CN208706080U - 一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，由渗流槽、咸水箱、溢流箱和测压管组成。该装置被用于定量分析滨海地区含水层海水入侵过程中，不同咸淡水头差条件下咸淡水界面的运移和变化规律。实验中可通过高度任意调节的溢流管控制咸淡水水头差，并通过溢流箱回收溢流管出口的海水进行重复使用。本实用新型模拟装置能实现客观模拟滨海地区含水层海水入侵过程中地下水的动态变化。
Description
技术领域
本实用新型属于水文地质与水环境研究技术领域，具体涉及一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置。
背景技术
滨海地区是我国经济最发达、人口最密集的地区。随着社会经济的高速发展，人们对淡水的需求日益增加，迫使近居民超量开采地下水，引起地下水位大幅度下降，导致密度大的海水会向密度小的淡水方向运移，破坏了淡水和海水的平衡状态，形成海水入侵灾害。海水入侵造成了水源地的破坏，严重影响到工农业的生产，制约着社会经济的发展。滨海地区海水入侵过程复杂，其受到含水层结构、地下水补径排条件及地下水超采等情况的影响。如能研发一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，就可以通过室内实验研究，即通过调整实验条件探索不同因素影响下滨海地区海水入侵范围和程度。该装置不仅具有广泛的应用价值，还可以为滨海地区海水入侵的防治和地下水资源管理提供依据。但是，目前现有存在以下不足：1、定水头装置制作复杂，增加了装置成本及实验操作难度。2、对咸水回收考虑不足，导致实验中无法充分利用人工配置的咸水。
发明内容
本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，可用于定量分析不同咸淡水头差条件下咸淡水界面的运移和变化规律。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，由渗流槽、溢流箱、咸水箱和测压管组成；
所述渗流槽内沿槽体长度方向固定有两个打孔挡板，且挡板上以纱网包覆，将槽体分成淡水区、海水区、含水介质区，其中，淡水区位于渗流槽左侧，长度为10cm，海水区位于渗流槽右侧，长度为10cm，海水区和淡水区内分别设有溢流管，且溢流口高度可调，海水区内设置的溢流管与溢流箱相连；淡水区内设有淡水进水口；
所述咸水箱位于溢流箱的左侧，其高度高于溢流箱，底部通过胶管与渗流槽相连，胶管伸入海水区底部，且与海水区连接处设有咸水进水口；
所述含水介质区与水流方向水平的侧壁上设有30个测压孔，测压孔外接测压管；
所述淡水区、海水区和含水介质区的壁面还设有粘贴尺。
所述渗流槽槽体的为材质为有机玻璃，长度为144cm，宽度为20cm，高度为80cm，厚度为2cm。
所述打孔挡板的材质为有机玻璃，厚度为2cm。
所述溢流管为塑料材质。
所述胶管直径为2cm。
所述测压孔呈6行*5列排列，每个测压孔的直径为0.8cm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型模拟装置可用于定量分析滨海地区含水层海水入侵过程中，不同咸淡水头差条件下咸淡水界面的运移和变化规律。实验中可通过高度任意调节的溢流管控制咸淡水水头差，并通过溢流箱回收溢流管出口的海水进行重复使用。本实用新型模拟装置结构简单，成本低廉，便于操作，能实现客观模拟滨海地区含水层海水入侵过程中地下水的动态变化。
附图说明
图1为本实用新型滨海地区海水入侵过程的模拟装置的结构示意图。
图中，1.渗流槽 2.溢流箱 3.咸水箱 4.测压管 5.溢流管 6.淡水区 7.海水区8.含水介质区 9.淡水进水口 10.咸水进水口。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型滨海地区海水入侵过程的模拟装置主要由渗流槽1、溢流箱2、咸水箱3、测压管4构成。渗流槽1槽体的材质为2cm厚有机玻璃，长144cm，宽度为 20cm，高度为80cm。沿槽体长度方向固定两个打孔挡板，将槽体划分为淡水区6、海水区7、含水介质区8。为保含水介质不被水流冲入水室，用纱网包覆两块有机玻璃隔板，隔板厚度为2cm。淡水区6位于渗流槽1左侧长度为10cm，海水区7位于渗流槽右侧长度为10cm。在海水区7、淡水区6安装塑料制成的溢流管5，溢流口高度可任意调节，作为向海水、淡水的定水头边界条件。在淡水区6设置淡水进水口9，海水区7底部设置咸水进水口10 并通过胶管(直径为2cm)与一置于高处的咸水箱3连接。使用胶管连接海水区7的溢流管5 出口以及溢流箱2，以期在实验中回收咸淡水混合液并进行再利用。在含水介质区8与水流方向水平的一个侧壁打6行*5列30个孔，每个孔直径0.8cm，外接测压管4测量测压水头。分别在淡水区6、海水区7、含水介质区8的壁面安装粘贴尺，以便于设定咸淡水头以及读取海水入侵界面的变化过程线。
实施例1
使用本实用新型的模拟装置模拟海水入侵过程的实验步骤如下：
A、在渗流槽1内注入一定量的水，分层填入砂，要求填砂过程中水流高过砂体，并且边填砂边用木棒搅拌混匀，构建含水介质区8,填装高度60cm。用氯化钠和胭脂红统一配制的密度为1.025g/mL的溶液模拟海水，装入咸水箱3。
B、调整两边的淡水区6和海水区7的溢流管5的高度分别为55cm和52cm,通过进水口向淡水区6通自来水,在水槽中形成均匀单一的稳定水流，并运用达西定律计算渗透系数。
C、待形成稳定的淡水流场后，从海水区7底部快速注入海水，密度较大海水驱使密度较小的淡水由溢流口溢出，开始海水入侵过程。为了防止海水区7中的海水盐度发生变化，实验过程注意监测海水室的咸水密度，基于此调整咸水箱3阀门控制咸水的注入速率。
D、测定出溢流箱2中的水体密度，加入适量的氯化钠和胭脂红配置海水，并将其导入咸水箱3进行重复使用。实验过程中观测咸淡水界面演变过程，并通过摄影记录海水楔形态特征。待咸淡水界面稳定后读取测压孔水位，并通过测压孔取样测定咸水密度值。
E、调节淡水区6、咸水区7的溢流管5高度，改变咸淡水水头差，重复上述实验。
Claims (6)
1.一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，其特征在于：由渗流槽(1)、溢流箱(2)、咸水箱(3)和测压管(4)组成；
所述渗流槽(1)内沿槽体长度方向固定有两个打孔挡板，且挡板上以纱网包覆，将槽体分成淡水区(6)、海水区(7)、含水介质区(8)；所述淡水区(6)位于渗流槽(1)左侧，长度为10cm，海水区(7)位于渗流槽(1)右侧，长度为10cm；海水区(7)和淡水区(6)内分别设有溢流管(5)，且溢流口高度可调，海水区(7)内设置的溢流管(5)与溢流箱(2)相连；淡水区(6)内设有淡水进水口(9)；
所述咸水箱(3)位于溢流箱(2)的左侧，其高度高于溢流箱(2)，底部通过胶管与渗流槽(1)相连，胶管伸入海水区(7)底部，且与海水区(7)连接处设有咸水进水口(10)；
所述含水介质区(8)与水流方向水平的侧壁上设有30个测压孔，测压孔外接测压管(4)；
所述淡水区(6)、海水区(7)和含水介质区(8)的壁面还设有粘贴尺。
2.根据权利要求1所述的一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，其特征在于：所述渗流槽(1)槽体的为材质为有机玻璃，长度为144cm，宽度为20cm，高度为80cm，厚度为2cm。
3.根据权利要求1所述的一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，其特征在于：所述打孔挡板的材质为有机玻璃，厚度为2cm。
4.根据权利要求1所述的一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，其特征在于：所述溢流管(5)为塑料材质。
5.根据权利要求1所述的一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，其特征在于：所述胶管直径为2cm。
6.根据权利要求1所述的一种滨海地区海水入侵过程的模拟装置，其特征在于：所述测压孔呈6行*5列排列，每个测压孔的直径为0.8cm。
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