CN111076894A - 地下水流场模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种地下水流场模拟装置，包括槽体、防渗板、第一隔离板和第二隔离板，槽体具有槽底、第一槽板和第二槽板，第一隔离板和第二隔离板将槽体间隔成补给仓、模拟仓和计量仓，第一隔离板上设有渗流孔，模拟仓内填充有渗透部，防渗板插在渗透部内且与槽底连接，并将模拟仓间隔成前部仓和后部仓，防渗板与第一槽板之间具有第一间隙，和第二槽板之间具有第二间隙，第二隔离板上设置有排泄孔，所述补给仓内盛有介质，所述介质经渗流孔进入前部仓，经所述第一间隙和第二间隙进入后部仓，再经排泄孔进入计量仓。利用本申请能够实现物理模拟，更好地贴近各地层的实际情况，能够更真实地反应地下水流场的变化情况，提高预测结果的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及地下水流场模拟技术领域，具体涉及一种地下水流场模拟装置。
背景技术
矿山和水利水电行业工程在施工过程中，通常需要对地下水流场进行模拟和预测，目前常用的技术方法为数值模拟，即将各项参数输入模拟软件中，得出模拟结果。发明人在实现本申请的过程中发现，数值模拟很难模拟实际地层结构，不能很好地反映出地下水流场的变化情况，导致预测结果不准。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种地下水流场模拟装置，以解决上述技术问题。
本申请提出一种地下水流场模拟装置，其包括槽体、防渗板、第一隔离板和第二隔离板，所述槽体具有槽底和位于槽底两侧的第一槽板和第二槽板，第一隔离板和第二隔离板设置在槽体内，均与第一槽板、第二槽板和槽底连接，并将槽体间隔成补给仓、模拟仓和计量仓，第一隔离板上设置有渗流孔，所述模拟仓内填充有渗透部，所述防渗板插在所述渗透部内且与槽底连接，并将模拟仓沿着补给仓至计量仓的方向间隔成前部仓和后部仓，所述防渗板上靠近第一槽板的侧边沿与第一槽板之间具有第一间隙，所述防渗板上靠近第二槽板的侧边沿和第二槽板之间具有第二间隙，所述第二隔离板上设置有排泄孔，所述补给仓内盛有介质，所述介质经渗流孔进入前部仓，经所述第一间隙和第二间隙进入后部仓，再经排泄孔进入计量仓。
可选地，所述模拟仓内的槽底上铺设有隔水层，所述防渗板插入所述隔水层内。
可选地，所述防渗板包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的边沿上设置有插口，第二挡板的边沿上设置有插头，所述插头与插口插接，所述第一挡板垂直于第一槽板方向的长度大于第二挡板垂直于第一槽板方向的长度。
可选地，所述第一隔离板上设置有多排渗流孔，每排渗流孔均包括多个渗流孔，多个渗流孔沿垂直于槽底的方向均匀排布，所述第二隔离板上设置有多排排泄孔，每排排泄孔包括多个排泄孔，多个排泄孔沿垂直于槽底的方向均匀排布，第一隔离板、防渗板和第二隔离板均垂直于槽底、第一槽板和第二槽板。
可选地，还包括多根水位观测管，所述模拟仓的槽底上设置有多排水位观测孔，每排水位观测孔包括多个水位观测孔，多个水位监测孔沿平行于防渗板的方向排布，所述水位观测孔通过橡皮管与水位观测管一一对应地连接。
可选地，所述渗透部包括第一砂粒、第二砂粒和聚丙烯纤维，所述第一砂粒的粒度大于第二砂粒的粒度，所述第一砂粒、第二砂粒和聚丙烯纤维混合均匀后，铺设在所述槽底上。
可选地，所述防渗板与第一隔离板、第二隔离板的间距相等，所述第一间隙垂直于第一槽板的宽度与第二间隙垂直于第一槽板的宽度相等。
可选地，所述补给仓与第一隔离板相对设置的侧壁上设置有多个供介质外流的溢出孔，多个溢出孔共线，且沿垂直于槽底的方向排布，相邻溢出孔间距相等。
可选地，还包括滤网，所述滤网分别贴合在所述第一隔离板和第二隔离板相对的两个板面上。
可选地，还包括流量表，所述计量仓的槽底上设置有用于收集介质的介质收集孔，所述介质收集孔上连接有引流装置，所述流量表安装在所述引流装置上。
本申请提供的地下水流程模拟装置通过设置槽体、第一隔离板、第二隔离板和防渗板，两个隔离板将槽体间隔成补给仓、模拟仓和计量仓，模拟仓内填充渗透部，防渗板插入渗透部内模拟防渗墙，不仅可实现物理模拟，更好地贴近各地层的实际情况，能够更真实地反应地下水流场的变化情况，提高预测结果的准确性，而且通过变换防渗板的长度改变过水断面的尺寸，实现观测不同工况下地下水流场与渗流量的变化过程，准确地模拟地下水流场在防渗墙影响下的变化过程与变化规律，从而更好地指导工程施工，同时结构简单，方便操作，模拟成本低。
附图说明
图1是本申请的地下水流场模拟装置的剖面图。
图2是本申请的地下水流场模拟装置的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例，对本申请的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1示出了本申请的地下水流场模拟装置的剖面图，图2示出了本申请的地下水流场模拟装置的俯视图。如图1-2所示，本申请提供的地下水流程模拟装置，其包括：槽体100、防渗板200、第一隔离板300和第二隔离板400。
槽体100具有槽底103和位于槽底103两侧的第一槽板101和第二槽板102。
在本实施例中，槽体100为具有敞口的中空长方体，敞口与槽底103相对设置。
第一隔离板300和第二隔离板400设置在槽体内，均与第一槽板101、第二槽板102和槽底103连接，并将槽体100间隔成补给仓110、模拟仓120和计量仓130。
第一隔离板300上设置有渗流孔310，所述模拟仓120内填充有渗透部121，所述防渗板200插在所述渗透部121内且与槽底103连接。
所述防渗板200将模拟仓120沿着补给仓110至计量仓130的方向间隔成前部仓和后部仓。
所述防渗板200上靠近第一槽板101的侧边沿与第一槽板101之间具有第一间隙，所述防渗板200上靠近第二槽板102的侧边沿和第二槽板之间具有第二间隙。
所述补给仓110内盛有介质，例如水。所述介质经渗流孔310进入前部仓，所述前部仓内的介质经所述第一间隙和第二间隙进入后部仓，前部仓和后部仓内的水位线如图1所示。
所述第二隔离板400上设置有排泄孔410，所述后部仓内的介质经排泄孔410进入计量仓130。
现以介质为自来水为例，说明地下水流程模拟装置的工作过程。
将防渗板200插入渗透部121内，并与槽底103连接，并做防水处理，以防止水从防渗板200与槽底103之间通过。
向补给仓110内供水，可采用流量表进行补给量观测统计。水经渗流孔310、渗透部121、第一间隙、第二间隙、排泄孔410，进入计量仓130，得出渗流量。
通过变换防渗板200的长度，改变渗透部121内过水断面的尺寸，实现观测不同工况下地下水流场与渗流量的变化过程，准确地模拟地下水流场在防渗墙影响下的变化过程与变化规律，从而更好地指导工程施工。其中，防渗板200的长度方向与第一槽板101垂直。
本申请提供的地下水流程模拟装置通过设置槽体、第一隔离板、第二隔离板和防渗板，两个隔离板将槽体间隔成补给仓、模拟仓和计量仓，模拟仓内填充渗透部，防渗板插入渗透部内模拟防渗墙，不仅可实现物理模拟，更好地贴近各地层的实际情况，能够更真实地反应地下水流场的变化情况，提高预测结果的准确性，而且通过变换防渗板的长度改变过水断面的尺寸，实现观测不同工况下地下水流场与渗流量的变化过程，准确地模拟地下水流场在防渗墙影响下的变化过程与变化规律，从而更好地指导工程施工，同时结构简单，方便操作，模拟成本低。
进一步地，所述模拟仓120内的槽底103上铺设有隔水层122，所述防渗板200插入所述隔水层122内。
通过设置隔水层122，不仅可保证防渗板200与槽底103之间的防水效果，还可方便防渗板200的安装，提高装配效率。
在一个具体实施例中，所述防渗板200包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的边沿上设置有插口，第二挡板的边沿上设置有插头，所述插头与插口插接，所述第一挡板垂直于第一槽板101方向的长度大于第二挡板垂直于第一槽板101方向的长度。
通过将防渗板200设置为多个挡板拼接而成，每块挡板的长度均不相同，以方便过水断面尺寸的改变。
模拟过程中，通过不断拔出挡板，实现防渗板200长度减小和过水断面的增大。
在本实施例中，槽体的长度*宽度*高度约为：3*1.5*0.6m；防渗板200的长度约为135cm。
优选地，所述第一隔离板300上设置有多排渗流孔，每排渗流孔均包括多个渗流孔310，多个渗流孔310沿垂直于槽底103的方向均匀排布。
所述第二隔离板400上设置有多排排泄孔，每排排泄孔包括多个排泄孔410，多个排泄孔410沿垂直于槽底103的方向均匀排布。
如图1所示，每排渗流孔均包括六个渗流孔310，每排排泄孔包括三个排泄孔410。
第一隔离板300、防渗板200和第二隔离板400均垂直于槽底103、第一槽板101和第二槽板102。
通过设置多排渗流孔和排泄孔，可增大介质的渗流速度，节省模拟时间。
在一个具体实施例中，所述防渗板200与第一隔离板300、第二隔离板400的间距相等，所述第一间隙垂直于第一槽板101的宽度与第二间隙垂直于第一槽板101的宽度相等。即，防渗板200位于模拟仓110的中间位置，以便更好地模拟防渗墙，提高预测结果的准确性。
在本实施例中，防渗板200与第一隔离板300间距约为1.2m，第一隔离板300、第二隔离板400的间距约为2.4m。补给仓110和计量仓130垂直于第一隔离板300方向的宽度约为0.3m。
进一步地，地下水流场模拟装置还包括多根水位观测管，所述模拟仓120的槽底103上设置有多排水位观测孔，每排水位观测孔包括多个水位观测孔104，多个水位监测孔104沿平行于防渗板200的方向排布，每个所述水位观测孔104通过橡皮管与水位观测管一一对应地连接。
通过设置多排水温观测孔，可方便观测模拟仓120内各处的水位。
如图2所示，模拟仓120的槽底103上设置有11排水位观测孔，每排水位观测孔的数量沿着第一隔离板300或者第二隔离板400到防渗板200的方向逐渐增多。
优选地，所述渗透部121包括第一砂粒、第二砂粒和聚丙烯纤维，第一砂粒的粒度大于第二砂粒的粒度。
所述第一砂粒、第二砂粒和聚丙烯纤维混合均匀后，铺设在模拟仓120的槽底103上。
通过不同粒度的砂粒，与聚丙烯纤维混合均匀后，铺设至槽底103上，防止沙粒等渗透材料随水流迁移，更好地进行地下水流场模拟，提高模拟效果。
在本申请的其他实施例中，沙粒可以采用其他渗透材料替代。
在模拟实验进行前，可先检测渗流部121的稳定性。检测方法为：
在渗流部121内不插入防渗板200时，可通过改变补给仓110内水位高度观测地下水流场和渗流量的过程进行检验，若渗流量随着补给仓110内水位高度的变化而呈现线性变化时，表明渗透部121是稳定的。
进一步地，所述补给仓110与第一隔离板300相对设置的侧壁上设置有多个供介质外流的溢出孔111，多个溢出孔111共线，且沿垂直于槽底100的方向排布，相邻溢出孔111间距相等。
通过设置溢出孔111，可保持补给仓110内水位的稳定，更好地进行地下水流场模拟，提高模拟效果。
进一步地，地下水流场模拟装置还包括滤网500，所述滤网500分别贴合在所述第一隔离板300和第二隔离板400相对的两个板面上，以过滤水中的杂质，避免水中杂质进入渗透部121内，影响模拟结果。
优选地，地下水流场模拟装置还包括流量表131，所述计量仓130的槽底103上设置有用于收集介质的介质收集孔。所述介质收集孔上连接有引流装置，所述流量表131安装在所述引流装置上。
在本实施例中，引流装置可采用引流管，流量表131安装在引流管上。介质经介质收集孔、引流管由计量仓130导出。
通过介质收集孔，将介质引入储存容器内，以对计量仓130内的渗流量进行测量，从而得出渗流量。
在一个具体实施例中，第一隔离板300和第二隔离板400可采用塑料板。
以上，结合具体实施例对本申请的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本申请的思想。本领域技术人员在本申请具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本申请保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地下水流场模拟装置，其特征在于，包括：槽体、防渗板、第一隔离板和第二隔离板，所述槽体具有槽底和位于槽底两侧的第一槽板和第二槽板，第一隔离板和第二隔离板设置在槽体内，均与第一槽板、第二槽板和槽底连接，并将槽体间隔成补给仓、模拟仓和计量仓，第一隔离板上设置有渗流孔，所述模拟仓内填充有渗透部，所述防渗板插在所述渗透部内且与槽底连接，并将模拟仓沿着补给仓至计量仓的方向间隔成前部仓和后部仓，所述防渗板上靠近第一槽板的侧边沿与第一槽板之间具有第一间隙，所述防渗板上靠近第二槽板的侧边沿和第二槽板之间具有第二间隙，所述第二隔离板上设置有排泄孔，所述补给仓内盛有介质，所述介质经渗流孔进入前部仓，经所述第一间隙和第二间隙进入后部仓，再经排泄孔进入计量仓。
2.如权利要求1所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，所述模拟仓内的槽底上铺设有隔水层，所述防渗板插入所述隔水层内。
3.如权利要求2所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，所述防渗板包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的边沿上设置有插口，第二挡板的边沿上设置有插头，所述插头与插口插接，所述第一挡板垂直于第一槽板方向的长度大于第二挡板垂直于第一槽板方向的长度。
4.如权利要求3所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，所述第一隔离板上设置有多排渗流孔，每排渗流孔均包括多个渗流孔，多个渗流孔沿垂直于槽底的方向均匀排布，所述第二隔离板上设置有多排排泄孔，每排排泄孔包括多个排泄孔，多个排泄孔沿垂直于槽底的方向均匀排布，第一隔离板、防渗板和第二隔离板均垂直于槽底、第一槽板和第二槽板。
5.如权利要求4所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，还包括多根水位观测管，所述模拟仓的槽底上设置有多排水位观测孔，每排水位观测孔包括多个水位观测孔，多个水位监测孔沿平行于防渗板的方向排布，所述水位观测孔通过橡皮管与水位观测管一一对应地连接。
6.如权利要求5所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，所述渗透部包括第一砂粒、第二砂粒和聚丙烯纤维，所述第一砂粒的粒度大于第二砂粒的粒度，所述第一砂粒、第二砂粒和聚丙烯纤维混合均匀后，铺设在所述槽底上。
7.如权利要求6所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，所述防渗板与第一隔离板、第二隔离板的间距相等，所述第一间隙垂直于第一槽板的宽度与第二间隙垂直于第一槽板的宽度相等。
8.如权利要求7所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，所述补给仓与第一隔离板相对设置的侧壁上设置有多个供介质外流的溢出孔，多个溢出孔共线，且沿垂直于槽底的方向排布，相邻溢出孔间距相等。
9.如权利要求8所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，还包括滤网，所述滤网分别贴合在所述第一隔离板和第二隔离板相对的两个板面上。
10.如权利要求1-9任一所述的地下水流场模拟装置，其特征在于，还包括流量表，所述计量仓的槽底上设置有用于收集介质的介质收集孔，所述介质收集孔上连接有引流装置，所述流量表安装在所述引流装置上。
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