CN111256949A - 一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，四阀实验柱，用于实现下向流、上向流两种工况实验条件；自循环供水系统，为所述四阀实验柱提供不同水压的供水装置；测压装置，用于检测所述四阀实验柱内的水压情况。本发明不仅可以用于污染物在多孔介质中的迁移变化规律研究，而且可以用于渗流实验模拟，解决了传统的渗流实验装置仅满足单一下向流工况实验条件，渗流过程无压状态下，介质孔隙中的水有的地方并没有饱和，造成测压管水头量不出来的问题。

Description

一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置

技术领域

本发明涉及一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，属于环境保护、流体力学技术领域。

背景技术

土壤不仅是人类赖以生存的宝贵资源，而且是人类生存环境的重要组成要素。人类的一切生产、生命活动都离不开土壤。然而，随着农业科学技术的发展进度，农膜、农药等在农业生产活动中大量的使用，微米级甚至纳米级塑料颗粒以及滴滴涕（一种杀虫剂）等持久性污染物大量进入环境或在环境介质中产生，对生态环境和人类健康造成潜在威胁。因此，探究污染物在多孔介质（土壤，石英砂，活性炭等）中的迁移转化，可为污染物的有效控制及生态环境治理提供有 力的科学依据。流体在孔隙中的流动称为渗流，1855年法国工程师达西通过实验研究总结得出了渗流的基本定理。实际工程中，通过渗流实验装置可以得到不同土质情况下的土壤渗透系数。渗流理论在土木、水利、石油、矿产等许多领域得到广泛应用。然而，传统的渗流实验装置仅满足单一下向流工况实验条件，且渗流过程近似无压状态，造成孔隙中的水有的地方并没有饱和，这样造成量测压管水头的时候量不出来。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，通过调节四阀实验柱的阀门开关情况，实现下向流、上向流两种工况实验条件，四阀实验柱与自循环供水系统顶部的水箱形成U型连通器的结构，实现有压条件下的实验模拟，同时自循环供水系统顶部的水箱可自由调节高度，可满足不同的压力实验条件。

本发明是通过如下技术方案实现的，一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，

四阀实验柱，用于实现下向流、上向流两种工况实验条件；

自循环供水系统，为所述四阀实验柱提供不同水压的供水装置；

测压装置，用于检测所述四阀实验柱内的水压情况。

作为本发明所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置的优选方案：所述自循环供水系统，包括支撑架台，分别安装在支撑架台内底部的储水箱和上部的水塔，将储水箱内的水送入水塔的水泵，以及可调节水塔高度的横向支撑杆；

所述水泵通过导线与电源连接；

所述横向支撑杆安装在支撑架台上且可沿支撑架台上下调节位置，从而调节水塔的高度；所述水塔用于为四阀实验柱供水。

作为本发明所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置的优选方案：所述水塔内设有与水泵输水端的进水软管连通的硬管；所述水塔底部设有通过排水软管与四阀实验柱连通的出水硬管；

所述水塔内壁设有通过支撑板固定的溢流堰，所述溢流堰上部设有溢流口，并设有穿过水塔内部的回流管；所述回流管通过回流软管与储水箱连通，从而实现水的回流。

作为本发明所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置的优选方案：所述四阀实验柱，其内部由上而下安装有整流压板和整流承板；所述整流压板和整流承板之间设有多孔介质层；所述四阀实验柱上部安装有上水阀门和上排阀门，其下部安装有下水阀门和下排阀门；

所述下水阀门和上水阀门均与排水软管连通；

所述四阀实验柱在整流压板和整流承板之间的侧壁上设有若干个采样点阀门和测压接口。

作为本发明所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置的优选方案：所述采样点阀门设有至少设有三个，且高度不同。

作为本发明所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置的优选方案：所述上水阀门和上排阀门位于整流压板上方；所述下水阀门和下排阀门位于整流承板下方。

作为本发明所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置的优选方案：所述测压装置包括与测压接口连接的测压管，测量压力差的刻度尺，以及安装固定测压管和刻度尺的测压支撑架。

本发明有益技术效果：本发明装置不仅可以用于污染物在多孔介质中的迁移变化规律研究，而且可以用于渗流实验模拟，解决了传统的渗流实验装置仅满足单一下向流工况实验条件，渗流过程无压状态下，造成孔隙中的水有的地方并没有饱和，造成测压管水头量不出来的问题。另外，四阀实验柱中多孔介质层中的压力变化通过测压装置中的测压管测量，污染物浓度的沿程变化规律可通过设置在四阀实验柱中的采样点阀门取样测定。

附图说明

图1 本发明实验装置结构示意图；

图2是横向支撑杆示意图；

图3是整流压板示意图；

图4是整流承板示意图；

图中：1-自循环供水系统；1.1-储水箱；1.2-水泵；1.3-导线；1.4-支撑架台；1.5-横向支撑杆；1.6-水塔；1.7-溢流堰；1.8-支撑板；1.9-回流管；1.11-硬管；1.12-进水软管；1.13-出水硬管；1.14-排水软管；1.15-回流软管；2-四阀实验柱；2.1-下水阀门； 2.2-上水阀门2.3-下排阀门；2.4-上排阀门；2.5-整流压板；2.6-整流承板；2.7-多孔介质层；2.8-采样点阀门；2.9-测压接口；3-测压装置；3.1-测压管；3.2-刻度尺；3.3-测压支撑架。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明，本领域技术人员应该清楚，说明书仅是提供一种实施方案，不能视为本发明具体保护的范围，在本发明基础上任何形式的变形和改进均属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，

四阀实验柱2，用于实现下向流、上向流两种工况实验条件；

自循环供水系统1，为所述四阀实验柱2提供不同水压的供水装置；

测压装置3，用于检测所述四阀实验柱2内的水压情况。

如图1和图2所示，所述自循环供水系统1，包括支撑架台1.4，分别安装在支撑架台1.4内底部的储水箱1.1和上部的水塔1.6，将储水箱1.1内的水送入水塔1.6的水泵1.2，以及可调节水塔1.6高度的横向支撑杆1.5；

所述水泵1.2通过导线1.3与电源连接；

所述横向支撑杆1.5安装在支撑架台1.4上且可沿支撑架台1.4上下调节位置，从而调节水塔1.6的高度；所述水塔1.6用于为四阀实验柱2供水。

具体地，所述横向支撑杆1.5上下调节位置，从而调节水塔1.6的高度，水塔1.6的高度发生了变化受重力影响，水压也会发生变化，实现不同水压的调节；需要说明的是，横向支撑杆1.5可通过卡具可活动固定在支撑架台1.4上。

所述水塔1.6内设有与水泵1.2输水端的进水软管1.12连通的硬管1.11；所述水塔1.6底部设有通过排水软管1.14与四阀实验柱2连通的出水硬管1.13；

所述水塔1.6内壁设有通过支撑板1.8固定的溢流堰1.7，所述溢流堰1.7上部设有溢流口，并设有穿过水塔1.6内部的回流管1.9；所述回流管1.9通过回流软管1.15与储水箱1.1连通，从而实现水的回流。

具体地，所述溢流堰1.7和回流管1.9主要是解决水塔1.6水过多溢流的问题，过多的水会通过回流管1.9流回到储水箱1.1中。

如图1、图3和图4所示，所述四阀实验柱2，其内部由上而下安装有整流压板2.5和整流承板2.6；所述整流压板2.5和整流承板2.6之间设有多孔介质层2.7；所述四阀实验柱2上部安装有上水阀门2.2和上排阀门2.4，其下部安装有下水阀门2.1和下排阀门2.3；

所述下水阀门2.1和上水阀门2.2均与排水软管1.14连通；

所述四阀实验柱2在整流压板2.5和整流承板2.6之间的侧壁上设有若干个采样点阀门2.8和测压接口2.9。

所述采样点阀门2.8设有至少设有三个，且高度不同。

所述上水阀门2.2和上排阀门2.4位于整流压板2.5上方；所述下水阀门2.1和下排阀门2.3位于整流承板2.6下方。

所述测压装置3包括与测压接口2.9连接的测压管3.1，测量压力差的刻度尺3.2，以及安装固定测压管3.1和刻度尺3.2的测压支撑架3.3。

本发明使用方法：启动水泵1.2向水塔1.6蓄水，通过调节横向支撑杆1.5高度的提供不同压力的水进入四阀实验柱2内，通过关闭下水阀门2.1和上排阀门2.4，打开上水阀门2.2和下排阀门2.3，可实现下向流工况运行；另外，通过关闭上水阀门2.2和下排阀门2.3，打开下水阀门2.1和上排阀门2.4，可实现上向流工况运行；利用采样点阀门2.8可以得到多孔介质中污染物迁移浓度；测压装置3可以检测测压接口2.9的水压情况。

Claims (7)

1.一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，其特征在于：

四阀实验柱（2），用于实现下向流、上向流两种工况实验条件；

自循环供水系统（1），为所述四阀实验柱（2）提供不同水压的供水装置；

测压装置（3），用于检测所述四阀实验柱（2）内的水压情况。

2.根据权利要求1所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，其特征在于：所述自循环供水系统（1），包括支撑架台（1.4），分别安装在支撑架台（1.4）内底部的储水箱（1.1）和上部的水塔（1.6），将储水箱（1.1）内的水送入水塔（1.6）的水泵（1.2），以及可调节水塔（1.6）高度的横向支撑杆（1.5）；

所述水泵（1.2）通过导线（1.3）与电源连接；

所述横向支撑杆（1.5）安装在支撑架台（1.4）上且可沿支撑架台（1.4）上下调节位置，从而调节水塔（1.6）的高度；所述水塔（1.6）用于为四阀实验柱（2）供水。

3.根据权利要求2所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，其特征在于：所述水塔（1.6）内设有与水泵（1.2）输水端的进水软管（1.12）连通的硬管（1.11）；所述水塔（1.6）底部设有通过排水软管（1.14）与四阀实验柱（2）连通的出水硬管（1.13）；

所述水塔（1.6）内壁设有通过支撑板（1.8）固定的溢流堰（1.7），所述溢流堰（1.7）上部设有溢流口，并设有穿过水塔（1.6）内部的回流管（1.9）；所述回流管（1.9）通过回流软管（1.15）与储水箱（1.1）连通，从而实现水的回流。

4.根据权利要求3所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，其特征在于：所述四阀实验柱（2），其内部由上而下安装有整流压板（2.5）和整流承板（2.6）；所述整流压板（2.5）和整流承板（2.6）之间设有多孔介质层（2.7）；所述四阀实验柱（2）上部安装有上水阀门（2.2）和上排阀门（2.4），其下部安装有下水阀门（2.1）和下排阀门（2.3）；

所述下水阀门（2.1）和上水阀门（2.2）均与排水软管（1.14）连通；

所述四阀实验柱（2）在整流压板（2.5）和整流承板（2.6）之间的侧壁上设有若干个采样点阀门（2.8）和测压接口（2.9）。

5.根据权利要求4所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，其特征在于：所述采样点阀门（2.8）设有至少设有三个，且高度不同。

6.根据权利要求4所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，其特征在于：所述上水阀门（2.2）和上排阀门（2.4）位于整流压板（2.5）上方；所述下水阀门（2.1）和下排阀门（2.3）位于整流承板（2.6）下方。

7.根据权利要求4所述的一种污染物迁移和渗流模拟的实验装置，其特征在于：所述测压装置（3）包括与测压接口（2.9）连接的测压管（3.1），测量压力差的刻度尺（3.2），以及安装固定测压管（3.1）和刻度尺（3.2）的测压支撑架（3.3）。

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