CN207623199U - 一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，供液瓶中的淋滤液通过进水管淋滤至土柱体内的螺旋布水器中，通过连通半径最小的环形水槽的导流槽传输至其他各环形水槽中，经环形水槽上的小孔均匀淋滤至土柱体中填充的土壤中，经土柱体后的淋滤水样经滤液尖导管传输至岩芯柱体内的螺旋布水器中，淋滤至岩芯柱体中填充的岩石中；实现模拟大气降水垂直流向均匀入渗及淋滤过程，且模拟过程还实现了顺岩层的流向，可准确模拟地下水的流动情况；且模拟装置结构简单，土柱体及岩芯柱体体积较小，需要材料较少，模拟过程成本极大地降低。

Description

一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置

技术领域

本实用新型属于地下水研究技术领域，具体涉及一种既能均匀淋滤又能模拟地下水与岩层相互作用的实验装置。

背景技术

地下水作为地球水体的重要组成部分之一，以其稳定的供水条件、良好的水质，成为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源，是人类社会必不可少的重要水资源。但近年来，由于人类活动的影响，造成地下水污染的状况日益加重。为控制和治理地下水污染问题，了解和研究地下水在流动过程中的演化过程及其演变结果尤为重要。而地下水流动过程中的演化过程主要就是水岩相互作用，相关技术中，对于水岩相互作用采用土柱实验和地球化学模拟结合实现。

发明人发现，相关技术中的土柱实验装置在模拟地下水水岩相互作用时采用的土柱模拟装置过大时，需要消耗的材料过多造成模拟实验的成本过高难以开展，且在模拟过程中稳定性较差；采用小型土柱模拟装置时存在布水不均的状况，无法模拟出大气降水均匀入渗的条件，同时也会破坏岩层上方土壤层的结构及理化性质。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种模拟地下水水岩相互作用的实验装置，不需要过多的材料成本低，可均匀布水模拟大气降水均匀入渗的过程，稳定性好。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的技术方案是，一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，包括供液瓶、土柱体、岩芯柱体、固定结构和螺旋布水器；所述供液瓶通过进水管与所述土柱体连通；所述岩芯柱体位于所述土柱体的下方，所述土柱体的底端与所述岩芯柱体的顶端通过滤液尖导管相连通；所述土柱体、岩芯柱体均安装固定于所述固定结构上；所述螺旋布水器分别位于所述土柱体、岩芯柱体的上部；所述螺旋布水器由多个环形水槽形成半球形结构，两相邻环形水槽间通过多条导流槽连接，其中一条导流槽经半径最小的环形水槽的中心连通所述半径最小的环形水槽，所述多个环形水槽上都均匀分布了小孔；所述供液瓶中的淋滤液通过所述进水管淋滤至与半径最小的环形水槽相连通的导流槽。

优选地，所述滤液尖导管上设有旋转活塞。

优选地，所述进水管上设有流量计。

优选地，所述螺旋布水器通过所述土柱体内部的螺纹口螺纹固定于所述土柱体的上部。

优选地，所述土柱体包括盖板、多孔筛板，所述盖板盖合于所述土柱体的顶端；所述多孔筛板位于所述土柱体内的下部。

优选地，所述多孔筛板的表面铺设多层纱布，其下方与所述土柱体的底部之间为集水腔。

优选地，所述土柱体的底部还设有取液软支管，所述取液软支管上设有止水夹。

优选地，所述岩芯柱体内部设有多孔套管，所述多孔套管的侧壁和底部均规则设置小孔；所述多孔套管与所述岩芯柱体的底部为集水腔。

优选地，还包括集液瓶，所述集液瓶位于所述岩芯柱体的下方，通过出水管连通。

优选地，所述固定结构包括支撑杆、固定夹；所述土柱体、岩芯柱体通过所述固定夹固定于所述支撑杆上。

优选地，所述固定结构还包括底座，所述集液瓶位于所述底座上。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，所述供液瓶中的淋滤液通过进水管淋滤至土柱体内的螺旋布水器中，经螺旋布水器中半径最小的环形水槽的导流槽传输至各环形水槽中，经环形水槽上的小孔均匀淋滤至土柱体中填充的土壤中，经土柱体后的淋滤水样经滤液尖导管传输至岩芯柱体内的螺旋布水器中，经螺旋布水器中半径最小的环形水槽的导流槽传输至各环形水槽中，经环形水槽上的小孔均匀淋滤至岩芯柱体中填充的岩石中；实现模拟大气降水垂直流向均匀入渗及淋滤过程，且模拟过程还实现了顺岩层的流向，可准确模拟地下水的流动情况；且模拟装置结构简单，土柱体及岩芯柱体体积较小，需要材料较少，模拟过程成本极大地降低。

附图说明

图1是本实用新型实施例实验装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例螺旋布水器结构示意图；

图3是本实用新型实施例土柱体与岩芯柱体剖面结构示意图。

其中：供液瓶1、土柱体2、岩芯柱体3、集液瓶4、流量计5、进水管6、旋转活塞7、止水夹8、取液软支管9、滤液尖导管10、出水管11、底座12、支撑杆13、螺旋布水器14、环形水槽141、导流槽142、小孔143、固定夹15、螺纹口16、多孔筛板17、多孔套管18、盖板19、集水腔20、集水腔21。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1、2，一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，包括供液瓶1、土柱体2、岩芯柱体3、固定结构和螺旋布水器14；所述供液瓶1通过进水管6与所述土柱体2连通，供液瓶1中的淋滤液通过进水管6流通至所述土柱体2中；所述岩芯柱体3位于土柱体2的下方，土柱体2中填充土壤，岩芯柱体3中填充岩石，两者通过滤液尖导管10相连通，经土柱体2中土壤后的水样经所述滤液尖导管10流通至所述岩芯柱体3中，所述土柱体2、岩芯柱体3均是直径为5～15cm，高度为15～40cm的有机玻璃柱管；所述土柱体2、岩芯柱体3安装固定于所述固定结构上；所述螺旋布水器14分别位于所述土柱体2、岩芯柱体3的上部；所述螺旋布水器14由4个环形水槽141形成半球形结构，两相邻环形水槽141间通过4条导流槽142连接，其中一条导流槽142经半径最小的环形水槽141的中心连通所述半径最小的环形水槽141，所述环形水槽141上均匀分布小孔143；所述供液瓶1中的淋滤液通过所述进水管6淋滤至经半径最小的环形水槽141的导流槽142上，淋滤液经导流槽142在环形水槽141中流通，经小孔143均匀淋滤至土柱体2中的土壤中，实现模拟大气降水垂直流向均匀入渗及淋滤的过程，研究地下水在土壤层中运动所发生的反应；经土柱体2的水样通过滤液尖导管10淋滤至岩芯柱体3的螺旋布水器14中，均匀淋滤至所述岩芯柱体3内的岩石中，实现模拟水岩相互作用的过程。装置结构简单，垂直流向上可均匀布水，螺旋布水器14的半球形结构同时实现了顺岩层的流向，可准确地模拟地下水的渗流过程和水岩相互作用过程。

进一步地，所述滤液尖导管10上设有旋转活塞7，仅需要模拟地下水在土壤层中的入渗过程，以及研究地下水在土壤层中运动所发生的反应时，关闭活塞7，则经土柱体2中与土壤作用后的水不顺流至岩芯柱体3中；需要同时模拟水岩相互作用时，打开旋转活塞7即可。

进一步地，所述进水管6上设有流量计5，流量计5用于调节淋滤液的流量。

进一步地，所述螺旋布水器14通过所述土柱体2或岩芯柱体3内部的螺纹口16螺纹固定于其上部。可通过螺纹固定位置调节螺旋布水器14距离土柱体2或岩芯柱体3顶端的高度，便于调节土柱体2或岩芯柱体3内部填充的空间大小。

参照附图3，进一步地，所述土柱体2包括多孔筛板17、盖板19，所述盖板19盖合于所述土柱体2的顶端；所述多孔筛板17位于所述土柱体2内的下部，多孔筛板17过滤水样至岩芯柱体3中，避免土柱体2中的土壤进入岩芯柱体3中。

进一步地，所述多孔筛板17的表面铺设多层纱布，纱布将过滤水样，避免大的土壤颗粒进入多孔筛板17中，堵塞多孔筛板17；其下方与所述土柱体2的底部之间为集水腔20，集水腔20可存储经土壤渗透的水样。

进一步地，所述土柱体2的底部还设有取液软支管9，所述取液软支管9连通所述集水腔20，所述取液软支管9上设有止水夹8，需要取经土壤渗透过的水样进行分析时，打开所述止水夹8，集水腔20中的水样经取液软支管9流出。

进一步地，所述岩芯柱体3内部设有多孔套管18，所述多孔套管18的侧壁和底部均规则设置小孔；所述多孔套管18与所述岩芯柱体3的底部为集水腔21。岩石填充于所述多孔套管18内部，通过小孔渗进经土柱体2中土壤作用后的水，或从小孔中渗出经与岩石作用后的水至集水腔21中。

进一步地，还包括集液瓶4，所述集液瓶4位于所述岩芯柱体3的下方，通过出水管11连通，经土壤岩石相互作用后的水样顺流至集液瓶4存储，便于取水样进行相应检测，以研究水岩相互作用关系。

进一步地，所述固定结构包括支撑杆13、固定夹15；所述土柱体2、岩芯柱体3通过所述固定夹14固定于所述支撑杆13上。

进一步地，所述固定结构还包括底座12，所述集液瓶4位于所述底座12上。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，包括供液瓶、土柱体、岩芯柱体、固定结构和螺旋布水器；所述供液瓶通过进水管与所述土柱体连通；所述岩芯柱体位于所述土柱体的下方，所述土柱体的底端与所述岩芯柱体的顶端通过滤液尖导管相连通；所述土柱体、岩芯柱体均安装固定于所述固定结构上；所述螺旋布水器分别位于所述土柱体、岩芯柱体的上部；所述螺旋布水器由多个环形水槽形成半球形结构，两相邻环形水槽间通过多条导流槽连接，其中一条导流槽经半径最小的环形水槽的中心连通所述半径最小的环形水槽，所述多个环形水槽上都均匀分布了小孔；所述供液瓶中的淋滤液通过所述进水管淋滤至与半径最小的环形水槽相连通的导流槽；所述固定结构包括支撑杆、固定夹；所述土柱体、岩芯柱体通过所述固定夹固定于所述支撑杆上。

2.根据权利要求1所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，所述滤液尖导管上设有旋转活塞；所述进水管上设有流量计。

3.根据权利要求1所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，所述螺旋布水器通过所述土柱体内部的螺纹口螺纹固定于所述土柱体的上部。

4.根据权利要求1所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，所述土柱体包括盖板、多孔筛板，所述盖板盖合于所述土柱体的顶端；所述多孔筛板位于所述土柱体内的下部。

5.根据权利要求4所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，所述多孔筛板的表面铺设多层纱布，其下方与所述土柱体的底部之间为集水腔。

6.根据权利要求1所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，所述土柱体的底部还设有取液软支管，所述取液软支管上设有止水夹。

7.根据权利要求1所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，所述岩芯柱体内部设有多孔套管，所述多孔套管的侧壁和底部均规则设置小孔；所述多孔套管与所述岩芯柱体的底部为集水腔。

8.根据权利要求1所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，还包括集液瓶，所述集液瓶位于所述岩芯柱体的下方，通过出水管连通。

9.根据权利要求8所述的一种可均匀布水模拟水岩相互作用的实验装置，其特征是，所述固定结构还包括底座，所述集液瓶位于所述底座上。