地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型與地下水學(xué)科的滲流有關(guān)，特別與運(yùn)用相似模擬理論，采用物理模型模擬地下水一維滲流的地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀有關(guān)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]地下水在含水層的孔隙中在重力作用下的運(yùn)動(dòng)稱為滲流，在含水層孔隙中運(yùn)動(dòng)的水流質(zhì)點(diǎn)沿一定的軌跡有條不紊的運(yùn)動(dòng)稱為層流，一維流是指地下水在滲流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)只與空間坐標(biāo)的一個(gè)方向有關(guān)。地下水一維流是地下水最常見的滲流類型之一，如地下水在等厚承壓含水層中的運(yùn)動(dòng)。
[0005]地下水的二維流是地下水在滲流場(chǎng)中任意點(diǎn)的速度變化與空間坐標(biāo)上的二個(gè)方向有關(guān)。
[0006]在自然界地下水的運(yùn)動(dòng)形式主要取決于含水層的幾何形狀、含水層的邊界條件、埋藏條件、含水層的結(jié)構(gòu)等。當(dāng)含水層在地下空間一定范圍內(nèi)厚度相等，透水性各向相同，含水層頂、底板為隔水層，且地下水充滿含水層，則構(gòu)成承壓含水層，地下水在承壓含水層上，下游承壓水頭壓力差的作用下，從高水位向低水位運(yùn)動(dòng)時(shí)就形成了典型的一維流，地下水的這種滲流方式是自然界最常見的一種滲流方式。“地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀”就是以這種滲流方式為模擬對(duì)象研制的實(shí)驗(yàn)儀，儀器以通過承壓含水層上游補(bǔ)給區(qū)至下游排泄區(qū)，縱向水文地質(zhì)剖面為模擬斷面，該斷面可以完整展現(xiàn)地下水一維滲流的狀態(tài)和特征，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)、研究。
[0007]當(dāng)?shù)叵滤植加诘乇硪韵碌谝粋€(gè)含水層，且含水層包氣帶與大氣連通，地下水具自由表面(隨補(bǔ)給量的變化，地下水面可自由上升或下降)，地下水從補(bǔ)給區(qū)(如高水位的地表水體)向排泄區(qū)(如低水位的地表水體，井、泉等)運(yùn)動(dòng)時(shí)，地下水面是傾斜的，地下水除沿水平方向運(yùn)動(dòng)外，還有垂直向下的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)地下水的運(yùn)動(dòng)即為二維流，如自然界潛水含水層中的地下水大部分為二維流。
[0008]在野外天然狀態(tài)下地下水滲流最常見的就是一維流和二維流。
[0009]在人工鉆井取水的情況下，如在一個(gè)面積廣大、均質(zhì)、等厚的承壓含水層中鉆井取水，或在潛水含水層中當(dāng)抽水井中的水位降深相對(duì)于含水層厚度所占的比例較大時(shí)，在以上兩種情況下，在抽水井周圍可形成地下水的三維流，即地下水呈收斂狀流動(dòng)，有兩個(gè)方向的分量，在垂直剖面上又有向下的分量。
[0010]地下水滲流是地下水科學(xué)與工程重要的研究?jī)?nèi)容。在野外實(shí)際工作時(shí)，要了解地下水的滲流狀況，往往需要進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查勘探、或采取物探方法，查清地下水的埋藏深度，地下水流的方向等資料，間接獲取地下水的滲流狀況，研究成本高，直觀性不好，初學(xué)者難以理解。
[0011]【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0012]本實(shí)用新型的目的是為了提供一種能模擬野外地下水一維滲流狀態(tài)，直觀性好，操作方便，造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低，便于教學(xué)、科研的地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀。
[0013]本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的:
[0014]本實(shí)用新型地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀，箱體正面有窗口，箱體內(nèi)面對(duì)窗口處有帶分別垂直于箱體底面且互相平行的透明板和乳白色板的截面形狀為矩形的滲流顯示區(qū)，滲流顯示區(qū)上設(shè)置有下隔水層、上隔水層，滲流顯示區(qū)寬1.0?1.5mm，箱體內(nèi)位于滲流顯示區(qū)上游處依次裝有與滲流顯示區(qū)平行的清水補(bǔ)給槽、示蹤劑補(bǔ)給槽，乳白色板上從上到下設(shè)置有多個(gè)將清水補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透清水孔，乳白色板上從上到下設(shè)置有相對(duì)透清水孔間隔排列的多個(gè)將示蹤劑補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透示蹤劑孔，箱體頂部裝有清水供給箱、示蹤劑供給箱，一端與清水供給箱連通的帶控制閥的清水供給管的另一端伸入清水補(bǔ)給槽中，一端與示蹤劑供給箱連通的帶控制閥的示蹤劑供給管的另一端伸入示蹤劑供給槽中，在箱體內(nèi)滲流顯示區(qū)下游處設(shè)置有泄水槽，乳白色板上從上到下設(shè)置有多個(gè)將泄水槽與滲流顯示區(qū)連通的透水孔，泄水槽底部設(shè)置有泄水孔。
[0015]上述的箱體底部設(shè)置有帶排水孔的排水箱。
[0016]上述的滲流顯示區(qū)寬1.0mm。
[0017]上述的清水供給管、示蹤劑供給管上分別裝有流量觀測(cè)滴管。
[0018]本實(shí)用新型地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀的基本原理是利用水流在狹小空間即滲流顯示區(qū)中運(yùn)動(dòng)與地下水在含水層孔隙中運(yùn)動(dòng)相似的原理，利用狹小空間中液體流動(dòng)與液體通過多孔介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相似性來模擬地下水的一維滲流。
[0019]滲流顯示區(qū)正面采用透明板，便于觀察水流狀態(tài)，背面采用乳白色不透明板，起屏幕作用，使水流狀態(tài)清晰可辨，滲流顯示區(qū)上游背面乳白色板通過透清水孔、透示蹤劑孔分別與清水補(bǔ)給槽和示蹤劑補(bǔ)給槽連通。滲流顯示區(qū)下游背面乳白色板通過透水孔與排水槽連通。滲流顯示區(qū)頂部和底部密封，模擬實(shí)際含水層的隔水頂板和隔水底板。
[0020]平行設(shè)置于滲流顯示區(qū)上游清水補(bǔ)給槽和示蹤劑補(bǔ)給槽組成補(bǔ)給區(qū)。清水補(bǔ)給槽中的清水和示蹤劑補(bǔ)給槽中的示蹤劑分別通過透清水孔、透示蹤劑孔進(jìn)入滲流顯示區(qū)，形成滲透水流。
[0021]設(shè)置于滲流顯示區(qū)乳白色板的下游端的泄水槽和泄水孔組成排泄區(qū)，流經(jīng)滲流顯示區(qū)的滲透水流通過透水孔進(jìn)入泄水槽，再通過泄水孔排出。
[0022]由清水供給箱和示蹤劑供給箱組成供水區(qū)。通過供水流量調(diào)控系統(tǒng)為補(bǔ)給區(qū)提供試驗(yàn)用水。
[0023]由清水供給管、示蹤劑供給管、控制閥流量觀測(cè)滴管組成水流流量調(diào)控系統(tǒng)，可以調(diào)控清水補(bǔ)給槽和示蹤劑補(bǔ)給槽流量的大小，以滿足試驗(yàn)要求。
[0024]箱體可采用乳白色有機(jī)玻璃板焊接而成。
[0025]本實(shí)用新型工作開始前，將清水供給箱和示蹤劑供給箱分別注入清水、示蹤劑，然后打開清水控制閥先將滲流顯示區(qū)注滿清水，并形成穩(wěn)定水流，此時(shí)再緩慢打開示蹤劑控制閥，示蹤劑呈線狀進(jìn)入滲流顯示區(qū)，由于滲流顯示區(qū)水流為層流、穩(wěn)定流狀態(tài)。當(dāng)示蹤劑進(jìn)入滲流顯示區(qū)后示蹤劑質(zhì)點(diǎn)沿一定的軌跡呈有條不紊的線狀運(yùn)動(dòng)，當(dāng)流線流經(jīng)滲流顯示區(qū)時(shí)，即可觀測(cè)地下水一維流狀態(tài)，通過調(diào)控清水流量調(diào)節(jié)水流流速的大小，可以清晰、直觀地模擬地下水一維滲流的過程和動(dòng)態(tài)變化特征，通過滲流顯示區(qū)顯示的地下水水流跡線，分析地下水一維滲流的運(yùn)動(dòng)特征和運(yùn)動(dòng)要素，對(duì)比二維流、三維流的差異。
[0026]本實(shí)用新型能模擬野外地下水一維滲流狀態(tài)，直觀性好，操作方便，造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低，便于教學(xué)、科研。
[0027]【附圖說明】:
[0028]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為圖1的左視圖。
[0030]圖3為圖2中的A向視圖。
[0031]圖4為圖3中的B— B剖視圖。
[0032]圖5為圖3中的C一C剖視圖。
[0033]【具體實(shí)施方式】:
[0034]參見圖1?圖5，本實(shí)施例地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀，箱體I正面有窗口 2。箱體內(nèi)面對(duì)窗口處有帶分別垂直于箱體底面且互相平行的透明板3和乳白色板4的橫截面形狀為矩形的滲流顯示區(qū)5。滲流顯示區(qū)上設(shè)置有下隔水層6、上隔水層7。滲流顯示區(qū)槽寬1.0mm。箱體內(nèi)位于滲流顯示區(qū)上游處依次裝有與滲流顯示區(qū)平行的清水補(bǔ)給槽8、示蹤劑補(bǔ)給槽9。乳白色板上從上到下設(shè)置有多個(gè)將清水補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透清水孔10。乳白色板上從上到下設(shè)置有相對(duì)透清水孔間隔排列的多個(gè)將示蹤劑補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透示蹤劑孔U。箱體頂部裝有清水供給箱12、示蹤劑供給箱13。一端與清水供給箱連通的帶控制閥和清水觀測(cè)滴管14的清水供給管17的另一端伸入清水補(bǔ)給槽中。一端與示蹤劑供給箱連通的帶控制閥和示蹤劑觀測(cè)滴管16的示蹤劑供給管15的另一端伸入示蹤劑供給槽中。在箱體內(nèi)滲流顯示區(qū)下游處設(shè)置有泄水槽18。乳白色板從上到下設(shè)置有多個(gè)將泄水槽上與滲流顯示區(qū)連通的透水孔19。泄水槽底部設(shè)置有泄水孔20。箱體底部設(shè)置有帶排水孔21的排水箱22。
[0035]圖1中序號(hào)23、24、25分別為地下水一維流水流跡線、模擬地表、模擬地表板散層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于箱體正面有窗口，箱體內(nèi)面對(duì)窗口處有帶分別垂直于箱體底面且互相平行的透明板和乳白色板的橫截面形狀為矩形的滲流顯示區(qū)，滲流顯示區(qū)上設(shè)置有下隔水層、上隔水層，滲流顯示區(qū)寬1.0?1.5mm，箱體內(nèi)位于滲流顯示區(qū)上游處依次裝有與滲流顯示區(qū)平行的清水補(bǔ)給槽、示蹤劑補(bǔ)給槽，乳白色板上從上到下設(shè)置有多個(gè)將清水補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透清水孔，乳白色板上從上到下設(shè)置有相對(duì)透清水孔間隔排列的多個(gè)將示蹤劑補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透示蹤劑孔，箱體頂部裝有清水供給箱、示蹤劑供給箱，一端與清水供給箱連通的帶控制閥的清水供給管的另一端伸入清水補(bǔ)給槽中，一端與示蹤劑供給箱連通的帶控制閥的示蹤劑供給管的另一端伸入示蹤劑供給槽中，在箱體內(nèi)滲流顯示區(qū)下游處設(shè)置有泄水槽，乳白色板上從上到下設(shè)置有多個(gè)將泄水槽與滲流顯示區(qū)連通的透水孔，泄水槽底部設(shè)置有泄水孔。
2.如權(quán)利要求1所述的地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于箱體底部設(shè)置有帶排水孔的排水箱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于滲流顯示區(qū)寬1.0mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的地下水一維滲流實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于清水供給管、示蹤劑供給管上分別裝有流量觀測(cè)滴管。
【專利摘要】本實(shí)用新型地下水一維滲流裝置，箱體內(nèi)有帶透明板和乳白色板的滲流顯示區(qū)，滲流顯示區(qū)上有下、上隔水層，箱體內(nèi)位于滲流顯示區(qū)上游處有清水補(bǔ)給槽、示蹤劑補(bǔ)給槽，乳白色板上有多個(gè)將清水補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透清水孔及多個(gè)將示蹤劑補(bǔ)給槽與滲流顯示區(qū)連通的透示蹤劑孔，箱體頂部裝有清水供給箱、示蹤劑供給箱，一端與清水供給箱連通的清水供給管的另一端伸入清水補(bǔ)給槽中，一端與示蹤劑供給箱連通的示蹤劑供給管的另一端伸入示蹤劑供給槽中，在箱體內(nèi)滲流顯示區(qū)下游處有泄水槽，乳白色板上有多個(gè)將泄水槽與滲流顯示區(qū)連通的透水孔。本實(shí)用新型能模擬野外地下水一維滲流狀態(tài)，直觀性好，操作方便。
【IPC分類】G09B23-40
【公開號(hào)】CN204332215
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420852644
【發(fā)明人】楊紹平, 鄒渝, 嚴(yán)容, 邵虹波, 虞修競(jìng)
【申請(qǐng)人】四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日