CN106644385B - 一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置及使用方法 - Google Patents
一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106644385B CN106644385B CN201710059339.2A CN201710059339A CN106644385B CN 106644385 B CN106644385 B CN 106644385B CN 201710059339 A CN201710059339 A CN 201710059339A CN 106644385 B CN106644385 B CN 106644385B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- water tank
- tank
- pipeline
- underground
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明公开的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,包括水槽,水槽内从上至下依次有过水层、沉积层和滤砂层,水槽两端分别固定有上游水箱和下游水箱,上下游水箱与过水层的连通处分别设置有消能孔板和尾门装置,上下游水箱的底部之间连通有自循环管道,水槽的下方固定连通有若干地下水箱,地下水箱、上游水箱、下游水箱和过水层的内部均设置有溶质测量装置,地下水箱的底部通过地下水管道通至上游水箱,地下水管道上设置有蠕动泵。使用方法为:向沉积层加入清水至饱和;向供水箱加入溶质;向地表水单元供水至目标水位;打开地表水自循环系统;打开蠕动泵,待地表水单元和地下水单元的溶质浓度恒定;计算水槽的潜流交换量。
Description
技术领域
本发明属于水利工程试验设备技术领域,具体涉及一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,本发明还涉及该地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的使用方法。
背景技术
水槽试验在水力机械、水力学模拟、海洋工程等多种流体力学和渗流问题的研究中广泛应用。潜流带是河流河床内水分饱和的沉积物层,连接着河流水体、沉积物和地下水,潜流带中存在上覆水体与地下水之间物质和能量的交换与过渡,是河流生态系统的重要组成部分。潜流交换是影响河流生态健康的重要物理过程,直接关联着河床区地表水与地下水系统内的营养物质输移、氧补充或碳释放等生物化学反应,对河流的生态健康和理化过程起着关键的调控作用。现有水槽装置多用于地表水入渗与地下水出渗方面的研究,具体分为以下两种情况:地表水自循环水槽,缺点是无法进行地下水模拟试验;地下水出渗试验,缺点是无法形成自循环系统,其溶质、总水量均发生变化,不能真正模拟地表水与地下水潜流交换的瞬态过程。由于潜流交换过程中沉积物孔隙水的各向异性和溶质分布非均一性,导致采用粒子示踪法无法准确溶质浓度,如何进行地表水与地下水自循环耦合研究是目前水槽试验的一个尚未解决的难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,能够同时模拟地表水与地下水潜流交换自循环。
本发明的另一个目的是提供上述地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的使用方法。
本发明所采用的第一种技术方案是:一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,包括长方体的水槽,水槽的底壁均匀开设有若干渗水孔,水槽的下方设置有地下水单元,水槽的内部由底壁向上依次设置有滤砂层和沉积层,滤砂层为400目不锈钢筛网,沉积层为沙砾,沉积层与水槽的顶部形成有过水层,水槽沿长度方向的两端分别固定有上游水箱和下游水箱,上游水箱和下游水箱分别与过水层的两端连通,上游水箱与过水层的连通处设置有消能孔板,下游水箱与过水层的连通处设置有尾门装置,过水层、上游水箱和下游水箱的内部均设置有溶质测量装置,上游水箱的底部连通有自循环管道,自循环管道的另一端连通至下游水箱的底部,自循环管道上依次设置有自循环阀门、水泵和电磁流量计,自循环阀门靠近下游水箱,自循环阀门和水泵之间的自循环管道上连通有供水单元。
本发明第一种技术方案的特点还在于,
地下水单元包括固定在水槽的下方的若干地下水箱,地下水箱的内部均设置有溶质测量装置,地下水箱的底部共同连通有地下水管道,地下水管道的另一端连通至上游水箱,地下水管道上设置有蠕动泵。
供水单元包括供水箱,供水箱上连通有供水管道,供水管道的另一端连通至自循环管道,供水管道上设置有供水阀门。
下游水箱与水槽连接的侧壁还设置有沉砂槽,沉砂槽位于过水层的下方。
水槽的底壁还设置有卸砂漏斗。
尾门装置为帆板门叶片,帆板门叶片的上方设置有帆板门导杆。
溶质测量装置为电导率电极,电导率电极通过导线连接有电导率主机。
本发明所采用的第二种技术方案是,一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的使用方法,采用地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,其结构为:包括长方体的水槽,水槽的底壁均匀开设有若干渗水孔,水槽的下方设置有地下水单元,水槽的内部由底壁向上依次设置有滤砂层和沉积层,滤砂层为400目不锈钢筛网,沉积层为沙砾,沉积层与水槽的顶部形成有过水层,水槽沿长度方向的两端分别固定有上游水箱和下游水箱,上游水箱和下游水箱分别与过水层的两端连通,上游水箱与过水层的连通处设置有消能孔板,下游水箱与过水层的连通处设置有尾门装置,过水层、上游水箱和下游水箱的内部均设置有溶质测量装置,上游水箱的底部连通有自循环管道,自循环管道的另一端连通至下游水箱的底部,自循环管道上依次设置有自循环阀门、水泵和电磁流量计,自循环阀门靠近下游水箱,自循环阀门和水泵之间的自循环管道上连通有供水单元;
地下水单元包括固定在水槽的下方的若干地下水箱,地下水箱的内部均设置有溶质测量装置,地下水箱的底部共同连通有地下水管道,地下水管道的另一端连通至上游水箱,地下水管道上设置有蠕动泵;
供水单元包括供水箱,供水箱上连通有供水管道,供水管道的另一端连通至自循环管道,供水管道上设置有供水阀门,
具体按照以下步骤实施:
步骤1、关闭蠕动泵,向沉积层中加入清水,至水面恰好淹没沉积层且1小时内无下降;
步骤2、向供水箱加入溶质并搅拌均匀;
步骤3、关闭自循环阀门,打开供水阀门,打开水泵,控制尾门装置开度使过水层达到试验目标水位;
步骤4、关闭供水阀门,打开自循环阀门,控制水泵开度至试验目标流速;
步骤5、打开蠕动泵,待上游水箱、过水层、下游水箱和地下水箱的溶质浓度恒定;
步骤6、计算步骤5中打开蠕动泵至上游水箱、过水层、下游水箱和地下水箱的溶质浓度恒定期间内水槽的瞬时潜流交换量。
本发明第二种技术方案的特点还在于,
步骤5中打开蠕动泵使水流沿地下水箱向上游水箱流动,计算步骤5中打开蠕动泵至上游水箱、过水层、下游水箱和地下水箱的溶质浓度恒定期间内的t时刻的潜流交换量QH,潜流交换量QH的计算公式为:
其中,V为地表水总体积,即上游水箱、过水层、下游水箱和自循环管道中的水体总体积;C为t时刻的地表水浓度,即上游水箱、过水层和下游水箱中的溶质测量装置的浓度平均值;QL为t时刻蠕动泵的瞬时流量;C′为t时刻的地下水浓度,即地下水箱中的溶质测量装置的浓度平均值,C0为地表水的初始浓度,在步骤3中打开水泵至水流进入过水层的期间内通过上游水箱中的溶质测量装置测得;VS为沉积物的总体积,θ为沉积物的孔隙率,V′为地下水体积,即地下水箱中的水体总体积。
步骤5中打开蠕动泵使水流沿上游水箱向地下水箱流动,计算步骤5中打开蠕动泵至上游水箱、过水层、下游水箱和地下水箱的溶质浓度恒定期间内的t时刻的潜流交换量QH,潜流交换量QH的计算公式为:
其中,V为地表水总体积,即上游水箱、过水层、下游水箱和自循环管道中的水体总体积;C为t时刻的地表水浓度,即上游水箱、过水层和下游水箱中的溶质测量装置的浓度平均值;QG为t时刻蠕动泵的瞬时流量;C′为t时刻的地下水浓度,即地下水箱中的溶质测量装置的浓度平均值,C0为地表水的初始浓度,在步骤3中打开水泵至水流进入过水层的期间内通过上游水箱中的溶质测量装置测得;VS为沉积物的总体积,θ为沉积物的孔隙率,V′为地下水体积,即地下水箱中的水体总体积。
本发明的有益效果是:本发明的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,通过地表水单元和地下水单元,可同时模拟地表水与地下水潜流交换自循环,在不损失总流量和溶质的情况下完成了地表水与地下水耦合试验;通过电导率仪测定地表水和地下水溶质浓度,从而可以利用钠离子示踪法研究地下水对潜流交换的影响。
附图说明
图1是本发明的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的结构示意图;
图2是图1中的本发明的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的俯视图;
图3是图1中的本发明的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的仰视图;
图4是图1中的本发明的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置中的A-A剖视图。
图中,1.水槽,2.过水层,3.沉积层,4.滤砂层,5.上游水箱,6.下游水箱,7.消能孔板,8.尾门装置,9.自循环管道,10.自循环阀门,11.水泵,12.电磁流量计,13.供水管道,14.供水箱,15.供水阀门,16.地下水箱,17.溶质测量装置,18.地下水管道,19.蠕动泵,20.沉砂槽,21.卸砂漏斗,22.承重墩。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,如图1至图4所示,包括长方体的水槽1,水槽1的底壁均匀开设有若干渗水孔,水槽1的下方设置有地下水单元,水槽1的内部由底壁向上依次设置有滤砂层4和沉积层3,滤砂层4为400目不锈钢筛网,沉积层3为沙砾,沉积层3与水槽1的顶部形成有过水层2,水槽1沿长度方向的两端分别固定有上游水箱5和下游水箱6,上游水箱5和下游水箱6分别与过水层2的两端连通,上游水箱5与过水层2的连通处设置有消能孔板7,下游水箱6与过水层2的连通处设置有尾门装置8,过水层2、上游水箱5和下游水箱6的内部均设置有溶质测量装置17,上游水箱5的底部连通有自循环管道9,自循环管道9的另一端连通至下游水箱6的底部,自循环管道9上依次设置有自循环阀门10、水泵11和电磁流量计12,自循环阀门10靠近下游水箱6,自循环阀门10和水泵11之间的自循环管道9上连通有供水单元。
地下水单元包括固定在水槽1的下方的若干地下水箱16,地下水箱16的内部均设置有溶质测量装置17,地下水箱16的底部共同连通有地下水管道18,地下水管道18的另一端连通至上游水箱5,地下水管道18上设置有蠕动泵19。
供水单元包括供水箱14,供水箱14上连通有供水管道13,供水管道13的另一端连通至自循环管道9,供水管道13上设置有供水阀门15。
下游水箱6与水槽1连接的侧壁还设置有沉砂槽20,沉砂槽20位于过水层2的下方。
水槽1的底壁还设置有卸砂漏斗21。
尾门装置8为帆板门叶片,帆板门叶片的上方设置有帆板门导杆。
溶质测量装置17为电导率电极,电导率电极通过导线连接有电导率主机。
水槽1的底部下方通过钢管连接有承重墩22。
在本实验装置中,地下水单元包括固定在水槽1的下方的5个地下水箱16以及5个地下水箱16中设置的电导率电极、地下水管道18和蠕动泵19;地表水单元包括上游水箱5、下游水箱6和过水层2以及它们中设置的电导率电极和自循环管道9、自循环阀门10、水泵11和电磁流量计12;根据上述结构的地下水单元解决地下水可计量的均匀入渗;通过地表水单元可以解决地表水和地下水在系统内自循环运移;通过布设的电导率电极同时监测地表水与地下水氯化钠浓度的瞬时值,可进一步研究地下蠕动泵19泵入或者抽出工况下对潜流交换量的影响。
通过在带孔的水槽1内部铺设400目不锈钢筛网解决沉积物悬空的问题;通过现有技术中能够拦截水流的帆板门导杆控制帆板门叶片来控制过水层2的水深;地下水箱16为长度1m,宽度0.5m,高度0.1m的不锈钢水箱;蠕动泵19为8通道双向蠕动泵,用来提供地下水单元动力以及计量流经自身的流量;溶质测量装置17为MIK-TDS210电导率仪;水泵11的额定功率45KW扬程7m用来提供地表水单元的循环动力;电磁流量计12的量程0-40L/s用来监测地表水单元的流量从而用来探究地表水流量大小对潜流交换的影响;供水箱14用来为整个系统供水和回水;水槽1的长度、宽度和高度分别为7m、0.5m和1.2m,水槽1的宽度设置0.5m一是为了消除过窄水槽引起的边壁回流的问题,二是方便人对于沉积物的填入和造型操作;上游水箱5和下游水箱6与水槽1连接处均为防水连接;消能孔板7为20mm厚的有机玻璃板,均匀打有96个直径为20mm的孔,消能孔板7能够消能并引导水流稳定进入水槽1;沉积物层3厚70cm;沉砂槽20为3mm厚的不锈钢板,用于防止水槽1内的沙砾进入自循环管道9损坏水泵11;供水管道13和自循环管道9均为直径150mm的PVC管,也可以采用不锈钢管;地下水管道18为直径5mm的透明塑料软管;地下水箱16采用5个长宽高分别为1m,0.5m,0.1m的不锈钢铁箱,采用5个地下水箱16可以使蠕动泵19向沉积层3中更加均匀的抽水和泵水;供水箱14的长宽高分别为2m,1.5m,1.0m。
本发明还提供了采用上述地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的使用方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、关闭蠕动泵19,向沉积层3中加入清水,至水面恰好淹没沉积层3且1小时内无下降;
步骤2、向供水箱14加入溶质并搅拌均匀;
步骤3、关闭自循环阀门10,打开供水阀门15,打开水泵11,控制尾门装置8开度使过水层2达到试验目标水位,在本试验中过水层水位为30cm;
步骤4、关闭供水阀门15,打开自循环阀门10,控制水泵11开度至试验目标流速,在本试验中水泵11的流量控制在为0-20L/s;
步骤5、打开蠕动泵19,待上游水箱5、过水层2、下游水箱6和地下水箱16的溶质浓度恒定;
步骤6、计算步骤5中打开蠕动泵19至上游水箱5、过水层2、下游水箱6和地下水箱16的溶质浓度恒定期间内水槽1的瞬时潜流交换量。
由于本水槽为自循环水槽,试验过程总水量、溶质保持不变,同时存在两组水交换循环:即地表水单元和地下水单元之间的循环,为封闭循环。也就是水流根据蠕动泵19的不同泵水方向分为:由地下水箱16向上游水箱5泵水时的水流方向,沉积层3→地下水箱16→地下水管道18→上游水箱5→过水层2→沉积层3;由上游水箱5向地下水箱16泵水时的水流方向,沉积层3→过水层2→上游水箱5→地下水管道18→地下水箱16→沉积层3,地表水单元和地下水单元之间的循环的流量通过蠕动泵19显示读数。本水槽同时存在另外一组水交换循环,即过水层2与沉积层3之间的潜流交换循环,也分为两个水流方向,沉积层3→过水层2和过水层2→沉积层3。因为总水量、溶质保持不变可推出潜流交换循环也为封闭循环。通过上述间接测量方法来计算潜流交换量。
根据溶质质量守恒公式:
C0V=CV+CSVSθ+C′V′ (1)
(1)中V为地表水总体积,即上游水箱6、过水层2、下游水箱6和自循环管道9中的水体总体积;C为t时刻的地表水浓度,即上游水箱6、过水层2和下游水箱6中的溶质测量装置17的浓度平均值;C′为t时刻的地下水浓度,即地下水箱16中的溶质测量装置17的浓度平均值,C0为地表水的初始浓度,在步骤3中打开水泵11至水流进入过水层2的期间内通过上游水箱6中的溶质测量装置17测得;VS为沉积物的总体积,θ为沉积物的孔隙率,V′为地下水体积,即地下水箱16中的水体总体积;CS为t时刻沉积物中的孔隙水浓度。
以上t时刻为步骤8中打开蠕动泵19至上游水箱5、过水层2、下游水箱6和地下水箱16的溶质浓度恒定期间内的某个时刻。
由公式(1)得出沉积物中的孔隙水浓度CS:
本计算方法通过粒子守恒推导,从而间接得到孔隙水的溶质浓度,进而在实验中分两种实施例研究地下水单元对潜流交换量的影响,并分别得出两种实施例下的瞬时潜流交换量QH:
实施例1:
打开蠕动泵19使水流沿地下水箱16向上游水箱5流动,t时刻地表水中溶质总量m(t):
m(t)=m0+Δmt=CV (3)
(3)中m(t)为t时刻时地表水的溶质的质量;m0=C0V为地表水初始的溶质的质量;Δmt为地表水溶质的质量变化量;C为t时刻时地表水的溶质的浓度。
对公式(3)求积分可得:
(4)中QL为t时刻蠕动泵19的瞬时流量。
对公式(4)求导可得:
整理公式(5)得到潜流交换量QH:
将公式(2)代入公式(6),可得t时刻,潜流交换量QH的计算公式为:
在本实验中,t=0时刻地表水电导率仪测得地表水初始浓度C0为0.2g/L,地表水总体积V为2194L,地下水体积V′为250L,打开蠕动泵19使水流沿地下水箱16向上游水箱5流动。t=120min时刻,蠕动泵19流量QL为0.005L/s,沉积物总体积VS为2450L,沉积物孔隙率θ为0.41,120min时刻测得地下水箱内溶质平均浓度C′为0.031g/L,地表水平均浓度C为0.1694g/L,地表水浓度变化率为-9.87×10-7g/L.s。带入公式(7)可得潜流交换量QH=0.0133613L/s。
实施例2:
打开蠕动泵19使水流沿上游水箱5向地下水箱16流动,t时刻地表水中溶质总量m(t):
m(t)=m0+Δmt=CV (3)
对公式(3)求积分可得:
(8)中QG为t时刻蠕动泵19的瞬时流量。
对公式(8)求导可得:
整理公式(9)得到潜流交换量QH:
将公式(2)代入公式(10),可得t时刻,潜流交换量QH的计算公式为:
Claims (8)
1.一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,其特征在于,包括长方体的水槽(1),水槽(1)的底壁均匀开设有若干渗水孔,水槽(1)的下方设置有地下水单元,水槽(1)的内部由底壁向上依次设置有滤砂层(4)和沉积层(3),滤砂层(4)为400目不锈钢筛网,沉积层(3)为沙砾,沉积层(3)与水槽(1)的顶部形成有过水层(2),水槽(1)沿长度方向的两端分别固定有上游水箱(5)和下游水箱(6),上游水箱(5)和下游水箱(6)分别与过水层(2)的两端连通,上游水箱(5)与过水层(2)的连通处设置有消能孔板(7),下游水箱(6)与过水层(2)的连通处设置有尾门装置(8),过水层(2)、上游水箱(5)和下游水箱(6)的内部均设置有溶质测量装置(17),上游水箱(5)的底部连通有自循环管道(9),自循环管道(9)的另一端连通至下游水箱(6)的底部,自循环管道(9)上依次设置有自循环阀门(10)、水泵(11)和电磁流量计(12),自循环阀门(10)靠近下游水箱(6),自循环阀门(10)和水泵(11)之间的自循环管道(9)上连通有供水单元;
地下水单元包括固定在水槽(1)的下方的若干地下水箱(16),地下水箱(16)的内部均设置有溶质测量装置(17),地下水箱(16)的底部共同连通有地下水管道(18),地下水管道(18)的另一端连通至上游水箱(5),地下水管道(18)上设置有蠕动泵(19);
供水单元包括供水箱(14),供水箱(14)上连通有供水管道(13),供水管道(13)的另一端连通至自循环管道(9),供水管道(13)上设置有供水阀门(15)。
2.如权利要求1所述的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,其特征在于,所述下游水箱(6)与水槽(1)连接的侧壁还设置有沉砂槽(20),沉砂槽(20)位于过水层(2)的下方。
3.如权利要求1所述的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,其特征在于,所述水槽(1)的底壁还设置有卸砂漏斗(21)。
4.如权利要求1所述的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,其特征在于,所述尾门装置(8)为帆板门叶片,帆板门叶片的上方设置有帆板门导杆。
5.如权利要求1所述的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,其特征在于,所述溶质测量装置(17)为电导率电极,电导率电极通过导线连接有电导率主机。
6.一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的使用方法,其特征在于,采用地表水与地下水潜流交换自循环试验装置,其结构为:包括长方体的水槽(1),水槽(1)的底壁均匀开设有若干渗水孔,水槽(1)的下方设置有地下水单元,水槽(1)的内部由底壁向上依次设置有滤砂层(4)和沉积层(3),滤砂层(4)为400目不锈钢筛网,沉积层(3)为沙砾,沉积层(3)与水槽(1)的顶部形成有过水层(2),水槽(1)沿长度方向的两端分别固定有上游水箱(5)和下游水箱(6),上游水箱(5)和下游水箱(6)分别与过水层(2)的两端连通,上游水箱(5)与过水层(2)的连通处设置有消能孔板(7),下游水箱(6)与过水层(2)的连通处设置有尾门装置(8),过水层(2)、上游水箱(5)和下游水箱(6)的内部均设置有溶质测量装置(17),上游水箱(5)的底部连通有自循环管道(9),自循环管道(9)的另一端连通至下游水箱(6)的底部,自循环管道(9)上依次设置有自循环阀门(10)、水泵(11)和电磁流量计(12),自循环阀门(10)靠近下游水箱(6),自循环阀门(10)和水泵(11)之间的自循环管道(9)上连通有供水单元;
地下水单元包括固定在水槽(1)的下方的若干地下水箱(16),地下水箱(16)的内部均设置有溶质测量装置(17),地下水箱(16)的底部共同连通有地下水管道(18),地下水管道(18)的另一端连通至上游水箱(5),地下水管道(18)上设置有蠕动泵(19);
供水单元包括供水箱(14),供水箱(14)上连通有供水管道(13),供水管道(13)的另一端连通至自循环管道(9),供水管道(13)上设置有供水阀门(15),
具体使用方法按照以下步骤实施:
步骤1、关闭蠕动泵(19),向沉积层(3)中加入清水,至水面恰好淹没沉积层(3)且1小时内无下降;
步骤2、向供水箱(14)加入溶质并搅拌均匀;
步骤3、关闭自循环阀门(10),打开供水阀门(15),打开水泵(11),控制尾门装置(8)开度使过水层(2)达到试验目标水位;
步骤4、关闭供水阀门(15),打开自循环阀门(10),控制水泵(11)开度至试验目标流速;
步骤5、打开蠕动泵(19),待上游水箱(5)、过水层(2)、下游水箱(6)和地下水箱(16)的溶质浓度恒定;
步骤6、计算步骤5中打开蠕动泵(19)至上游水箱(5)、过水层(2)、下游水箱(6)和地下水箱(16)的溶质浓度恒定期间内水槽(1)的瞬时潜流交换量。
7.如权利要求6所述的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的使用方法,其特征在于,步骤5中打开蠕动泵(19)使水流沿地下水箱(16)向上游水箱(5)流动,计算步骤5中打开蠕动泵(19)至上游水箱(5)、过水层(2)、下游水箱(6)和地下水箱(16)的溶质浓度恒定期间内的t时刻的潜流交换量QH,潜流交换量QH的计算公式为:
其中,V为地表水总体积,即上游水箱(6)、过水层(2)、下游水箱(6)和自循环管道(9)中的水体总体积;C为t时刻的地表水浓度,即上游水箱(6)、过水层(2)和下游水箱(6)中的溶质测量装置(17)的浓度平均值;QL为t时刻蠕动泵(19)的瞬时流量;C′为t时刻的地下水浓度,即地下水箱(16)中的溶质测量装置(17)的浓度平均值,C0为地表水的初始浓度,在步骤3中打开水泵(11)至水流进入过水层(2)的期间内通过上游水箱(6)中的溶质测量装置(17)测得;VS为沉积物的总体积,θ为沉积物的孔隙率,V′为地下水体积,即地下水箱(16)中的水体总体积。
8.如权利要求6所述的一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置的使用方法,其特征在于,步骤5中打开蠕动泵(19)使水流沿上游水箱(5)向地下水箱(16)流动,计算步骤5中打开蠕动泵(19)至上游水箱(5)、过水层(2)、下游水箱(6)和地下水箱(16)的溶质浓度恒定期间内的t时刻的潜流交换量QH,潜流交换量QH的计算公式为:
其中,V为地表水总体积,即上游水箱(6)、过水层(2)、下游水箱(6)和自循环管道(9)中的水体总体积;C为t时刻的地表水浓度,即上游水箱(6)、过水层(2)和下游水箱(6)中的溶质测量装置(17)的浓度平均值;QG为t时刻蠕动泵(19)的瞬时流量;C′为t时刻的地下水浓度,即地下水箱(16)中的溶质测量装置(17)的浓度平均值,C0为地表水的初始浓度,在步骤3中打开水泵(11)至水流进入过水层(2)的期间内通过上游水箱(6)中的溶质测量装置(17)测得;VS为沉积物的总体积,θ为沉积物的孔隙率,V′为地下水体积,即地下水箱(16)中的水体总体积。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710059339.2A CN106644385B (zh) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | 一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置及使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710059339.2A CN106644385B (zh) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | 一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置及使用方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106644385A CN106644385A (zh) | 2017-05-10 |
CN106644385B true CN106644385B (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=58841332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710059339.2A Active CN106644385B (zh) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | 一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置及使用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106644385B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108982595A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-12-11 | 河海大学 | 模拟野外高浓度污染物潜流交换原位试验装置和试验方法 |
CN109799324A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-24 | 河海大学 | 一种河道侧向潜流交换测量装置及其测量方法 |
CN110095384A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-08-06 | 西安理工大学 | 一种监测潜流交换通量的室内装置及监测方法 |
CN112484959B (zh) * | 2020-10-30 | 2021-11-23 | 中国地质大学(北京) | 一种可改变地表水与地下水补排关系的潜流交换研究实验装置 |
CN112484958A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-12 | 中国地质大学(北京) | 一种可改变地下水底流的潜流带溶质运移研究砂槽模型 |
CN112556985B (zh) * | 2020-12-16 | 2021-10-08 | 同济大学 | 可调节长度的河岸带侧向潜流交换模拟装置及试验方法 |
CN112834392B (zh) * | 2021-01-05 | 2021-08-24 | 河海大学 | 一种潜流交换过程中通量的测量装置及测量方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6494084B1 (en) * | 2001-09-19 | 2002-12-17 | Sandia Corporation | Adjustable shear stress erosion and transport flume |
CN102507135A (zh) * | 2011-10-19 | 2012-06-20 | 河海大学 | 一种河岸带试验水槽系统 |
JP2014187985A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Kubota-C. I Co Ltd | 地下灌漑システム |
CN105510258A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-20 | 河海大学 | 硝酸盐在有水生植物的地下水-湖泊界面运移的实验方法 |
-
2017
- 2017-01-24 CN CN201710059339.2A patent/CN106644385B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6494084B1 (en) * | 2001-09-19 | 2002-12-17 | Sandia Corporation | Adjustable shear stress erosion and transport flume |
CN102507135A (zh) * | 2011-10-19 | 2012-06-20 | 河海大学 | 一种河岸带试验水槽系统 |
JP2014187985A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Kubota-C. I Co Ltd | 地下灌漑システム |
CN105510258A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-20 | 河海大学 | 硝酸盐在有水生植物的地下水-湖泊界面运移的实验方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
弯曲河岸侧向潜流交换试验;林俊强等;《水科学进展》;20121217(第01期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106644385A (zh) | 2017-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106644385B (zh) | 一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置及使用方法 | |
CN102520131B (zh) | 基于多层含水层地下水流系统的地下水污染模拟仪 | |
CN202614752U (zh) | 一种可变坡度矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的装置 | |
CN108318386B (zh) | 河流污染质迁移及下渗规律的多功能模拟实验装置及方法 | |
CN204228377U (zh) | 一种水文地质参数综合测定的多功能实验装置 | |
CN103424240B (zh) | 温差-泥沙耦合异重流模拟试验系统 | |
CN108222082B (zh) | 多含水层条件下基坑动态降水室内模型试验方法及装置 | |
CN104480896B (zh) | 一种分层水库温差-泥沙耦合异重流模拟试验装置与方法 | |
CN105865745A (zh) | 一种分层流模拟试验水槽系统 | |
CN104075872B (zh) | 一种模拟往复流作用下沉积物再悬浮的循环直水槽装置 | |
CN102680204A (zh) | 一种矩形水槽模拟底泥侵蚀和传输特征的方法和装置 | |
CN108732331A (zh) | 一种用于非饱和带土壤水、汽、热、盐耦合运移试验的装置 | |
CN104807961A (zh) | 带有井管的人工岸带污染物迁移转化室内模拟装置 | |
CN208706080U (zh) | 一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置 | |
CN108287055B (zh) | 一种可调式潮波实验水槽装置 | |
CN107741442A (zh) | 岛礁地下淡水模拟装置及方法 | |
CN105010095A (zh) | 一种比流量式灌溉水量计量控制装置 | |
CN204925080U (zh) | 一种模拟变水头透水土层潜水地层室内回灌系统 | |
CN113529641A (zh) | 河流交汇、分汊及弯曲微生物群落河工模型试验系统及试验方法 | |
CN205591900U (zh) | 一种平板填砂模型渗流实验系统 | |
CN109085005B (zh) | 一种农业用过滤器性能综合测试平台 | |
CN206515039U (zh) | 一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置 | |
CN111060435A (zh) | 一种井点降水地下水渗流规律试验的装置及方法 | |
CN216350180U (zh) | 一种尾矿沉积试验成套装置 | |
CN216209117U (zh) | 一种实验室裂隙含水层模拟装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |