CN115046890A - 一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法，包括供水系统、实验箱、储水系统、污染注射系统、取样系统、实时监测组件和中控系统，所述供水系统、实验箱和储水系统依次连接。本发明以大型实验箱为主体，可以通过装填多孔介质和调控地下水流场最大限度的模拟污染场地的地下环境；配备在线监测组件及多元化取样方式，可以实现三维空间内的取样监测；模拟系统为半自动化交互模式，可以实现地下水流速、采样周期、采样量等参数的自动调控，还能定时存储监测数据并对其进行简单的可视化处理，可以有效的节约人力成本，降低模拟实验的操作难度。

Description

一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及 方法

技术领域

本发明涉及污染土壤与地下水修复技术领域，具体是一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法。

背景技术

土壤和地下水是人类生存与发展的重要基础，对环境保护和维护人体健康具有重要意义。然而，随着我国城市化进程和产业结构调整步伐的加快，土壤和地下水污染的问题日渐严重。土壤和地下水污染控制与修复离不开污染物在地下环境中的污染特征和修复规律的研究，目前一般采用野外示踪和实验室内模拟实验进行研究。野外示踪实验受场地自身条件限制较多，操作难度大，运行成本高，具有很大的局限性。因此，大部分研究仍采用室内实验研究，基本上以一维实验柱、二维实验槽与三维实验箱为主。

一维和二维模拟装置的渗流场较小，缺乏三维流动模拟能力，难以反映污染场地的实际情况，使得实验结果缺乏代表性。大型三维装置具有还原地下环境的潜能，但现有三维装置局限于模拟单一包气带或含水层环境，缺乏模拟同时包含包气带和饱和带环境的功能，难以反映复杂场地中污染物迁移转化和修复规律。不同修复技术在实际应用过程中深受水文地质条件的制约，也需要搭建科学可行的三维装置来验证各修复技术对污染土壤和地下水的修复效果，为后续工程应用提供关键技术参数。

此外，对模拟区域内的pH、电导率、污染物浓度等参数进行连续监测是揭示实验过程中污染物迁移转化和修复规律的重要环节，但在采用三维模拟装置进行实验时，存在采样监测难度大、时间长等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法，包括供水系统、实验箱、储水系统、污染注射系统、取样系统、实时监测组件和中控系统，所述供水系统、实验箱和储水系统依次连接；

所述实验箱为带有可拆卸箱盖的长方形箱体，所述实验箱内垂直放置两块平行的可拆卸多孔隔板，所述多孔隔板下沿与所述实验箱底板接触；

所述供水系统包括供水箱和供水泵，所述供水箱通过连通管路与所述供水泵和进水口相连；

所述储水系统包括流量计、储水箱和升降装置，所述储水箱通过连通管路依次与所述流量计和出水口相连，所述储水箱安装于所述升降装置上；

所述污染注射系统包括依次相连的药剂瓶、注射泵和注射井，所述注射井直立插接于土壤槽内的多孔介质中，所述注射井通过连通管路与所述注射泵和药剂瓶依次相连；

所述取样系统包括可直立插接于所述土壤槽内多孔介质中的土壤取样器和监测井组，所述监测井组包括不同长度的监测井，所述监测井配备密封盖，所述监测井内有插入其底部的取样管，所述取样管通过连通管路与取样泵相连；

所述实时监测组件包括pH传感器、电导率传感器、温度传感器、湿度传感器、水位传感器、溶解氧传感器；所述监测组件放入所述监测井内或插接在取样/监测口中；

所述水位计、供水泵、升降装置、注射泵、取样泵和监测组件通过数据传输线与所述中控系统相连。

所述中控系统为PLC(Programmable logic Controller)控制系统，一方面控制供水泵、流量计、升降装置、注射泵和取样泵等设备的启停和运行参数，另一方面将实时监测组件采集的信号转化为数据进行可视化和存储。

作为本发明进一步的方案：所述多孔隔板上沿与所述实验箱上口齐平，所述多孔隔板将实验箱内空间分隔为供水槽、土壤槽和储水槽，所述实验箱的底板设排水排泥口和脚轮，所述脚轮设有制动装置，在所述实验箱一端侧板上分层布设进水口，其另一端侧板上分层布设出水口，在所述土壤槽两侧侧板上分层布设取样/监测口，所述土壤槽两侧的侧板上布设若干水位连通器，所述水位连通器通过软管与所述土壤槽连通，所述供水槽内放置水位计。

作为本发明再进一步的方案：所述土壤槽内装填多层粘土或砂土，调节实验箱内水位和流速，模拟同时包含非均质包气带和饱和带的水文地质单元，所述粘土的粒径<0.005mm，所述砂土的粒径为0.1～1.0mm。

作为本发明再进一步的方案：所述水文地质单元的土壤装填层数为2～7层，所述水文地质单元中非均质包气带和饱和带的高度比为5:1～1:5。

作为本发明再进一步的方案：所述升降装置由升降架、电机和导轨组成，所述储水箱一侧侧壁设置溢流口。

作为本发明再进一步的方案：所述实验箱采用不锈钢加工而成，所述实验箱的长×宽×高为200cm×100cm×110cm，所述供水槽、土壤槽和储水槽的长度比为1:18:1。

所述箱盖顶板上装有把手，所述箱盖顶板上开设若干内径为3～5cm的带盖预留口。

所述多孔隔板为开孔不锈钢板，厚度为0.5cm，孔径为1cm，所述多孔隔板的两侧包裹100～300目的金属筛网。

所述进水口和出水口的孔径为1cm，横向孔距为20cm，纵向孔距为20cm，所述取样/监测口为不锈钢螺纹口，孔径为0.8cm，横向孔距为10cm，纵向孔距为10cm，所述进水口、出水口和取样/监测接口配置密封盖。

所述水位连通器为上端开口的带刻度玻璃管。

所述监测井为不同长度的不锈钢管，长度为45～90cm，内径为2～3cm，所述监测井底端0～5cm部分开孔，孔径为2mm，孔间距为1mm，所述监测井外部包裹100～300目的金属筛网。

所述土壤取样器为带刻度标记(精度为1cm)的不锈钢原状取土器，长度为110cm。

所述注射井为不锈钢管，内径为1cm，长度为5～30cm，所述注射井底端0～5cm部分开孔，孔径为2mm，孔间距为1mm。

作为本发明再进一步的方案：其模拟方法步骤如下：

a、准备土壤：采集干净的粘土和砂土样品，在去除杂质后进行风干和细化(粘土过200目筛，砂土过10目筛)处理，同时根据实验需求配置不同导水系数的混合土(粘土和砂土质量比为1:10～10:1)；

b、装填土壤：将供水系统、实验箱和储水系统依次连接，往箱内持续注水检测实验箱的密封性，检测完成后，在土壤槽中逐层均匀的装填粘土、砂土或混合土模拟非均质地下介质，在实验箱底和侧壁填加粘土或混合土以防污染物沿箱壁流动，在砂土层或混合土层加入部分粘土模拟粘土透镜体，每装填5～10cm土壤后进行夯实和洒水，并在静置5～10min后继续装填，最终装填高度比实验箱上口的低5～10cm；

c、安装监测和取样系统：根据实验需求确定监测和取样的位置和布局，在土壤装填高度为20～30cm时开始安装监测井组，安装监测井组的同时继续装填土壤，完成填土和监测井组安装后，将实时监测组件和取样管放入监测井内；

d、调控地下水流场：打开进水泵向实验箱内连续注水，通过水位计和流量计观测进水槽水头和箱体内的地下水流速，通过中控系统调节进水泵的流量及储水箱的高度，进而调节实验所需的水位或地下水流速，地下水位范围为0～80cm，供水槽和储水槽的水头差范围为0～40cm，地下水流速范围在0～1.0m/d；

e、注入污染物或示踪剂：在实验开始前配置好相应浓度的污染物或示踪剂，根据实验需求确定污染类型(点源/面源、临时/持续)和污染深度，在填土过程中将注射井安装在相应的位置，打开注射泵向介质中输送污染物或示踪剂，注入量和流速通过调节注射泵的启停和流量来控制；

f、取样监测与数据记录：在污染物注射的同时，开始定时(10s/次～10h/次)监测并记录实验箱内不同区域地下水中的各类参数(pH、溶氧量、电导率、温度等)，并定期采集不同位置和深度的土壤和地下水样品进行检测，采样时间可根据地下水流速确定，地下水流速由流量计测量得出，地下水通过插入监测井中取样管采集，土壤取样通过土壤取样器采集，取样检测后，利用插值法绘制监测污染物或示踪剂的等浓度曲线，分析其在复杂地层中的迁移分布和修复规律。

作为本发明再进一步的方案：在步骤a-f的前提下，可根据实验需求在所述实验箱内安装修复模块，如电动-可渗透性反应墙、微生物修复、化学氧化和电动修复等模块，验证原位修复技术在复杂地质条件下的应用效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的模拟系统以大型实验箱为主体，配有水位连通器，可装填均质或非均质地层，实时观测和调控地下水位和地下水流速，形成同时包含非均质包气带和饱和带的水文地质单元，可以最大限度的模拟污染场地的地下环境；

2、本发明提供的模拟系统具有实时监测功能，可以定时监测土壤槽内的多种参数，配备多元化取样方式，设置位于土壤槽侧壁的监测/取样口并配备可从土壤上方插入的土壤取样器，可以实现三维空间内的取样监测，适用于复杂水文地质条件下污染物传输特性的研究，还适用于验证多种原位修复技术(微生物强化技术、化学氧化技术、电动修复技术、可渗透性反应墙等的应用效果；

3、本发明提供的模拟系统为半自动化交互系统，可实现部分试验参数(如地下水流速、采样量、采样周期的自动调控，还能定时存储监测数据并对其进行简单的可视化处理，可以有效的节约人力成本，降低模拟实验的操作难度。

附图说明

图1为地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统的结构示意图。

图2为地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法中实验箱内层状多孔介质装填效果图。

图3为地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法中实验箱内监测井和注射井布局示意图。

图4为地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统及方法中监测井组和土壤采样器示意图。

图中所示：1-实验箱，1a-箱盖，1aa-把手，1ab-预留口，1b-多孔隔板，1c-供水槽，1d-土壤槽，1e-储水槽，1f-排水排泥口，1g-脚轮，1h-脚轮，1i-进水口，1j-出水口，1k-取样/监测口，1l-水位连通器，2-供水系统，3-储水系统，4-污染注射系统，5-取样系统，6-实时监测组件，7-中控系统，8-水位计，9-供水箱，10-供水泵，11-流量计，12-储水箱，12a-溢流口，13-升降装置，13a-升降架，13b-电机，13c-导轨，14-药剂瓶，15-注射泵，16-注射井，17-土壤取样器，18-监测井组，18a-监测井，18b-密封盖，19-取样管，20-取样泵，A-水文地质单元，A1-包气带，A2-饱和带。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统，包括供水系统2、实验箱1、储水系统3、污染注射系统4、取样系统5、实时监测组件6和中控系统7，所述供水系统2、实验箱1和储水系统3依次连接。

实验箱1为长×宽×高为200cm×100cm×110cm的长方形箱体，实验箱1设置可拆卸箱盖1a，以减少实验过程中污染物挥发，为便于拆卸，箱盖由4部分组成，各部分均设有把手1aa，箱盖1a上设若干内径为3～5cm的带盖预留口1ab，便于箱体内的管线通过。实验箱1内设置两块平行的多孔隔板1b，多孔隔板1b为开孔不锈钢板，厚度为0.5cm，孔径为1cm，两侧包裹孔径为100～300目金属筛网，便于挡土渗水。多孔隔板1b下沿与实验箱1底板接触，上沿与实验箱1上口齐平，将实验箱内空间分隔为供水槽1c、土壤槽1d和储水槽1e，供水槽1c、土壤槽1d和储水槽1e的长度比为1:18:1。实验箱1底板设排水排泥口1f和脚轮1g，脚轮1g设有制动装置1h，便于更换多孔介质和移动箱体。在供水槽内设有水位计8，水位计8一端置于供水槽1c底部，水位计8另一端与中控系统7相连，便于观测和调控进水槽1c水头。

所述实验箱1一端侧板上分层布设进水口1i，其另一端侧板上分层布设出水口1j，在土壤槽1d两侧侧板上分层布设取样/监测口1k，进水口1i和出水口1j的孔径为1cm，横向孔距为20cm，纵向孔距为20cm，取样/监测口1k的孔径为0.8cm，横向孔距为10cm，纵向孔距为10cm，进水口1h、出水口1i和取样/监测接口1j配置密封盖。土壤槽1d两侧的侧板上布设若干带刻度的玻璃水位连通器1k，水位连通器1k通过软管与土壤槽1d连通，用于观测实验箱1内水位和控制进水水头。

供水系统2包括供水箱9和供水泵10，供水箱9通过连通管路与供水泵10和进水口1i相连，供水泵10与中控系统7相连，便于调节供水流速和水量。

储水系统3包括流量计11、储水箱12和升降装置13，储水箱12通过连通管路依次与流量计11和出水口相连1j，流量计用于观测实验箱内的地下水流速，储水箱12安装于所述升降装置13上，升降装置13由升降架13a带刻度标记、电机13b和导轨13c组成，升降装置13与中控系统7相连，便于控制储水箱12高度可调至距实验箱底部0～100cm处，储水箱一侧侧壁设置溢流口12a，便于固定出水水头。

污染注射4系统包括依次相连的药剂瓶14、注射泵15和注射井16，注射井15直立插接于土壤槽1d内的多孔介质中，注射井15为不锈钢管，内径为1cm，长度为5～30cm，所述注射井15底端0～5cm部分开孔，孔径为2mm，孔间距为1mm。注射井15通过连通管路与注射泵15和药剂瓶14依次相连，注射泵14与中控系统7相连，便于控制启停和调节流量。

取样系统5包括可直立插接于所述土壤槽1d内多孔介质中的土壤取样器17和监测井组18，监测井组18包括不同长度的监测井18a，监测井18a为不同长度的不锈钢管，长度为45～90cm，内径为2～3cm，不锈钢管，监测井18a底端0～5cm部分开孔，孔径为2mm，孔间距为1mm，监测井18a外部包裹100～300目的金属筛网，监测井配备密封盖18b，在监测井不使用时将其密封。监测井18a内有插入其底部的取样管19，取样管19通过连通管路与取样泵20相连，取样泵20连接中控系统7，便于控制启停和调节流量。土壤取样器17为带刻度标记精度为1cm的不锈钢原状取土器，长度为110cm。

所述实时监测组件6包括pH传感器、电导率传感器、温度传感器、湿度传感器、水位传感器、溶解氧传感器；所述监测组件6放入所述监测井18a内或插接在取样/监测口1k中，对不同区域地下水的相关参数进行监测，各传感器与中控系统7相连，便于控制启停和定时监测和记录数据。

土壤槽1d内装填多层粘土或砂土，向实验箱内注入清水并调节水位和流速，来模拟同时包含非均质包气带A1和饱和带A2的水文地质单元A，所述粘土的粒径<0.005mm，所述砂土的粒径为0.1～1.0mm。水文地质单元A装填的土壤层数为2～7层，且其包气带A1和饱和带A2的高度比为5:1～1:5。

中控系统7采用PLC(Programmable logic Controller)控制系统，一方面控制供水泵10、流量计11、升降装置13、注射泵15和取样泵20等设备的启停和运行参数，实现地下水流速、采样量、采样周期等参数的自动调控；另一方面将实时监测组件6采集的信号转化为数据储存和呈现，实现定时存储监测数据并对其进行简单的可视化。

三维模拟系统以大型实验箱为主体，可以最大限度的模拟污染场地的地下环境，通过在模拟环境中注入污染物或示踪剂，实时监测地下水相关参数，并定期采集土壤和地下水样品进行检测，可实现污染物在复杂地层中的迁移转化规律的模拟研究；通过结合配套的污染修复模块，可验证多种原位修复技术(如电动-可渗透性反应墙技术，微生物修复技术、化学氧化技术等)在复杂地质条件中的应用效果。

一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟方法，其模拟方法步骤如下：

a、采集干净的粘土和砂土样品，在去除杂质后进行风干和细化，粘土过200目筛，砂土过10目筛处理，同时根据实验需求配置不同导水系数的混合土，粘土和砂土质量比为1:10～10:1；

b、将供水系统、实验箱和储水系统依次连接，往箱内持续注水检测实验箱的密封性，检测完成后，在土壤槽中逐层均匀的装填粘土、砂土或混合土模拟非均质地下介质，在实验箱底和侧壁填加粘土或混合土以防污染物沿箱壁流动，在砂土层或混合土层加入部分粘土模拟粘土透镜体，每装填5～10cm土壤后进行夯实和洒水，并在静置5～10min后继续装填，最终装填高度比实验箱上口的低5～10cm；

c、根据实验需求确定监测和取样的位置和布局(如4行4列，3行6列等，在土壤装填高度为20～30cm时开始安装监测井组，安装监测井组的同时继续装填土壤，完成填土和监测井组安装后，将实时监测组件和取样管放入监测井内；

d、打开进水泵向实验箱内连续注水，通过水位计和流量计观测进水槽水头和箱体内的地下水流速，通过中控系统调节进水泵的流量及储水箱的高度，进而调节实验所需的水位或地下水流速，地下水位范围为0～80cm，供水槽和储水槽的水头差范围为0～40cm，地下水流速范围在0～1.0m/d；

e、在实验开始前配置好相应浓度的污染物或示踪剂，根据实验需求确定污染类型(点源/面源、临时/持续和污染深度，在填土过程中将注射井安装在相应的位置，打开注射泵向介质中输送污染物或示踪剂，注入量和流速通过调节注射泵的启停和流量来控制；

f、在污染物注射的同时，开始定时(10s/次～10h/次监测并记录实验箱内不同区域地下水中的各类参数(pH、溶氧量、电导率、温度等，并定期采集不同位置和深度的土壤和地下水样品进行检测，采样时间可根据地下水流速确定，地下水流速由流量计测量得出，地下水通过插入监测井中取样管采集，土壤取样通过土壤取样器采集，取样检测后，利用插值法绘制监测污染物或示踪剂的等浓度曲线，分析其在复杂地层中的迁移转化规律。

g、在步骤a-f的前提下，根据实验需求在所述实验箱内安装修复模块，如电动-可渗透性反应墙、微生物修复、化学氧化和电动修复等模块，评估原位修复技术在复杂地质条件下的应用效果，获取各技术的关键技术参数，为后续修复工程提供技术支撑。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统，其特征在于：包括供水系统(2)、实验箱(1)、储水系统(3)、污染注射系统(4)、取样系统(5)、实时监测组件(6)和中控系统(7)，所述供水系统(2)、实验箱(1)和储水系统(3)依次连接；

所述实验箱(1)为带有可拆卸箱盖(1a)的长方形箱体，所述实验箱(1)内垂直放置两块平行的可拆卸多孔隔板(1b)，所述多孔隔板(1b)下沿与所述实验箱(1)底板接触；

所述供水系统(2)包括供水箱(9)和供水泵(10)，所述供水箱(9)通过连通管路与所述供水泵(10)和进水口(1i)相连；

所述储水系统(3)包括流量计(11)、储水箱(12)和升降装置(13)，所述储水箱(12)通过连通管路依次与所述流量计(11)和出水口相连(1j)，所述储水箱(12)安装于所述升降装置(13)上；

所述污染注射(4)系统包括依次相连的药剂瓶(14)、注射泵(15)和注射井(16)，所述注射井(15)直立插接于土壤槽(1d)内的多孔介质中，所述注射井(15)通过连通管路与所述注射泵(15)和药剂瓶(14)依次相连；

所述取样系统(5)包括可直立插接于所述土壤槽(1d)内多孔介质中的土壤取样器(17)和监测井组(18)，所述监测井组(18)包括不同长度的监测井(18a)，所述监测井配备密封盖(18b)，所述监测井(18a)内有插入其底部的取样管(19)，所述取样管(19)通过连通管路与取样泵(20)相连；

所述实时监测组件(6)包括pH传感器、电导率传感器、温度传感器、湿度传感器、水位传感器、溶解氧传感器；所述监测组件(6)放入所述监测井(18a)内或插接在取样/监测口(1k)中；

所述水位计(8)、供水泵(10)、升降装置(13)、注射泵(14)、取样泵(20)和监测组件(6)通过数据传输线与所述中控系统(7)相连；

所述中控系统(7)为PLC(Programmable logic Controller)控制系统，一方面控制供水泵(10)、流量计(11)、升降装置(13)、注射泵(15)和取样泵(20)等设备的启停和运行参数，另一方面将实时监测组件(6)采集的信号转化为数据进行存储和呈现。

2.根据权利要求1所述的地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统，其特征在于：所述多孔隔板(1b)上沿与所述实验箱(1)上口齐平，所述多孔隔板(1b)将实验箱内空间分隔为供水槽(1c)、土壤槽(1d)和储水槽(1e)，所述实验箱(1)底板设排水排泥口(1f)和脚轮(1g)，所述脚轮(1g)设有制动装置(1h)，在所述实验箱(1)一端侧板上分层布设进水口(1i)，其另一端侧板上分层布设出水口(1j)，在所述土壤槽(1d)两侧侧板上分层布设取样/监测口(1k)，所述土壤槽(1d)两侧的侧板上布设若干水位连通器(1l)，所述水位连通器(1k)通过软管与所述土壤槽(1d)连通，所述供水槽(1c)内放置水位计(8)。

3.根据权利要求2所述的地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统，其特征在于：所述土壤槽(1d)内装填多层粘土或砂土，调节实验箱内水位和流速，模拟同时包含非均质包气带和饱和带的水文地质单元(A)，所述粘土的粒径<0.005mm，所述砂土的粒径为0.1～1.0mm。

4.根据权利要求3所述的地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统，其特征在于：所述水文地质单元(A)的土壤装填层数为2～7层，所述水文地质单元(A)中非均质包气带(A1)和饱和带(A2)的高度比为5:1～1:5。

5.根据权利要求1所述的地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统，其特征在于：所述升降装置(13)由升降架(13a)、电机(13b)和导轨(13c)组成，所述储水箱(12)一侧侧壁设置溢流口(12a)。

6.根据权利要求1所述的地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟系统，其特征在于：所述实验箱(1)采用不锈钢加工而成，所述实验箱(1)的长×宽×高为200cm×100cm×110cm，所述供水槽(1c)、土壤槽(1d)和储水槽(1e)的长度比为1:18:1；

所述箱盖(1a)顶板上装有把手(1aa)，所述箱盖(1a)顶板上开设若干内径为3～5cm的带盖预留口(1ab)；

所述多孔隔板(1b)为开孔不锈钢板，厚度为0.5cm，孔径为1cm，所述多孔隔板(1b)的两侧包裹100～300目的金属筛网；

所述进水口(1i)和出水口(1j)的孔径为1cm，横向孔距为20cm，纵向孔距为20cm，所述取样/监测口(1k)为不锈钢螺纹口，孔径为0.8cm，横向孔距为10cm，纵向孔距为10cm，所述进水口(1h)、出水口(1i)和取样/监测接口(1j)配置密封盖；

所述水位连通器(1j)为上端开口的带刻度玻璃管；

所述监测井(18a)为不同长度的不锈钢管，长度为45～90cm，内径为2～3cm，所述监测井(18a)底端0～5cm部分开孔，孔径为2mm，孔间距为1mm，所述监测井(18a)外部包裹100～300目的金属筛网；

所述土壤取样器(17)为带刻度标记(精度为1cm)的不锈钢原状取土器，长度为110cm；

所述注射井(15)为不锈钢管，内径为1cm，长度为5～30cm，所述注射井(15)底端0～5cm部分开孔，孔径为2mm，孔间距为1mm。

7.根据权利要求1所述的地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟方法，其特征在于：其模拟方法步骤如下：

a、准备土壤：采集干净的粘土和砂土样品，在去除杂质后进行风干和细化(粘土过200目筛，砂土过10目筛)处理，同时根据实验需求配置不同导水系数的混合土(粘土和砂土质量比为1:10～10:1)；

b、装填土壤：将供水系统、实验箱和储水系统依次连接，往箱内持续注水检测实验箱的密封性，检测完成后，在土壤槽中逐层均匀的装填粘土、砂土或混合土模拟非均质地下介质，在实验箱底和侧壁填加粘土或混合土以防污染物沿箱壁流动，在砂土层或混合土层加入部分粘土模拟粘土透镜体，每装填5～10cm土壤后进行夯实和洒水，并在静置5～10min后继续装填，最终装填高度比实验箱上口的低5～10cm；

c、安装监测和取样系统：根据实验需求确定监测和取样的位置和布局，在土壤装填高度为20～30cm时开始安装监测井组，安装监测井组的同时继续装填土壤，完成填土和监测井组安装后，将实时监测组件和取样管放入监测井内；

d、调控地下水流场：打开进水泵向实验箱内连续注水，通过水位计和流量计观测进水槽水头和箱体内的地下水流速，通过中控系统调节进水泵的流量及储水箱的高度，进而调节实验所需的水位或地下水流速，地下水位范围为0～80cm，供水槽和储水槽的水头差范围为0～40cm，地下水流速范围在0～1.0m/d；

e、注入污染物或示踪剂：在实验开始前配置好相应浓度的污染物或示踪剂，根据实验需求确定污染类型(点源/面源、临时/持续)和污染深度，在填土过程中将注射井安装在相应的位置，打开注射泵向介质中输送污染物或示踪剂，注入量和流速通过调节注射泵的启停和流量来控制；

f、取样监测与数据记录：在污染物注射的同时，开始定时(10s/次～10h/次)监测并记录实验箱内不同区域地下水中的各类参数(pH、溶氧量、电导率、温度等)，并定期采集不同位置和深度的土壤和地下水样品进行检测，采样时间可根据地下水流速确定，地下水流速由流量计测量得出，地下水通过插入监测井中取样管采集，土壤取样通过土壤取样器采集，取样检测后，利用插值法绘制监测污染物或示踪剂的等浓度曲线，分析其在复杂地层中的迁移分布和修复规律。

8.根据权利要求7所述的地下环境中污染物迁移转化和修复的三维模拟方法，其特征在于：在步骤a-f的前提下，可根据实验需求在所述实验箱内安装修复模块，如电动-可渗透性反应墙、微生物修复、化学氧化和电动修复等模块，验证原位修复技术在复杂地质条件下的应用效果。

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