CN201378163Y - 一种溶质运移弥散性参数测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种溶质运移弥散性参数测量仪，包括一端敞口、用于盛装土体试样的试样槽以及分别与试样槽两侧连接的进水箱和排水箱，且进水箱和排水箱之间存在使土体试样发生一维渗流的水头差，进水箱通过进水管与贮水箱连接，而排水箱则设置有排水管，另土体试样渗流上游投放示踪剂，所述土体试样内埋设有两个以上用于反馈一维渗流过程中示踪剂浓度变化的探测探头，由此知，本实用新型可以在同一试验条件下，提供两组以上的浓度－时间变化曲线，因此，本实用新型一方面可以提高弥散性参数测定的效率，另一方面还可以有效地克服现有技术中一维砂柱测定时尺寸效应现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是有机或无机溶质在土体内一维运移过程中弥散性参数的测量装置，属于溶质弥散性测量仪器技术领域。
背景技术
现有技术中，常用的弥散性参数室内测量方法是通过一维砂柱实验确定的，该一维砂柱实验具体操作流程如下：首先将试样装于一管道内，接着在管道的两端分别设置不同的水头，在水头差的作用下产生渗流，当渗流稳定以后，在管涌的一端施加一定浓度的溶液，同时在管涌的另一端每隔一定的时间测定流出溶液的浓度，通过浓度-时间变化曲线推导溶质的弥散度，由此知，利用这种方法测量溶质的弥散度时，每一次实验只能得到一条浓度-时间变化曲线，效率不高，而且对弥散性的尺寸效应无法测定；另外，在进行溶液浓度测量时一般利用人工取样测量的方法，工作量比较大，且会因人为因素使测量结果精度不高。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种溶质运移弥散性参数测量仪，其通过在发生一维渗流、且渗流上游投放有示踪剂的土体试样中间隔地埋设两个以上的探测探头，从而可以反馈出一维渗流过程中两组以上关于示踪剂的数据，再根据探测探头反馈数据与示踪剂浓度的关系，绘制出一维渗流过程中示踪剂的浓度-时间变化曲线，进而获得该示踪剂的弥散性参数，由此知，本实用新型可以在同一试验条件下，提供两组以上的浓度-时间变化曲线，因此，一方面极大地提高了实验效率，另一方面，可以通过增加浓度-时间变化曲线的组数来提高弥散性参数的计算精度，以及有效地克服现有技术中一维砂柱实验的尺寸效应。
为实现以上的技术目的，本实用新型将采用以下的技术方案：
一种溶质运移弥散性参数测量仪，包括用于盛装土体试样、一端敞口的试样槽以及分别与试样槽两侧连接、存在使土体试样发生一维渗流水头差的进水箱和排水箱，且进水箱通过进水管与贮水箱连接，而排水箱上则设置排水管，另土体试样渗流上游投放示踪剂，所述土体试样内埋设有两个以上用于反馈一维渗流过程中示踪剂浓度变化的探测探头。
所述探测探头的输出端与数据采集装置输入端连接，而该数据采集装置的输出端则与一根据探测探头探测数据与示踪剂溶液浓度的关系输出浓度-时间变化曲线的计算机数据分析处理装置连接。
所述探测探头为电导测量探头，则计算机数据分析处理装置根据该电导测量探头探测的电导数值与示踪剂浓度的关系输出一维渗流过程中示踪剂溶液的浓度-时间变化曲线。
所土体试样中埋设的电导测量探头为三个。
所述试样槽与进水箱的连接端和/或试样槽与排水箱的连接端由隔砂透水板组成。
所述示踪剂为KCl分析纯。
所述进水箱与贮水箱之间设置有维持进水箱水头恒定的水循环装置。
所述水循环装置包括设置于进水管上、输入端与贮水箱连接、而输出端与进水箱连接的水泵以及一根直接将进水箱和贮水箱连接的进水平衡导管，且该进水平衡导管与进水箱连接位点的水头高于排水箱的水头。
通过以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：
1.本实用新型通过在土体试样中埋设两个以上的探测探头，从而可以在同一实验条件下获得两组以上的可对示踪剂浓度进行反馈的数据，即获得两组以上的示踪剂浓度-时间变化曲线，则与现有技术相比，一方面极大地提高了获得实验数据效率，另一方面，可以通过增加浓度-时间变化曲线的组数来提高弥散性参数的计算精度，以及有效地克服目前一维砂柱试验的尺寸效应；
2.本实用新型设置数据采集装置和计算机数据分析处理装置，则探测探头所反馈的数据可通过该数据采集装置自动收集，并将这些数据输入计算机数据分析处理装置以输出浓度-时间变化曲线，极大地节约了人工采集数据以及进行相应的数据分析所利用的人力成本，同时保证了数据采集以及数据分析的精确度，有效地避免了人工操作过程中所产生的人为误差；
3.本实用新型进水箱所设置的水循环装置，不仅能准确地确定进水箱的水头高度，而且可以维持进水箱的水头为恒定值，由此知，本实用新型可以有效地维持一维渗流水头差的恒定，即保证了利用本实用新型进行弥散性参数测量的实验条件的稳定；另外，通过移动排水管的管口高度改变排水箱的水头以实现对土体试样施加不同的能发生一维渗流的水头差，即方便地控制溶质运移的速率，如果让出水端水头与入水端水头相等，则可以测定溶质的自由扩散系数。
附图说明
图1是本发明所述的溶质运移弥散性参数测定方法的原理图；
图2是本发明所述的弥散性参数测量装置的结构示意图，其中箭头表明液体流向；
图3是运用本发明提供的弥散性参数测量装置测量第一种模拟试样的结果图；
图4是运用本发明提供的弥散性参数测量装置测量第二种模拟试样的结果图；
图5是运用本发明提供的弥散性参数测量装置测量第三种模拟试样的结果图。
具体实施方式
以下将结合附图，详细地说明本实用新型的技术方案。
如图1、图2所示，本实用新型所述的溶质运移弥散性参数测量仪，包括用于盛装土体试样的试样槽1以及分别与试样槽1两侧连接的存在合适的水头差以使土体试样形成一维渗流的进水箱14和排水箱3，所述试样槽敞口端设置有隔水层8，该隔水层8可以防止水分蒸发、保证测量过程中土体试样始终处于一维维渗，并在土体试样渗流上游投放示踪剂，该示踪剂为KCl分析纯，所述进水箱14通过进水管10与贮水箱12连接，排水箱3则与排水管4连接，且所述试样槽1与进水箱14的连接端9以及试样槽1与排水箱3的连接端7都由隔砂透水板构成，另外，所述土体试样内间隔地埋设有两个以上的用于反馈一维渗流过程中示踪剂浓度变化的探测探头2，本实用新型在土体试样中三个不同位点A、B、C分别埋设了探测探头2，因此，在每一个水头差下，可以得到三组探测探头2探测的相应位点处的反馈数据，并根据该反馈数据与示踪剂浓度的关系，可以获得一维渗流过程中，三组示踪剂浓度-时间变化曲线，再根据该浓度-时间变化曲线与弥散性参数的关系，获得溶质运移过程的弥散性参数。
本实用新型所述探测探头2的输出端与数据采集装置5输入端连接，而该数据采集装置5的输出端则与一根据探测探头2反馈数据与示踪剂溶液浓度的关系、输出浓度-时间变化曲线的计算机数据分析处理装置6连接，且本实用新型所采用的探测探头2为电导测量探头，则计算机数据分析处理装置6根据该电导测量探头探测的电导与示踪剂浓度的关系可输出示踪剂的浓度-时间变化曲线。因此，通过数据采集装置5以及计算机数据分析处理装置6对探测探头2反馈的数据进行采集存储以及分析处理，极大地节约了人力成本以及有效地避免人为错误的产生。
另外，所述进水箱14与贮水箱12之间设置有维持进水箱14水头恒定的水循环装置，该水循环装置包括设置于进水管10上、输入端与贮水箱12连接、而输出端与进水箱14连接的水泵11以及一根直接将进水箱14和贮水箱12连接的进水平衡导管13，且该进水平衡导管13与进水箱14连接位点的水头高于排水箱3的水头。使用时，水泵11将贮水箱12内的水流泵入进水箱14，当其水头高于进水箱14预设水头时，进水箱14内的水流将经过进水平衡导管13排入贮水箱12，从而保证进水箱14水头恒定；本实用新型所用的排水管4、进水管10以及进水平衡导管13皆为软管，则当改变进水箱14和排水箱3之间的水头差时，只需要调试排水管4高度即可实现降低或者增加排水箱3水头，从而可以方便地调节进水箱14和排水箱3之间的水头差。
下面将运用本实用新型所述的测量装置进行对三种不同试样进行弥散性参数测定：
对照图3，其工作过程是先将土体试样用清水饱合，然后在贮水箱12及进水箱14加入一定浓度的溶液，设置合适的水头差，开启数据采集装置5进行数据记录及存储，该数据采集装置5将每隔一定的时间记录一组数据；并将这些数据输入计算机数据分析处理装置6，其根据溶液的电导-浓度关系将得到的电导值转化成溶液的浓度值，并把浓度值除以进水箱14内溶液的浓度，得到相对浓度值。
对照图4，其工作过程是在试样完全被溶液饱和后，在贮水箱12及进水箱14加入清水，设置合适的水头差，开启数据采集装置5进行数据记录及存储，该数据采集装置5将每隔一定的时间记录一组数据；并将这些数据输入计算机数据分析处理装置6，其根据溶液的电导-浓度关系将得到的电导值转化成溶液的浓度值，并把浓度值除以进水箱14内溶液的浓度，得到相对浓度值。
对照图5，其工作过程是先将试样加清水饱合，然后在贮水箱12及进水箱14加入一定浓度的溶液，将进水箱14及排水箱的水头设置成相同的值，开启数据采集装置5进行数据记录及存储，该数据采集装置5将每隔一定的时间记录一组数据；并将这些数据输入计算机数据分析处理装置6，其根据溶液的电导-浓度关系将得到的电导值转化成溶液的浓度值，并把浓度值除以进水箱14内溶液的浓度，得到相对浓度值。
Claims (9)
1.一种溶质运移弥散性参数测量仪，包括用于盛装土体试样、一端敞口的试样槽以及分别与试样槽两侧连接、存在使土体试样发生一维渗流水头差的进水箱和排水箱，且进水箱通过进水管与贮水箱连接，而排水箱则设置排水管，另土体试样渗流上游投放示踪剂，其特征在于：所述土体试样内间隔地设置有两个以上用于反馈一维渗流过程中示踪剂浓度变化的探测探头。
2.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于，所述试样槽敞口端设置有隔水层。
3.根据权利要求1或2所述的测量仪，其特征在于，所述探测探头的输出端与数据采集装置输入端连接，而该数据采集装置的输出端则与一根据探测探头探测数据与示踪剂溶液浓度的关系输出浓度-时间变化曲线的计算机数据分析处理装置连接。
4.根据权利要求3所述的测量仪，其特征在于，所述探测探头为电导测量探头。
5.根据权利要求4所述的测量仪，其特征在于，所述土体试样中埋设的电导测量探头为三个。
6.根据权利要求5所述的测量仪，其特征在于，所述试样槽与进水箱的连接端和/或试样槽与排水箱的连接端由隔砂透水板构成。
7.根据权利要求6所述的测量仪，其特征在于，所述示踪剂为KCl分析纯。
8.根据权利要求7所述的测量仪，其特征在于，所述进水箱与贮水箱之间设置有维持进水箱水头恒定的水循环装置。
9.根据权利要求8所述的测量仪，其特征在于，所述水循环装置包括设置于进水管上、输入端与贮水箱连接、而输出端与进水箱连接的水泵以及一根直接将进水箱和贮水箱连接的进水平衡导管，且该进水平衡导管与进水箱连接位点的水头高于排水箱的水头。
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