CN109632581B - 地下水质渗透模拟实验装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，涉及地下水水动力学模拟、地下水污染物运移动力学领域，实验装置包括沙土箱、供水装置和水质检测装置，沙土箱包括底板、前面板、后面板和侧板，前、后面板通过底板连接，底板两侧连有第一延伸板和第二延伸板，底板下方设有渗透水盛接盒，渗透水盛接盒与水质检测装置相连通；前、后面板内侧设有多个插槽，内侧左右两边分别设有侧槽，侧槽中放置侧板，插槽中放置透水石；第一延伸板上设置有电动伸缩杆和推板，第二延伸板上设置有电动伸缩杆、转动电机和转动疏松耙，电动伸缩杆、水质检测装置和转动电机均与控制器连接。该实验装置采用组装式结构，有利于根据实际情况对装置进行改进和调整。

Description

地下水质渗透模拟实验装置及使用方法

技术领域

本申请涉及地下水水动力学模拟、地下水污染物运移动力学领域，具体地说，涉及一种地下水质渗透模拟实验装置及使用方法。

背景技术

随着现代科技的进步和社会的发展，传统水生态环境受到不同程度的污染，水资源环境也受到严重的威胁，但是地下水运动的规律极其复杂，往往具有空间尺度大、时间长等特征；在室内实验中，往往难以控制模型研究区的水文条件、边界条件、补给条件以及地层岩性等。

室内的地下水渗流物理模型实验是国内外研究土壤和地下水中污染物迁移的重要手段，物理模型研究地下水中污染物迁移规律十分直观。目前，实验室所用的地下水模型装置较为简单，基本为一维土柱或功能单一。一维土柱具有局限性：通常一维土柱是模拟在某一水力梯度下，水在土体中的渗透以及污染物的弥散，无法考虑水力梯度变化、渗透土体各向异性以及空间异质性；可控条件少：传统的室内一维或二维模型一般不能灵活控制模型内部的水力梯度、污染物输入位置、观测取样位置等；模拟情形单一：模拟区域具有的一些水文地质特征是影响地下水运动的重要因素，如地形地势、河流湖泊、人为影响、地质断层、特殊地质构造等，传统模型无法兼顾；功能模块没有后续升级空间：随着研究的深入，模型功能和参数需要不断调整，然而现有模型一般没有考虑后续改进，重复利用率低，因此急需一种多土层结构的地下水质渗透模拟实验装置。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，对实验装置采用组装式结构，并在沙土箱的土样进出口两侧分别设置推板和转动疏松耙，便于根据实际实验需要，对实验装置的结构进行变更，对土样的疏松度进行调整。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

第一方面，一种地下水质渗透模拟实验装置，包括：沙土箱、供水装置和水质检测装置，所述供水装置和所述水质检测装置分别与所述沙土箱相连接；

所述沙土箱包括底板、前面板、后面板和侧板，所述底板、所述前面板、所述后面板和所述侧板形成容置空间，所述前面板和所述后面板的底部通过所述底板连接，所述侧板包括第一侧板和第二侧板，且所述第一侧板和所述第二侧板分别位于所述前面板的两侧，所述底板的两侧分别设置有第一延伸板和第二延伸板，所述底板远离所述前面板和所述后面板的一侧还设置有渗透水盛接盒，所述渗透水盛接盒与所述水质检测装置相连通；

所述前面板朝向所述后面板的一侧设置有第一侧槽、第二侧槽和多个第一插槽，所述第一侧槽和所述第二侧槽分别沿第二方向延伸，多个所述第一插槽沿第一方向延伸并沿所述第二方向排布，所述第一方向与所述第二方向相交；所述后面板朝向所述前面板的一侧设置有第三侧槽、第四侧槽和多个第二插槽，所述第三侧槽和所述第四侧槽分别沿所述第二方向延伸，多个所述第二插槽沿所述第一方向延伸并沿所述第二方向排布；所述第一侧槽和所述第三侧槽中放置所述第一侧板，所述第二侧槽和所述第四侧槽中放置所述第二侧板，所述第一插槽和所述第二插槽中放置透水石；

所述第一延伸板上设置有第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和推板，所述第一电动伸缩杆沿所述第二方向伸缩，所述第二电动伸缩杆沿所述第一方向伸缩；所述推板固定于所述第二电动伸缩杆靠近所述第一侧板的一侧；

所述第二延伸板上设置有第三电动伸缩杆、第四电动伸缩杆、转动电机和转动疏松耙，所述第三电动伸缩杆沿所述第二方向伸缩，所述第四电动伸缩杆沿所述第一方向伸缩；所述转动电机和所述转动疏松耙相连接，所述转动疏松耙固定于所述第四电动伸缩杆靠近所述第二侧板的一侧；

所述第一电动伸缩杆、所述第二电动伸缩杆、所述第三电动伸缩杆、所述第四电动伸缩杆、所述水质检测装置和所述转动电机分别与控制器连接。

可选地，其中：

所述供水装置包括水箱、压力泵、输水竖管、输水横管和喷水头，所述水箱与所述沙土箱相连接，所述水箱上设置有注水口，所述压力泵与所述水箱连接，所述水箱与所述输水竖管相连接，所述输水竖管与所述输水横管相连通，多个所述喷水头位于所述输水横管上，所述喷水头远离所述底板的一侧为开关端，靠近所述底板的一侧为喷水端，所述输水横管固定于所述第一侧板和所述第二侧板上。

可选地，其中：

所述底板为网格状透水结构。

可选地，其中：

所述前面板和所述后面板之间的距离为D1，100mm≤D1≤150mm，所述第一侧板和所述第二侧板之间的距离为D2，600mm≤D2≤900mm。

可选地，其中：

所述推板、所述输水竖管、所述输水横管、所述喷水头和所述侧板的材质为橡胶。

第二方面，一种地下水质渗透模拟实验装置的使用方法，包括：

提取实验所需的水样和土样；

搭建水动力区域装置，包括：水箱、压力泵、输水竖管、输水横管和喷水头；

搭建沙土箱，根据所述土样的种类及厚度比例，利用透水石对所述沙土箱的容置空间进行分隔；

对所述沙土箱被分隔出的每层空间设置所述土样的进出口，用已采集的所述土样对所述沙土箱进行填充；

设置端部加压装置及疏松装置，包括：第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第三电动伸缩杆、第四电动伸缩杆、推板、转动电机和转动疏松耙，所述第一电动伸缩杆沿第二方向伸缩，所述第二电动伸缩杆沿第一方向伸缩，所述推板固定于所述第二电动伸缩杆靠近第一侧板的一侧；所述第三电动伸缩杆沿所述第二方向伸缩，所述第四电动伸缩杆沿所述第一方向伸缩，所述转动电机和所述转动疏松耙相连接，所述转动疏松耙固定于所述第四电动伸缩杆靠近第二侧板的一侧；

调节所述第一电动伸缩杆和所述第二电动伸缩杆，利用所述推板调整所述土样每层的紧密程度；

调节所述第三电动伸缩杆和所述第四电动伸缩杆，利用所述转动疏松耙调整所述土样每层的疏松程度；

在所述沙土箱下侧设置渗透水盛接盒；

通过所述水动力区域装置对所述土样进行供水，并通过水质检测装置对所述渗透水盛接盒中的水质进行检测。

可选地，其中：

所述喷水头与所述土样之间的间距为D3，100mm≤D3≤200mm。

与现有技术相比，本申请所述的地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，达到了如下效果：

(1)本申请提供的地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，对于实验装置采用组装式结构，便于拆装和调整，提高了实验装置的升级适配特性，有利于根据实际所需对实验装置的容置空间和组装结构进行调整。

(2)本申请提供的地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，实验装置设置有多层可调整土样填充空间，便于土样的填装和更换，有利于根据实验所需对每种土样的厚度、层序和种类等进行调整，提高了实验观测和取样的灵活性。

(3)本申请提供的地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，实验装置设置有推板和转动疏松耙，有利于对各层土样的疏密程度进行适应性调整。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的结构示意图；

图2所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的前面板的结构示意图；

图3所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的后面板的结构示意图；

图4所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的正面示意图；

图5所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的一种俯视图；

图6所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的底板的结构示意图；

图7所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的一种侧面示意图；

图8所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的使用方法的流程图；

图9所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置的模块关系图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

目前，实验室所用的地下水模型装置较为简单，基本为一维土柱或功能单一，具有一定的局限性，不能灵活控制模型内部的水力梯度、污染物输入位置、观测取样位置等，能够模拟的地下水运动的情形也比较单一，模型装置基本没有后续的升级和改进空间，重复利用率低。

有鉴于此，本申请提供了一种地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，对实验装置采用组装式结构，并在沙土箱的土样进出口两侧分别设置推板和转动疏松耙，有利于根据实际实验所需对实验装置的容置空间和组装结构进行变更，并对装置中所放置土样的疏松度进行调整。

以下结合附图和具体实施例进行详细说明。

请参照图1-图3，图1所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的结构示意图，图2所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的前面板2的结构示意图，图3所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的后面板1的结构示意图，本申请实施例提供一种地下水质渗透模拟实验装置100，包括：沙土箱、供水装置和水质检测装置11，供水装置和水质检测装置11分别与沙土箱相连接；

沙土箱包括底板20、前面板2、后面板1和侧板，底板20、前面板2、后面板1和侧板形成容置空间，前面板2和后面板1的底部通过底板20连接，侧板包括第一侧板4和第二侧板3，且第一侧板4和第二侧板3分别位于前面板2的两侧，底板20的两侧分别设置有第一延伸板24和第二延伸板16，底板20远离前面板2和后面板1的一侧还设置有渗透水盛接盒14，渗透水盛接盒14与水质检测装置11相连通；

前面板2朝向后面板1的一侧设置有第一侧槽101、第二侧槽102和多个第一插槽103，第一侧槽101和第二侧槽102分别沿第二方向延伸，多个第一插槽103沿第一方向延伸并沿第二方向排布，第一方向与第二方向相交；后面板1朝向前面板2的一侧设置有第三侧槽104、第四侧槽105和多个第二插槽106，第三侧槽104和第四侧槽105分别沿第二方向延伸，多个第二插槽106沿第一方向延伸并沿第二方向排布；第一侧槽101和第三侧槽104中放置第一侧板4，第二侧槽102和第四侧槽105中放置第二侧板3，第一插槽103和第二插槽106中放置透水石21；

第一延伸板24上设置有第一电动伸缩杆10、第二电动伸缩杆8和推板9，第一电动伸缩杆10沿第二方向伸缩，第二电动伸缩杆8沿第一方向伸缩；推板9固定于第二电动伸缩杆8靠近第一侧板4的一侧；

第二延伸板16上设置有第三电动伸缩杆17、第四电动伸缩杆18、转动电机23和转动疏松耙19，第三电动伸缩杆17沿第二方向伸缩，第四电动伸缩杆18沿第一方向伸缩；转动电机23和转动疏松耙19相连接，转动疏松耙19固定于第四电动伸缩杆18靠近第二侧板3的一侧；

第一电动伸缩杆10、第二电动伸缩杆8、第三电动伸缩杆17、第四电动伸缩杆18、水质检测装置11和转动电机23分别与控制器22连接。

具体地，请继续参照图1-图3，地下水质渗透模拟实验装置100的沙土箱主要包括底板20、前面板2、后面板1和两个侧板，底板20的后侧设置后面板1、前侧设置前面板2，五个板面形成有一开口的容置空间，开口面为容置空间的上表面；每个面板都可根据实际实验的需要进行组装和拆卸，各个面板的长、宽、高可根据具体实验所需进行适应性调整，以便于改变实验装置的容置空间大小，提高实验装置的升级适配特性；前面板2和后面板1优选地使用橡胶板，有利于阻止土样和水样渗出实验装置，使得水样通过一层层土样渗透后可以流动到底板20上。

请参照图2和图3，前面板2朝向后面板1的一侧以及后面板1朝向前面板2的一侧分别沿第一方向从上往下排布有多个第一插槽103和多个第二插槽106，多个第一插槽103和多个第二插槽106均沿第一方向延伸并沿第二方向排布，在前面板2和后面板1的两侧设置有第一侧槽101和第二侧槽102、第三侧槽104和第四侧槽105，第一侧槽101和第二侧槽102、第三侧槽104和第四侧槽105分别沿第二方向延伸，第一侧槽101和第三侧槽104中放置第一侧板4，第二侧槽102和第四侧槽105中放置第二侧板3，第一插槽103和第二插槽106中插入透水石21，形成多层可调节间距的放置土样的装置，便于土样的填装和更换，有利于根据实验所需对每种土样的厚度、层序和种类等进行调整，提高了实验观测和取样的灵活性；侧板的设置，一方面有利于增加实验装置的稳定性，另一方面有利于避免实验过程中的土样因渗水使土样变得松软而滑落出实验装置的现象；使用透水石21对各层土样进行分隔，有利于运用实验装置来模拟所研究土层的多样种类，有利于按照实际研究情况对不同土层进行放置；同时，透水石21的使用有利于使得土样上层的水样从土样中一层层渗透下来，接近真实地还原实际情况中水流在土层中的渗透。需要说明的是，透水石21所使用的骨材和粘接剂此处不做具体限定，可根据实际情况进行选择；透水石21的使用个数也不做具体限定，可根据实验中所需分隔的土样的种类数进行选择。

请参照图4，图4所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的正面示意图，底板20的左右两侧设置有支撑板，即分别为第一延伸板24和第二延伸板16，第一延伸板24上通过第一电动伸缩杆10和第二电动伸缩杆8连接有控制器22和推板9，第一电动伸缩杆10沿第二方向伸缩，第二电动伸缩杆8沿第一方向伸缩，控制器22此处可选用51单片机，控制器22的放置位置此处只是提供了示例性说明，实际装置中可根据具体情况进行设置；第二延伸板16上通过第三电动伸缩杆17和第四电动伸缩杆18连接有转动电机23和转动疏松耙19，第三电动伸缩杆17沿第二方向伸缩，第四电动伸缩杆18沿第一方向伸缩，转动电机23用以对转动疏松耙19提供动力，电动伸缩杆的使用有利于调整推板9和转动疏松耙19在第一方向和第二方向的具体位置，即控制推板9和转动疏松耙19在高度上的调节以及向着土层中的移动，用以对实验装置中所放置的土样进行紧实性处理，增加土层的紧密程度或调整疏松程度；所设置的转动疏松耙19优选为不锈钢材料，用以对实验装置中所放置的土样进行疏松性处理；推板9和转动疏松耙19两者的设置有利于按照实际的沙土疏松程度对装置中土样的疏松程度进行调整，使得实验装置中的物理环境更贴近于现实。

底板20需要使用具有透水性的板材，底板20远离前面板2和后面板1的一侧还设置有渗透水盛接盒14，渗透水盛接盒14与水质检测装置11连通；渗透水盛接盒14用以盛接从各层土样中自上而下渗透出的水流，进而使用水质检测装置11对所盛接到的水分进行检测。需要说明的是，渗透水盛接盒14所选用的材质此处不做具体要求，优选使用由具有防锈蚀和腐蚀的材料制成的盒子，例如可选用由塑料材质制成的渗透水盛接盒14。

可选地，请参照图5，图5所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的一种俯视图，供水装置包括水箱12、压力泵13、输水竖管7、输水横管5和喷水头6，水箱12与沙土箱相连接，水箱12上设置有注水口15，压力泵13与水箱12连接，水箱12与输水竖管7相连接，输水竖管7与输水横管5相连通，多个喷水头6位于输水横管5上，喷水头6远离底板20的一侧为开关端，靠近底板20的一侧为喷水端，输水横管5固定于第一侧板4和第二侧板3上。

具体地，供水装置的水箱12上设置有注水口15，压力泵13与水箱12连接，通过注水口15将提取到的水样装入水箱12中备用，压力泵13用于给水箱12中的水样提供输水动力，输水管与水箱12相连通，压力泵13使得水样能够流入输水管中，进而通过喷水头6对实验装置中的土样进行喷淋；土样上方的输水管固定于第一侧板4和第二侧板3上，多个喷水头6位于输水横管5上，喷水头6的上方为开关端，下方为喷水端，喷水端正对最上层的土样，喷水头6均匀设置以保证土样中所喷淋到的水样具有一定的均衡性，实现均匀喷水。需要说明的是，此处的输水管优选地使用橡胶管，喷水头6优选使用橡胶材质的喷水头6，由于金属材料的水管和喷水头6耐腐蚀性较差，易于产生一些化学成分，对水样造成污染，进而会导致水质检测装置11所得到的数据不准确，而选用橡胶材质的输水管和喷水头6有利于避免对实验所提取水样的污染，有利于确保实验数据的准确性。

可选地，请参照图6，图6所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的底板20的结构示意图，底板20为网格状透水结构。

具体地，底板20的材质需选用可透水材料，即底板20为网格状，需使得从土层中渗透下来的水可以透过底板20流入渗透水盛接盒14中，以便于对水样的收集检测。

可选地，请参照图4和图7，图7所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的一种侧面示意图，前面板2和后面板1之间的距离为D1，100mm≤D1≤150mm，第一侧板4和第二侧板3之间的距离为D2，600mm≤D2≤900mm。

具体地，由于喷水头6的喷水范围有限，前面板2和后面板1之间的距离优选地控制在100mm-150mm之间，有利于使得水样可以均匀地喷洒在土样的表面上，进而实现水样通过土层的均匀渗透；第一侧板4和第二侧板3之间的距离优选地控制在600mm-900mm之间，在基于实验装置便于安装拆卸的基础上，水箱12的储水量有限，压力泵13所提供的动力也有一定的限度，因此将喷水头6所涉及的长度控制在一定范围内有利于实验的稳定进行。

可选地，请继续参照图4，推板9、输水竖管7、输水横管5、喷水头6和侧板的材质为橡胶。

具体地，推板9优选地采用橡胶板，一方面有利于在推紧土样时，避免土样的漏出，另一方面也能够有效锁住土样中原本含有的水分，保证土样的性质更贴近于自然环境中的性质；输水竖管7、输水横管5和喷水头6优选地使用橡胶材质，避免了使用金属材质时，经过水样的腐蚀产生一些化学成分，对水样造成污染，导致水质检测装置11所得到的数据不准确，选用橡胶材质有利于确保实验数据的准确性。

请结合图1、图4、图5和图8，图8所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的使用方法的流程图，基于同一发明构思，本申请还提供了一种地下水质渗透模拟实验装置100的使用方法，包括：

步骤201、提取实验所需的水样和土样；

步骤202、搭建水动力区域装置，包括：水箱12、压力泵13、输水竖管7、输水横管5和喷水头6；

步骤203、搭建沙土箱，根据土样的种类及厚度比例，利用透水石21对沙土箱的容置空间进行分隔；

步骤204、对沙土箱被分隔出的每层空间设置土样的进出口，用已采集的土样对沙土箱进行填充；

步骤205、设置端部加压装置及疏松装置，包括：第一电动伸缩杆10、第二电动伸缩杆8、第三电动伸缩杆17、第四电动伸缩杆18、推板9、转动电机23和转动疏松耙19，第一电动伸缩杆10沿第二方向伸缩，第二电动伸缩杆8沿第一方向伸缩，推板9固定于第二电动伸缩杆8靠近第一侧板4的一侧；第三电动伸缩杆17沿第二方向伸缩，第四电动伸缩杆18沿第一方向伸缩，转动电机23和转动疏松耙19相连接，转动疏松耙固定于第四电动伸缩杆靠近第二侧板3的一侧；

步骤206、调节第一电动伸缩杆10和第二电动伸缩杆8，利用推板9调整土样每层的紧密程度；

步骤207、调节第三电动伸缩杆17和第四电动伸缩杆18，利用转动疏松耙19，调整土样每层的疏松程度；

步骤208、在沙土箱下侧设置渗透水盛接盒14；

步骤209、通过水动力区域装置对土样进行供水，并通过水质检测装置11对渗透水盛接盒14中的水质进行检测。

具体地，请继续结合图1、图4、图5和图8，通过步骤201、在现场自然生态中所需进行水质渗透检测实验的大自然区域提取所需的水样和土样，用以对一个自然界区域的渗透水进行模拟，并对水质进行检测。

通过步骤202、连接橡胶材质的输水竖管7和输水横管5，喷水头6均匀分布在输水横管5上，水箱12上设置有压力泵13，给水样提供动力，连接输水竖管7和水箱12搭建出水动力区域装置。

通过步骤203、搭建具有前面板2、后面板1、侧板和底板20的沙土箱，在前面板2和后面板1中间根据土样的种类及厚度比例，利用多个透水石21对沙土箱的容置空间进行分隔，搭建出多层可调节间距的土层框架，

通过步骤204、对沙土箱被分隔出的每层空间设置土样的进出口，可选择第一侧板4下方为土层出口，第二侧板3下方为土层进口，有利于高效管控土样的置入和取出；将实验采集的土样按照自然界的土层排布对沙土箱进行填充。

通过步骤205、在第一延伸板24和第二延伸板16上设置端部加压装置及疏松装置，底板20靠近第一侧板4的方向设置有第一延伸板24，靠近第二侧板3的方向设置有第二延伸板16，端部加压装置及疏松装置包括电动伸缩杆、推板9、转动电机23和转动疏松耙19，推板9固定于第二电动伸缩杆8靠近第一侧板4的一侧，转动电机23和转动疏松耙19相连接，转动疏松耙固定于第四电动伸缩杆靠近第二侧板3的一侧。

通过步骤206、调节第一电动伸缩杆10和第二电动伸缩杆8，以改变推板9在第一方向和第二方向上的位置，利用推板9调整土样每层的紧密程度，其中推板9和第二电动伸缩杆8的末端通过螺纹等紧固件可拆卸连接，实际实验中可根据土层的厚度更换不同高度的推板，有利于适应性调整各种不同厚度土层的紧密程度。

通过步骤207、调节第三电动伸缩杆17和第四电动伸缩杆18，以改变转动疏松耙19在第一方向和第二方向上的位置，利用转动疏松耙19调整每层土样的疏松程度，其中转动疏松耙19和第四电动伸缩杆18的末端通过螺纹等紧固件可拆卸连接，有利于实验装置在不同需求下的组装和拆卸。

通过步骤208、沙土箱底板20的下侧设置渗透水盛接盒14，用于收集从土层中一层层渗透下来的水。

通过步骤209、运用水动力区域装置对土样进行供水，渗透水盛接盒14与水质检测装置11连通，通过水质检测装置11对渗透水盛接盒14中的水质进行检测。

可选地，请参照图4，喷水头6与土样之间的间距为D3，100mm≤D3≤200mm。

具体地，喷水头6的喷水端和土样最上层之间的间距优选地控制在100mm-200mm之间，有利于喷水头6喷水给予土样最佳的湿润度。

请参照图9，图9所示为本申请实施例所提供的地下水质渗透模拟实验装置100的模块关系图，地下水质渗透模拟实验装置100的模块关系300如下：

输入模块301：输入模块301为该实验装置提供水动力输入，从现场自然生态中提取所需要水样，装入水桶中，然后加入水箱12内，在压力泵13作用下通过输水竖管7和输水横管5以及喷水头6实现为土层供水。

处理模块302：处理模块302包括渗透模块303和压力调节模块304，从待测环境中取的土样装入沙土箱中，设置每一层之间的宽度并调节土壤松紧程度，模拟当地原始生态。

输出模块305：通过图1、图4或图5中的相关水质检测装置11，对渗透水盛接盒14中的水质进行检测。

通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：

(1)本申请提供的地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，对于实验装置采用组装式结构，便于拆装和调整，提高了实验装置的升级适配特性，有利于根据实际所需对实验装置的容置空间和组装结构进行调整。

(2)本申请提供的地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，实验装置设置有多层可调整土样填充空间，便于土样的填装和更换，有利于根据实验所需对每种土样的厚度、层序和种类等进行调整，提高了实验观测和取样的灵活性。

(3)本申请提供的地下水质渗透模拟实验装置及使用方法，实验装置设置有推板和转动疏松耙，有利于对各层土样的疏密程度进行适应性调整。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种地下水质渗透模拟实验装置，其特征在于，包括：沙土箱、供水装置和水质检测装置，所述供水装置和所述水质检测装置分别与所述沙土箱相连接；

所述沙土箱包括底板、前面板、后面板和侧板，所述底板、所述前面板、所述后面板和所述侧板形成容置空间，所述前面板和所述后面板的底部通过所述底板连接，所述侧板包括第一侧板和第二侧板，且所述第一侧板和所述第二侧板分别位于所述前面板的两侧，所述底板的两侧分别设置有第一延伸板和第二延伸板，所述底板远离所述前面板和所述后面板的一侧还设置有渗透水盛接盒，所述渗透水盛接盒与所述水质检测装置相连通；

所述前面板朝向所述后面板的一侧设置有第一侧槽、第二侧槽和多个第一插槽，所述第一侧槽和所述第二侧槽分别沿第二方向延伸，多个所述第一插槽沿第一方向延伸并沿所述第二方向排布，所述第一方向与所述第二方向相交；所述后面板朝向所述前面板的一侧设置有第三侧槽、第四侧槽和多个第二插槽，所述第三侧槽和所述第四侧槽分别沿所述第二方向延伸，多个所述第二插槽沿所述第一方向延伸并沿所述第二方向排布；所述第一侧槽和所述第三侧槽中放置所述第一侧板，所述第二侧槽和所述第四侧槽中放置所述第二侧板，所述第一插槽和所述第二插槽中放置透水石；

所述第一延伸板上设置有第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和推板，所述第一电动伸缩杆沿所述第二方向伸缩，所述第二电动伸缩杆沿所述第一方向伸缩；所述推板固定于所述第二电动伸缩杆靠近所述第一侧板的一侧；

所述第二延伸板上设置有第三电动伸缩杆、第四电动伸缩杆、转动电机和转动疏松耙，所述第三电动伸缩杆沿所述第二方向伸缩，所述第四电动伸缩杆沿所述第一方向伸缩；所述转动电机和所述转动疏松耙相连接，所述转动疏松耙固定于所述第四电动伸缩杆靠近所述第二侧板的一侧；

所述第一电动伸缩杆、所述第二电动伸缩杆、所述第三电动伸缩杆、所述第四电动伸缩杆、所述水质检测装置和所述转动电机分别与控制器连接；

第一插槽和第二插槽中插入透水石，形成多层可调节间距的放置土样的装置；

所述供水装置包括输水横管和喷水头，多个所述喷水头位于所述输水横管上，喷水头均匀分布在输水横管上。

2.根据权利要求1所述的一种地下水质渗透模拟实验装置，其特征在于，所述供水装置还包括水箱、压力泵和输水竖管，所述水箱与所述沙土箱相连接，所述水箱上设置有注水口，所述压力泵与所述水箱连接，所述水箱与所述输水竖管相连接，所述输水竖管与所述输水横管相连通，所述喷水头远离所述底板的一侧为开关端，靠近所述底板的一侧为喷水端，所述输水横管固定于所述第一侧板和所述第二侧板上。

3.根据权利要求1所述的一种地下水质渗透模拟实验装置，其特征在于，所述底板为网格状透水结构。

4.根据权利要求1所述的一种地下水质渗透模拟实验装置，其特征在于，所述前面板和所述后面板之间的距离为D1，100mm≤D1≤150mm，所述第一侧板和所述第二侧板之间的距离为D2，600mm≤D2≤900mm。

5.根据权利要求1所述的一种地下水质渗透模拟实验装置，其特征在于，所述推板、所述输水竖管、所述输水横管、所述喷水头和所述侧板的材质为橡胶。

6.一种地下水质渗透模拟实验装置的使用方法，其特征在于，包括：

提取实验所需的水样和土样；

搭建水动力区域装置，包括：水箱、压力泵、输水竖管、输水横管和喷水头；多个所述喷水头位于所述输水横管上，喷水头均匀分布在输水横管上

搭建沙土箱，根据所述土样的种类及厚度比例，利用透水石对所述沙土箱的容置空间进行分隔；

对所述沙土箱被分隔出的每层空间设置所述土样的进出口，用已采集的所述土样对所述沙土箱进行填充；

设置端部加压装置及疏松装置，包括：第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第三电动伸缩杆、第四电动伸缩杆、推板、转动电机和转动疏松耙，所述第一电动伸缩杆沿第二方向伸缩，所述第二电动伸缩杆沿第一方向伸缩，所述推板固定于所述第二电动伸缩杆靠近第一侧板的一侧；所述第三电动伸缩杆沿所述第二方向伸缩，所述第四电动伸缩杆沿所述第一方向伸缩，所述转动电机和所述转动疏松耙相连接，所述转动疏松耙固定于所述第四电动伸缩杆靠近第二侧板的一侧；

调节所述第一电动伸缩杆和所述第二电动伸缩杆，利用所述推板调整所述土样每层的紧密程度；

调节所述第三电动伸缩杆和所述第四电动伸缩杆，利用所述转动疏松耙调整所述土样每层的疏松程度；

在所述沙土箱下侧设置渗透水盛接盒；

通过所述水动力区域装置对所述土样进行供水，并通过水质检测装置对所述渗透水盛接盒中的水质进行检测。

7.根据权利要求6所述的一种地下水质渗透模拟实验装置的使用方法，其特征在于，所述喷水头与所述土样之间的间距为D3，100mm≤D3≤200mm。

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