CN109030290B - 一种变水头条件下地下水中盐分运移试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变水头条件下地下水中盐分运移试验平台，它包含柱体(1)，该柱体(1)的内部固定有两道过滤板(100)，两道过滤板(100)之间由上至下依次布置有第一砂土层(2)、第一黏土层(3)、第二砂土层(4)、第二黏土层(5)，第三砂土层(6)、第三黏土层(7)和第四砂土层(8)，所述第一砂土层(2)的上顶面处与柱体(1)的顶部边沿处之间预留有溶液空腔(a)。本发明根据上部施加的地下水压强，可绘制出溶液渗透的压力传递曲线，分析出渗透速率和有效孔隙压力的关系；利用不同层位的电导率变化趋势来分析不同黏性土对盐分的阻滞和离子交换作用；根据底部排出溶液浓度、孔隙度和时间等参数可绘制出溶质穿透曲线，进而用于分析黏性土对盐分运移的影响。
Description
技术领域
本发明涉及的是实验设备相关的技术领域，具体涉及的是用于模拟多层含水层系统中地下水盐分渗流特性的平台。
背景技术
多层含水层系统中盐分运移研究是水质评价和水资源利用的重要组成部分。以往盐分运移多采用试验场原位监测、室内土柱模拟法两种。
原位试验是选择土壤条件和含水层条件均适宜的区域，按预期目标开挖一定深度试验沟槽，或建设试验样方，确定试验的剖面；在试验剖面上布设传感器监测原位条件的电导率、含水率、水势等参数用于后续模型分析。原位试验方法需要较好的场地条件，开挖沟槽或建设试验样方土体，施工难度大，且难于进行大深度条件下的模拟运移。由于原位空间大，难以实现由外部改变水头大小和调整渗透溶液的浓度，试验的目标比较单一。
室内土柱模拟试验方案较多，通常采用有机玻璃或不锈钢材料制作柱体，内部填充试验土壤，并安装传感器进行监测。目前已有的试验方案多利用马奥力特瓶来提供稳定的水头，或采用喷淋方式模拟降雨入渗。由于空间限制，试验柱体高度一般在3m以内，有效水位差小，不能快捷改变水头的大小，难以模拟大埋深条件的盐分运移。试验中也较少考虑渗出液的蒸发作用，对后续测试会产生显著影响。
发明内容
本发明目的是提供一种变水头条件下地下水中盐分运移试验平台，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含柱体1，该柱体1的内部固定有两道过滤板100，两道过滤板100之间由上至下依次布置有第一砂土层2、第一黏土层3、第二砂土层4、第二黏土层5，第三砂土层6、第三黏土层7和第四砂土层8，所述第一砂土层2的上顶面处与柱体1的顶部边沿处之间预留有溶液空腔a，所述柱体1的上端安装有与其密封盖扣配合的上盖9，所述柱体1的下端安装有与其相通的锥形集液装置10，所述的锥形集液装置10的底部固定有支架11；
所述上盖9的顶部安装有与柱体1内部相通的加压管12，该加压管12的端部与空压机的出气端对接；
所述锥形集液装置10的底部安装有导流管18，该导流管18的端部与密封玻璃瓶17对接相通，所述密封玻璃瓶17的一侧设置有一个广口瓶13，所述密封玻璃瓶17与广口瓶13之间设置有相通的连接管14。
所述柱体1的外侧面处密封安装有三个与其内部相通的压强传感器15，每个压强传感器15的位置均分别与第一黏土层3、第二黏土层5和第三黏土层7的位置对应。
所述柱体1的外侧面处密封安装有三个与其内部相通的电导率、温度和含水率传感器16，每个电导率、温度和含水率传感器16的位置均分别与第一黏土层3、第二黏土层5和第三黏土层7的位置对应。
所述压强传感器15和电导率、温度和含水率传感器16均通过导线与数据采集记录仪对接。
所述的柱体1是由厚度为10mm的有机玻璃加工制作而成。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：根据外部施加的不同水头条件，可绘制出不同孔隙水压强条件溶液渗透的压力传递曲线，分析出渗透速率和有效孔隙压力；
利用不同层位的电导率变化趋势来分析不同黏性土对盐分的阻滞和离子交换作用；
根据底部排出溶液浓度、孔隙度和时间等参数可绘制出溶质穿透曲线，进而用于分析黏性土对盐分运移的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参看图1，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它包含柱体1，该柱体1的内部固定有两道过滤板100，两道过滤板100之间由上至下依次布置有第一砂土层2、第一黏土层3、第二砂土层4、第二黏土层5，第三砂土层6、第三黏土层7和第四砂土层8，所述第一砂土层2的上顶面处与柱体1的顶部边沿处之间预留有溶液空腔a，所述柱体1的上端安装有与其密封盖扣配合的上盖9，所述柱体1的下端安装有与其相通的锥形集液装置10，所述的锥形集液装置10的底部固定有支架11；
所述上盖9的顶部安装有与柱体1内部相通的加压管12，该加压管12的端部与空压机的出气端对接；
所述锥形集液装置10的底部安装有导流管18，该导流管18的端部与密封玻璃瓶17对接相通，所述密封玻璃瓶17的一侧设置有一个广口瓶13，所述密封玻璃瓶17与广口瓶13之间设置有相通的连接管14。
所述柱体1的外侧面处密封安装有三个与其内部相通的压强传感器15，每个压强传感器15的位置均分别与第一黏土层3、第二黏土层5和第三黏土层7的位置对应。
所述柱体1的外侧面处密封安装有三个与其内部相通的电导率、温度和含水率传感器16，每个电导率、温度和含水率传感器16的位置均分别与第一黏土层3、第二黏土层5和第三黏土层7的位置对应。
所述压强传感器15和电导率、温度和含水率传感器16均通过导线与数据采集记录仪对接。
所述的柱体1是由厚度为10mm的有机玻璃加工制作而成。
下面结合附图对本具体实施方式中技术方案部分的使用方法及其原理作进一步的阐述：
首先将第一砂土层2、第一黏土层3、第二砂土层4、第二黏土层5，第三砂土层6、第三黏土层7和第四砂土层8逐层装填夯实，达到计算的密度后再填下一层；
限于有机玻璃材料柱体1的抗压强度，一般10mm厚度可进行500Kpa以内的渗透试验，电导率、温度和含水率传感器16和压强传感器15可采用4-20ma数据传输记录采集或rs485通讯连接计算机采集；
接着在溶液空腔a内注入溶液。试验时，空压机通过调压可施加于柱体1上部溶液0-500Kpa压强（约相当于50m高度水柱的压强），用于模拟实际条件下50m深度内含水层中溶液产生的极限压力。上部溶液根据不同条件可配置不同浓度的氯化钠溶液，在上部压力条件下开始渗透，电导率、温度和含水率传感器16和压强传感器15记录不同层位渗透溶液的压强、电导率、含水率和水温数据，并按一定间隔记录。渗透排出的溶液收集在防蒸发错的密封玻璃瓶17内，用于后续水化学测试。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：根据不同的层位地下水压强，可绘制出溶液渗透的压力传递曲线，分析出渗透速率和有效孔隙压力；
利用不同层位的电导率变化趋势来分析不同埋深及岩性的黏性土对盐分的阻滞和离子交换作用；
根据底部排出溶液浓度、孔隙度和时间等参数可绘制出溶质穿透曲线，进而用于分析黏性土对盐分运移的影响。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (1)
1.一种变水头条件下地下水中盐分运移试验平台，其特征在于它包含柱体(1)，该柱体(1)的内部固定有两道过滤板(100)，两道过滤板(100)之间由上至下依次布置有第一砂土层(2)、第一黏土层(3)、第二砂土层(4)、第二黏土层(5)，第三砂土层(6)、第三黏土层(7)和第四砂土层(8)，所述第一砂土层(2)的上顶面处与柱体(1)的顶部边沿处之间预留有溶液空腔(a)，所述柱体(1)的上端安装有与其密封盖扣配合的上盖(9)，所述柱体(1)的下端安装有与其相通的锥形集液装置(10)，所述的锥形集液装置(10)的底部固定有支架(11)；
所述上盖(9)的顶部安装有与柱体(1)内部相通的加压管(12)，该加压管(12)的端部与空压机的出气端对接；
所述锥形集液装置(10)的底部安装有导流管(18)，该导流管(18)的端部与密封玻璃瓶(17)对接相通，所述密封玻璃瓶(17)的一侧设置有一个广口瓶(13)，所述密封玻璃瓶(17)与广口瓶(13)之间设置有相通的连接管(14)；
所述柱体(1)的外侧面处密封安装有三个与其内部相通的压强传感器(15)，每个压强传感器(15)的位置均分别与第一黏土层(3)、第二黏土层(5)和第三黏土层(7)的位置对应；
所述柱体(1)的外侧面处密封安装有三个与其内部相通的电导率、温度和含水率传感器(16)，每个电导率、温度和含水率传感器(16)的位置均分别与第一黏土层(3)、第二黏土层(5)和第三黏土层(7)的位置对应；
所述压强传感器(15)和电导率、温度和含水率传感器(16)均通过导线与数据采集记录仪对接；
所述的柱体(1)是由厚度为10mm的有机玻璃加工制作而成。
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