散砂層保持水力聯(lián)系的滲流管道、觀測(cè)孔及出水取樣孔等五部分組成。每根管道進(jìn)水最前端設(shè)有示蹤劑注入管孔及控制閥。利用進(jìn)、出水端溢流槽水位控制模擬槽含水層系統(tǒng)地下流場(chǎng)變化，形成均勻孔隙滲流與管道流的雙重介質(zhì)環(huán)境。試驗(yàn)通過(guò)潛水泵供水，利用自動(dòng)化采集系統(tǒng)記錄含水層水位，從取樣孔定時(shí)采集樣品，通過(guò)示蹤劑濃度曲線特征，獲得潛水(承壓水)巖溶含水層系統(tǒng)中巖溶管道流中示蹤劑濃度變化峰值特征，為查明野外碳酸鹽地區(qū)地下水系統(tǒng)中巖溶通道發(fā)育規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬巖溶地區(qū)承壓巖溶含水層系統(tǒng)中存在巖溶管道試驗(yàn)裝置。采用示蹤試驗(yàn)方法，探查從示蹤劑投入端到出水端之間的均勻的含水層系統(tǒng)介質(zhì)中存在不同尺度及彎曲度的管道發(fā)育情況，為探查礦山巖溶地區(qū)含水層中巖溶通道發(fā)育程度提供重要研宄方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在復(fù)雜巖溶地區(qū)的礦區(qū)，為安全開(kāi)采礦產(chǎn)資源，需要查明碳酸鹽含水層中巖溶通道發(fā)育情況。除常規(guī)水文地質(zhì)勘探方法外，采用野外示蹤試驗(yàn)是一種較有效的間接勘探方法。利用采樣點(diǎn)示蹤劑濃度動(dòng)態(tài)變化特征，可探查從示蹤劑投放點(diǎn)到接收點(diǎn)之間灰?guī)r含水層中裂隙或溶隙通道發(fā)育情況，野外主要從宏觀進(jìn)行測(cè)試分析，為從微觀上研宄其變化規(guī)律，發(fā)明一種基于該條件下的試驗(yàn)?zāi)M裝置，研宄在不同水文地質(zhì)條件下，含水層介質(zhì)中巖溶通道發(fā)育情況，為科學(xué)解釋現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)現(xiàn)象提供很重要的依據(jù)。
[0003]現(xiàn)有裂隙介質(zhì)示蹤試驗(yàn)裝置采用平行板模型，該模型僅限于裂隙水流運(yùn)動(dòng)，不涉及到雙重介質(zhì)巖溶地下水流系統(tǒng)，尤其是均勻介質(zhì)中管道流地下水運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。發(fā)明該綜合試驗(yàn)裝置，對(duì)于水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探方法研宄及巖溶地區(qū)水文地質(zhì)條件分析具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有地下水系統(tǒng)模型不足之處，本實(shí)用新型為一種受邊界控制的雙重介質(zhì)巖溶含水層系統(tǒng)管道流的綜合試驗(yàn)裝置模型，利用示蹤試驗(yàn)方法，解決巖溶含水層系統(tǒng)中巖溶通達(dá)發(fā)育規(guī)律，提供一種有效便捷的試驗(yàn)方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0006]1、一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，其特征在于:該裝置由控制水位的溢流槽、松散砂層模擬槽，槽體內(nèi)帶微孔的滲流管道、觀測(cè)孔及出水取樣孔五種構(gòu)件組成，各部分連接主要為:左端的四個(gè)溢流槽分別與模擬槽及三根滲流管道連接，右邊的溢流槽與模擬槽連接；示蹤劑注入管分別與滲流管道連接；它們之間的水位、水量大小通過(guò)控制閥控制。
[0007]進(jìn)一步地，在每根管道進(jìn)水最前端設(shè)有示蹤劑注入管孔及控制閥。
[0008]2、進(jìn)一步地，模擬槽體上部邊緣為支撐板，上覆橡膠墊，以及有機(jī)玻璃蓋板。
[0009]進(jìn)一步地，三根帶微孔并有纏絲的滲流管道，其類(lèi)型為折曲、彎曲的以及直線等三種，通過(guò)四通與出水管相鏈接，連接處均設(shè)控制閥門(mén)。
[0010]進(jìn)一步地，利用進(jìn)、出水端溢流槽水位控制整個(gè)模擬槽地下水流場(chǎng)，三種類(lèi)型的管道分別采用不同高度溢流槽控制其水位變化。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所有觀測(cè)孔和出水采樣孔均有纏絲包裹。
[0012]本實(shí)用新型一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置的有益效果如下:
[0013]1、本實(shí)用新型模擬槽底部設(shè)有觀測(cè)孔和出水取樣孔，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)和取樣監(jiān)測(cè)。
[0014]2、該裝置除模擬承壓巖溶含水層系統(tǒng)中的管道流示蹤試驗(yàn)外，還可模擬潛水巖溶含水層系統(tǒng)中的管道流示蹤試驗(yàn)。該模型裝置既可模擬單一管道流示蹤試驗(yàn)，也可模擬多分支管道流示蹤試驗(yàn)，具有廣泛推廣與應(yīng)用價(jià)值。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型溢流槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型的模擬槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1_控制溢流槽高度的手柄；2-螺母；3_水位調(diào)節(jié)器；4_溢流箱；5-溢流槽；6_供水箱；7_帶螺紋的支耳；8_回水管；9_螺桿支架；10-進(jìn)水管；11-供水管；12-帶螺紋的支座；13-進(jìn)水閥門(mén)；14_供水閥門(mén)⑴；15_集水槽；16-潛水泵；17-投放示蹤劑孔；18-螺絲孔；19-有機(jī)玻璃蓋板；20_橡膠墊；21_支撐板；22_模擬槽；23_示蹤劑控制閥；24_示蹤劑注入管孔；25_滲流管道(I) ;26_帶閥門(mén)的四通；27_ 二通接頭；28_溢流板；29-帶小孔的緩沖板；30_出水取樣孔；31_管道水位觀測(cè)孔；32_砂層水位觀測(cè)孔；33_裝置支架；34_橡膠管；35_傳感器；36_采集箱；37_電腦；38_出水管；39_出水閥門(mén)；40_溢流管；41-供水閥門(mén)⑵；42_供水閥門(mén)(3) ;43_供水閥門(mén)(4) ;44_滲流管道⑵；45_滲流管道(3) ;46_排水孔；47_滑輪

【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本實(shí)用新型的發(fā)明目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施步驟對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0020]如圖1所示，該裝置由控制水位的溢流槽5、松散砂層模擬槽22，槽體內(nèi)三根帶微孔滲流管道25、44、45，若干個(gè)砂層水位觀測(cè)孔32、管道水位觀測(cè)孔31及出水取樣孔30等五個(gè)部分組成。此外，在每根管道進(jìn)水最前端設(shè)有示蹤劑注入管孔24及控制閥23。三根帶微孔滲流管道通過(guò)四通與出水管相接，連接處均設(shè)閥門(mén)，滲流管道外圍均有纏絲包裹。
[0021]模擬槽體上口邊緣為有機(jī)玻璃支撐板21，并有橡膠墊20，然后用蓋板19密封形成一個(gè)承壓環(huán)境，模擬承壓巖溶含水層系統(tǒng)中管道流示蹤試驗(yàn)。
[0022]溢流槽5包括供水箱6和溢流箱4。溢流槽5上端處設(shè)置水位調(diào)節(jié)器3。水位調(diào)節(jié)器中帶有螺母2、帶螺紋的支耳7、帶螺紋的支座12，調(diào)節(jié)螺桿9 一端依次穿過(guò)螺母、支耳上的螺紋而伸入支座中與之螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)手柄I上下調(diào)節(jié)高度從而控制試驗(yàn)?zāi)Ｐ退弧＠眠M(jìn)、出水端溢流槽水位控制整個(gè)模擬槽的水位，形成一個(gè)地下水滲流環(huán)境，處于滲流環(huán)境中三個(gè)管道采用不同高度溢流槽控制其水位變化。試驗(yàn)中通過(guò)潛水泵16進(jìn)入供水端溢流槽，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中供水的循環(huán)利用，并通過(guò)排水孔46排出裝置中多余的水。
[0023]模擬槽及滲流管道底部設(shè)有若干纏細(xì)絲網(wǎng)的水位觀測(cè)孔，它通過(guò)橡膠管34與水位傳感器相連接，通過(guò)采集箱36接入電腦37，與滲流管道底部纏絲的出水取樣孔30形成一個(gè)完整的觀測(cè)系統(tǒng)。利用自動(dòng)化采集系統(tǒng)記錄試驗(yàn)過(guò)程中含水層水位的變化，并定時(shí)從取樣孔中采集示樣品。
[0024]一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，試驗(yàn)實(shí)施包括以下兩種情況:
[0025](I)單一管道流示蹤試驗(yàn)
[0026]試驗(yàn)前，配制一定濃度示蹤劑，向模擬槽22和三根帶微孔滲流管道25、44、45中裝入砂土，并將滲流管道安裝好，打開(kāi)帶閥門(mén)的四通26控制裂隙管道25的閥門(mén)，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)13、供水閥門(mén)14、供水閥門(mén)41、供水閥門(mén)42、供水閥門(mén)43、出水閥門(mén)39、帶閥門(mén)的四通26和示蹤劑控制閥23。
[0027]試驗(yàn)中，首先打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)13，通過(guò)進(jìn)水管10上水，待供水箱6充滿水后，打開(kāi)供水閥門(mén)14、供水閥門(mén)42分別向?qū)嶒?yàn)槽22和滲流管道25進(jìn)行充水，讓砂土處于飽和狀態(tài)。打開(kāi)出水閥門(mén)39，當(dāng)水位達(dá)到一定高度時(shí)，利用水位調(diào)節(jié)器3調(diào)節(jié)溢流槽5的高度，控制水位。調(diào)節(jié)左、右兩側(cè)溢流槽高度，使得模擬槽及滲流管道內(nèi)的地下水位保持一個(gè)流動(dòng)狀態(tài)。待槽內(nèi)水位穩(wěn)定后，打開(kāi)示蹤劑控制閥23，向示蹤劑注入管24中瞬時(shí)注入示蹤劑。通過(guò)自動(dòng)化采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄試驗(yàn)系統(tǒng)各觀測(cè)孔水位數(shù)據(jù)，同時(shí)從各出水口取樣，并測(cè)定溶液濃度。
[0028](2)多分支管道流示蹤試驗(yàn)
[0029]試驗(yàn)前，向模擬槽22和三根帶微小孔滲流管道25、44、45中裝入砂土，并將滲流管道安裝好，打開(kāi)帶閥門(mén)的四通26上控制滲流管道25、44、45的閥門(mén)，關(guān)閉進(jìn)水閥門(mén)13、供水閥門(mén)14、供水閥門(mén)41、供水閥門(mén)42、供水閥門(mén)43、出水閥門(mén)39、帶閥門(mén)的四通26和示蹤劑控制閥23。
[0030]試驗(yàn)中，首先打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)13，通過(guò)進(jìn)水管10上水，待供水箱6充滿水后，打開(kāi)供水閥門(mén)14、供水閥門(mén)41、供水閥門(mén)42、供水閥門(mén)43分別向?qū)嶒?yàn)槽22和滲流管道25、滲流管道44、滲流管道45進(jìn)行充水，打開(kāi)帶閥門(mén)的四通26上控制滲流管道25、44、45的閥門(mén)，讓砂土處于飽和狀態(tài)。打開(kāi)出水閥門(mén)39，當(dāng)水位達(dá)到一定高度時(shí)，利用水位調(diào)節(jié)器3調(diào)節(jié)溢流槽5的高度，使得模擬槽及滲流管道內(nèi)的地下水位保持一個(gè)流動(dòng)狀態(tài)。待槽內(nèi)水位穩(wěn)定后，打開(kāi)示蹤劑控制閥23，瞬時(shí)注入示蹤劑，實(shí)時(shí)記錄各觀測(cè)孔水位，同時(shí)從各出水口定時(shí)取樣，并測(cè)定溶液濃度。
[0031]上述實(shí)例只說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)結(jié)構(gòu)及方法，凡根據(jù)上述說(shuō)明所作的改進(jìn)或變換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，其特征在于:該裝置由控制水位的溢流槽、松散砂層模擬槽，槽體內(nèi)帶微孔的滲流管道、觀測(cè)孔及出水取樣孔五種構(gòu)件組成，各部分連接主要為:左端的四個(gè)溢流槽分別與模擬槽及三根滲流管道連接，右邊的溢流槽與模擬槽連接；示蹤劑注入管分別與滲流管道連接；它們之間的水位、水量大小通過(guò)控制閥控制。
2.如權(quán)利要求1所述的承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，其特征在于:在每根管道進(jìn)水最前端設(shè)有示蹤劑注入管孔及控制閥。
3.如權(quán)利要求1所述的承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，其特征在于:模擬槽體上部邊緣為支撐板，上覆橡膠墊，以及有機(jī)玻璃蓋板。
4.如權(quán)利要求1所述的承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，其特征在于:三根帶微孔并有纏絲的滲流管道，其類(lèi)型為折曲、彎曲的以及直線等三種，通過(guò)四通與出水管相鏈接，連接處均設(shè)控制閥門(mén)。
5.如權(quán)利要求1所述的承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，其特征在于:利用進(jìn)、出水端溢流槽水位控制整個(gè)模擬槽地下水流場(chǎng)，三種類(lèi)型的管道分別采用不同高度溢流槽控制其水位變化。
6.如權(quán)利要求1所述的承壓巖溶含水層系統(tǒng)的管道流示蹤試驗(yàn)綜合裝置，其特征在于:所有觀測(cè)孔和出水采樣孔均有纏絲包裹。
【文檔編號(hào)】G09B23/40GK204204302SQ201420638379
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】許光泉, 陳麗, 孫豐英 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)