CN103353515B - 一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，包括主架装置、污染源控制箱装置、污染区装置、净化区装置、渗透反应区装置及前后玻璃挡板装置，其特征在于：所述的主架装置包括左右侧护板及上下固定装置；所述的污染源控制箱装置位于污染区装置中，污染源控制箱在污染区中可上下左右移动；所述的污染区装置包括注水系统、污染指标观测系统；所述的净化区装置包括水位量测系统、净化指标观测系统；所述的渗透反应区装置包括左渗透墙板、右渗透墙板及紧固螺栓；所述的前后玻璃挡板装置为钢化玻璃板。本发明装置设计合理、模拟精确、投资少及便于操作，再现了地下水污染及治理修复过程，促进了渗透反应材料的选取，保证了地下水污染治理修复的效果。

Description

一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置

技术领域

本发明涉及一种地下水污染治理修复实验装置，特别涉及到地下水污染控制的相似模拟实验装置，属于实验仪器设备领域。

背景技术

渗透反应墙技术灵活性大，修复效果明显，污染物去除率高，在地下水污染修复中得到了推广和应用。但随着不同污染源类型的出现及地下水污染状态的差异，确定渗透反应材料的组成、配比及渗透反应墙位置、大小难度加大。同时，在实际工程中进行试验需要大量的人力、物力，且试验周期长，渗透反应墙长期运行的稳定性和有效性难以保证。

而相似模拟实验做为对复杂工程环境再现的一种重要科学研究手段，在地下水污染防治修复中还处于探索阶段，采用相似模拟实验技术可以有效克服实际工程试验中的不足。而现有相似模拟装置结构简单，操作灵活性差，仅用于模拟渗透反应材料的修复效果，不能进行三区(污染区、净化区与渗透反应区)的划分与实现渗透反应墙、污染源位置变化及地下水流特征模拟等问题，与实际工程应用相差甚远，且实验精度低、效果差。

基于再现渗透反应墙技术条件下的地下水流特征，克服工程实际操作中的难度与现有相似模拟实验中的不足，提出一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，通过对污染源控制箱位置高低、容积大小及三区(污染区、净化区与渗透反应区)范围的确定，用于精确复原与再现地下水污染及治理修复过程，可以模拟地下水赋存条件、地下水污染运移规律、渗透反应材料选取及其修复效果，为工程实践的可行性提供技术支撑。

发明内容

本发明针对实际渗透反应材料选取困难、耗资大、周期长与相似模拟实验中不能实现三维、三区(污染区、净化区与渗透反应区)及地下水流特征等精确模拟的不足，提出一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置。该装置具有设计合理、模拟精确、投资少、周期短及便于操作的特点，不仅再现了地下水污染及治理修复过程，而且促进了渗透反应材料的合理选取，为地下水污染控制提供了依据。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，包括主架装置、污染源控制箱装置、污染区装置、净化区装置、渗透反应区装置及前后玻璃挡板装置，其特征在于：所述的主架装置包括左右侧护板及上下固定装置；所述的污染源控制箱装置位于污染区装置中，污染源控制箱在污染区中可上下左右移动；所述的污染区装置包括注水系统、污染指标观测系统，并与左侧护板相接，且左侧护板上下端分别与上固定装置、下固定装置搭接紧固；所述的净化区装置包括水位量测系统、净化指标观测系统，并与右侧护板相接，且右侧护板上下端分别与上固定装置、下固定装置搭接紧固；所述的渗透反应区装置包括左渗透墙板、右渗透墙板及紧固螺栓；所述的前后玻璃挡板装置为钢化玻璃板，通过螺栓、黄油与左侧护板、右侧护板、左渗透墙板和右渗透墙板紧固。

进一步，所述的上下固定装置分别为上固定装置和下固定装置，上固定装置顶端固定梁上设有两排开孔，两端设有直角挡板与固定螺孔，通过螺栓和左侧护板、右侧护板相接。下固定装置包括底固定梁、底座横梁、底座及拉杆，底座横梁两端设置污染水渗漏皿、净化水渗漏皿。

进一步，所述的污染源控制箱装置包括侧滑动格栅板、底滑动格栅板及相接主架装置部分。侧滑动格栅板通过螺栓分别与上部顶端固定梁、下部底滑动格栅板相接，底滑动格栅板通过螺栓分别与侧滑动格栅板、左侧护板相接，污染源控制箱位置高低及容积大小可通过调节侧滑动格栅板、底滑动格栅板移动、紧固来实现。

进一步，所述的污染区装置主要为布置污染源控制箱及污染区地质相似装填材料，污染区装置注水系统包括注水玻璃管、注水压力表、清污孔及上位密封塞，污染指标观测系统包括污染指标量测仪、污染物抽取孔、左流速阀、污染水排放孔及左密封塞。

进一步，所述的净化区装置水位量测系统包括水位指示管与水位刻度计，净化指标观测系统包括净化指标量测仪、净化物抽取孔、右流速阀，净化水排放孔及右密封塞。

进一步，所述的渗透反应区装置的左渗透墙板、右渗透墙板均为带孔钢板，左渗透墙板与右渗透墙板之间的距离可通过顶端固定梁、底固定梁间的螺栓位置进行调节，以实现渗透反应材料装填的精确模拟。

进一步，所述的前后玻璃挡板装置为钢化玻璃板，钢化玻璃板之间通过密封条密封，钢化玻璃板与左侧护板、右侧护板、左渗透墙板及右渗透墙板通过黄油密封，两端采用短螺栓进行紧固。

本发明的优点和有益效果是：采用可移动污染源控制箱、可调节左右渗透墙板装置及三维相似模拟实验技术，实现了复杂地下水污染治理修复工程相似模拟的精确再现，较好地满足了地下水不同污染源类型、不同污染区状态及渗透反应材料选取与量化的相似模拟实验需要。本发明具有设计合理、模拟精确、投资少、周期短及利于操作的特点，不仅再现了地下水污染及治理修复过程，而且促进了渗透反应材料的选取，为地下水污染控制参数的合理确定提供了依据。

附图说明

图1是实现本发明一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置主视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

图中：1为长螺栓；2为胶塞；3为侧滑动格栅板；4为污染源控制箱；5为底滑动格栅板；6为左紧固卡；7为短螺栓；8为注水玻璃管；9为密封条；10为竖向螺孔；11为污染区；12为左侧护板；13为注水压力表；14为清污孔；15为上位密封塞；16为钢化玻璃板；17为污染指标量测仪；18为污染物抽取孔；19为左密封塞；20为左流速阀；21为污染水排放孔；22为污染水渗漏皿；23为底座横梁；24为顶端固定梁；25为上紧固螺栓；26为水位刻度计；27为水位指示管；28为右紧固卡；29为右渗透墙板；30为左渗透墙板；31为渗透反应区；32为右侧护板；33为净化区；34为下紧固螺栓；35为底固定梁；36为净化指标量测仪；37为横向螺孔；38为净化物抽取孔；39为右密封塞；40为右流速阀；41为净化水排放孔；42为净化水渗漏皿；43为拉杆；44为底座。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的描述。

本发明提供了一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置。

如图1所示，本发明装置由长螺栓1、胶塞2、侧滑动格栅板3、污染源控制箱4、底滑动格栅板5、左紧固卡6、短螺栓7、注水玻璃管8、密封条9、竖向螺孔10、左侧护板12、注水压力表13、清污孔14、上位密封塞15、钢化玻璃板16、污染指标量测仪17、污染物抽取孔18、左密封塞19、左流速阀20、污染水排放孔21、污染水渗漏皿22、底座横梁23、顶端固定梁24、上紧固螺栓25、水位刻度计26、水位指示管27、右紧固卡28、右渗透墙板29、左渗透墙板30、右侧护板32、下紧固螺栓34、底固定梁35、净化指标量测仪36、横向螺孔37、净化物抽取孔38、右密封塞39、右流速阀40、净化水排放孔41、净化水渗漏皿42、拉杆43、底座44组成。

主架装置由左侧护板12、右侧护板32、顶端固定梁24、底固定梁35、底座横梁23、底座44及拉杆43组成，顶端固定梁24通过上紧固螺栓25与左侧护板12、右侧护板32的上部相接，是本装置相似材料模拟及实验过程分析的主区域。

污染源控制箱4位于污染区11装置中，底滑动格栅板5左右端通过短螺栓7分别与左侧护板12上部及侧滑动格栅板3下部相接，侧滑动格栅板3上部与顶端固定梁24通过长螺栓1相接，污染源位置高低及容积大小通过侧滑动格栅板3、底滑动格栅板5、左侧护板12及顶端固定梁24之间相接的长螺栓1与短螺栓7的移动、紧固来实现。

污染区11装置主要由注水玻璃管8、注水压力表13、清污孔14、上位密封塞15、污染指标量测仪17、污染物抽取孔18、左密封塞19、左流速阀20、污染水排放孔21及左侧护板12、底固定梁35、左渗透墙板30所围成的区域构成，是布置污染源控制箱及污染区地质相似装填材料的场所。注水玻璃管8通过左紧固卡6与左侧护板12紧固，并通过胶塞2与外部水源管路相接，通过注水压力表13实现污染区水流特征的模拟。

净化区33装置主要由水位指示管27、水位刻度计26、净化指标量测仪36、净化物抽取孔38、右流速阀40，净化水排放孔41、右密封塞39及右侧护板32、底固定梁35、右渗透墙板29所围成的区域构成，是治理修复观测的区域。水位刻度计26安装于水位指示管27左侧，水位指示管27通过右紧固卡28与右侧护板32进行紧固，地下水位的高低通过水位刻度计26进行观测，并通过注水系统进行初始水位控制。

渗透反应区31主要由左渗透墙板30、右渗透墙板29及相接主架装置构件组成，左右渗透墙板为均匀密布带孔钢板。左渗透墙板30、右渗透墙板29的上下部分别通过上紧固螺栓25、下紧固螺栓34与顶端固定梁24、底固定梁35相接，通过移动左右渗透墙板可改变渗透反应区31的位置及大小，以实现渗透反应材料装填的精确模拟。

前后玻璃挡板装置均为钢化玻璃板16，下部钢化玻璃板16左右两端及下部均通过螺栓与左右侧护板竖向螺孔10、横向螺孔37进行紧固，钢化玻璃板16之间均通过密封条9进行密封，防止模拟材料中水流的渗漏。钢化玻璃板16从主架两面下部到上部依次紧固，每固定两面钢化玻璃板16，分别在污染区、净化区及渗透反应区装填一次地质相似材料、渗透反应相似材料，直到满足相似模拟装填要求。

地质相似材料、渗透反应相似材料装填完成后，分别拧紧上位密封塞15、左密封塞19、右密封塞39、左流速阀20及右流速阀40，通过注水系统及调整注水压力对相似材料装填区进行注水，当水位指示管27出现水位时，利用水位刻度计26观察水位，直到满足相似水位要求。

最后根据预留污染源控制箱空间及位置进行污染源相似材料的装填，完成实验的所有相似材料装填及水位控制环节。同时，根据设定的时间间隔分别对污染区指标及净化区指标进行观测与处理。

本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述，而是根据权利要求加以限定。

Claims (7)

1.一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，包括主架装置、污染源控制箱装置、污染区装置、净化区装置、渗透反应区装置及前后玻璃挡板装置，其特征在于：所述的主架装置包括左右侧护板及上下固定装置；所述的污染源控制箱装置位于污染区装置中，包括侧滑动格栅板、底滑动格栅板及相接主架装置部分；所述的污染区装置包括注水系统、污染指标观测系统；所述的净化区装置包括水位量测系统、净化指标观测系统；所述的渗透反应区装置包括左渗透墙板、右渗透墙板及紧固螺栓；所述的前后玻璃挡板装置为钢化玻璃板。

2.根据权利要求1所述一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，其特征在于：上固定装置顶端固定梁上设有两排开孔，两端设有直角挡板与固定螺孔，通过螺栓和左侧护板、右侧护板相接，下固定装置包括底固定梁、底座横梁、底座及拉杆，底座横梁两端设置污染水渗漏皿、净化水渗漏皿。

3.根据权利要求1所述一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，其特征在于：侧滑动格栅板通过螺栓分别与上部顶端固定梁、下部底滑动格栅板相接，底滑动格栅板通过螺栓分别与侧滑动格栅板、左侧护板相接，污染源控制箱位置高低及容积大小可通过调节侧滑动格栅板、底滑动格栅板移动、紧固来实现。

4.根据权利要求1所述一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，其特征在于：污染区装置主要为布置污染源控制箱及污染区地质相似装填材料，污染区装置注水系统包括注水玻璃管、注水压力表、清污孔及上位密封塞，污染指标观测系统包括污染指标量测仪、污染物抽取孔、左流速阀、污染水排放孔及左密封塞。

5.根据权利要求1所述一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，其特征在于：净化区装置水位量测系统包括水位指示管与水位刻度计，净化指标观测系统包括净化指标量测仪、净化物抽取孔、右流速阀，净化水排放孔及右密封塞。

6.根据权利要求1所述一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，其特征在于：渗透反应区装置的左渗透墙板、右渗透墙板均为带孔钢板，渗透反应区位置及大小可通过顶端固定梁、底固定梁间的螺栓进行调节，以实现渗透反应材料装填的精确模拟。

7.根据权利要求1所述一种地下水污染治理修复三维相似模拟实验装置，其特征在于：前后玻璃挡板为钢化玻璃板，钢化玻璃板之间通过密封条密封，钢化玻璃板与左侧护板、右侧护板、左渗透墙板及右渗透墙板之间通过黄油密封，两端采用短螺栓进行紧固。