CN209264240U - 一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，属于物理模拟实验装置领域。本实用新型的模拟装置包括供水装置、出水装置和监测装置，所述供水装置包括供水箱和离心泵，所述供水箱中安装有竖板，所述离心泵从供水箱中抽水；所述出水装置包括明渠和消能板，所述明渠在一端设置有出水口；所述监测装置包括荧光示踪仪和遮光布。本实用新型结构设计简单，数据测量便捷，可模拟野外示踪试验地下水流动的条件，使加入的示踪剂充分的弥散，进而能够开展不同类型示踪剂之间的干扰实验，具有广泛的应用价值和市场价值。

Description

一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置

技术领域

本实用新型涉及物理模拟实验装置，尤其涉及一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置。

背景技术

地下水示踪试验是岩溶水文地质调查的一种重要方法，其发展经历了从定性到定量的阶段，最初的示踪试验是将木屑、谷壳、塑料制品等作为示踪剂，然后在监测点用肉眼观测和计量的方法确定岩溶地下水的连通情况，早期对这种地下水示踪试验称之为“地下水连通试验”，这种方法主要是用于定性确定地下水的连通关系，获取的水动力参数精度较低。自上世纪80年代以来随着化学分析测试技术的发展，一些易溶于水的化学试剂逐渐应用于地下水示踪，例如氯化钠、钼酸铵等，但由于缺乏针对这些化学组分的野外实时监测设备，试验的工作量尤其是取样的工作量很大，试验的精度仍不够理想；本世纪以来随着野外荧光示踪仪的研制成功，荧光素染料(如荧光素钠、荧光增白剂、罗丹明等)已被广泛应用于地下水示踪试验中，尤其是在岩溶地下水系统勘察以及地下水污染研究中起到了重要的作用；目前在地下水中加入荧光素染料示踪剂进行地下水示踪已经成为了证明岩溶地下水水力联系、划分岩溶地下水系统边界、计算地下水流速、确定地下水水动力弥散系数的最主要方法。

在地下暗河系统复杂的地区，需要使用多种示踪剂来开展多元示踪试验，但是由于荧光示踪仪是一种通过间接的方法计算得到某种示踪剂浓度的光学仪器，在多种示踪剂并存的条件下，不同示踪剂之间有可能发生干扰，导致监测误差甚至误判。另外随着现在环境保护意识的增强，一般不宜大剂量地投放示踪剂，因此在采用多种荧光示踪剂开展多元低浓度示踪试验时如何选择示踪剂、如何消除示踪剂之间的干扰是目前提升地下水示踪试验应用效果、准确获取地下水信息和参数的重要研究内容。

为了研究不同类型示踪剂示踪效果与加入剂量的关系以及不同示踪剂之间的干扰规律，需要一种可模拟野外示踪试验地下水流动条件的实验室模拟装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种实验室模拟装置，模拟了野外示踪试验地下水的流动条件，用以模拟研究在地下水示踪过程中加入不同剂量示踪剂时的示踪效果和加入不同类型示踪剂时存在干扰的规律，通过分析监测某一种示踪剂浓度变化对其它示踪剂监测浓度的影响规律，进而合理选择示踪剂剂量和示踪剂，提升实际地下水示踪试验的应用效果，准确获取地下水信息和参数。

本实用新型的实施例提供了一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，包括供水装置、出水装置和监测装置；

所述供水装置包括供水箱和离心泵，所述离心泵与供水箱连接，所述供水箱中盛放水，所述供水箱中设置若干块均匀排列的竖板，所述竖板上开设有通孔，所述离心泵工作而用来使所述供水箱中的水流过所述竖板的通孔后被抽到所述出水装置中，所述出水装置设置于所述供水箱上部，所述出水装置包括明渠和消能板，所述消能板设置在明渠内，所述消能板上开设若干小孔，被所述离心泵抽到所述出水装置的明渠中的水流过所述小孔后从所述明渠的第一出水口流回到所述供水箱中；

所述监测装置包括荧光示踪仪和遮光布，所述荧光示踪仪放置在明渠内，所述荧光示踪仪监测明渠内水中示踪剂的浓度，所述遮光布架设在供水箱和明渠的四周。

本实用新型实施例中的模拟装置通过模拟野外地下水的流动过程，使加入的示踪剂充分的弥散，能够模拟研究在地下水示踪过程中加入不同剂量示踪剂时示踪效果与剂量的关系和加入不同类型示踪剂时产生的干扰规律，为实际野外地下水示踪实验时选择合适的示踪剂类型和示踪剂剂量、准确获取地下水信息提供了实验室数据支持。同时本实用新型实施例中所述消能板上设置有均匀密布的小孔，水流从所述小孔通过时可使动能较大的水流降低流速，使后续的荧光示踪仪测量更精确；所述遮光布架设在所述供水箱及明渠四周，遮光布可以尽量减少周围环境对荧光示踪仪测量精度的影响。

进一步的，所述竖板通过螺纹联接件与所述供水箱连接，所述消能板通过螺纹联接件与所述明渠连接。

进一步的，所述第一出水口的形状为三角形堰口；通过三角形堰口可以计算流出明渠进入供水箱的水流量。

进一步的，所述供水箱的一端开设第二出水口，所述第二出水口通过出水管道连接离心泵。

进一步的，所述明渠的另一端开设进水口，所述进水口通过进水管道连接离心泵。

进一步的，所述竖板的数量为4、5或6。

进一步的，所述竖板上通孔的形状为拱形，通过在竖板上设置述拱形过水通道可使水流集中从此通过，消除水流中的漩涡。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的模拟装置结构设计简单，通过模拟地下水流动情况，可开展不同类型示踪剂的示踪效果与加入剂量的关系实验和不同类型示踪剂之间的干扰实验，为实际地下水示踪实验时提供实验室模拟实验数据支持，具有广泛的市场价值和应用价值。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例竖板的结构示意图；

图3为本实用新型实施例消能板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例明渠的三角形堰口结构示意图。

附图标记：

1-供水装置；2-出水装置；3-监测装置；11-供水箱；12-离心泵；13-竖板；131- 通孔；21-明渠；211-第一出水口；22-消能板；221-小孔；31-荧光示踪仪；32-遮光布；111-第二出水口；212-进水口。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，包括供水装置1、出水装置2和监测装置3。

所述供水装置1包括供水箱11和离心泵12，所述供水箱11中盛放水，所述供水箱11的一端开设第二出水口111，所述第二出水口111通过出水管道连接离心泵12，所述离心泵12将供水箱11中的水泵出，所述供水箱11中设置若干块均匀排列的竖板13，所述竖板13通过螺纹联接件与所述供水箱11连接，在一实施例中，所述竖板13的数量为6个，所述竖板13上开设了贯通所述竖板的且形状为拱形的通孔131，这些竖版13的通孔131排列成一直线或错开排列，如图2所示，通过在竖板13上设置拱形的通孔131可使水流集中从此通过，消除水流中的漩涡。

所述出水装置2包括明渠21和消能板22，所述消能板22通过螺纹联接件与所述明渠21连接，所述消能板22上开设若干均匀密布的小孔221，如图3所示，水流从所述小孔221通过时，能够降低水的动能，使之流动均匀，保证后续的测量结果更精确。

所述明渠21的底部固定在这些竖板13的上端，所述明渠21的一端设置第一出水口211，流入所述明渠21的水通过第一出水口211排出到供水箱11中，第一出水口211为三角形堰口，如图4所示，水流通过三角形堰口流出明渠21 进入供水箱11时，能够计算流过的水流量；所述明渠21的另一端开设进水口 212，所述进水口212通过进水管道连接离心泵12。

所述监测装置3包括荧光示踪仪31和遮光布32，所述荧光示踪仪31放置在明渠21内，所述荧光示踪仪31监测明渠21内的水中的示踪剂浓度，所述遮光布32架设在供水箱11和明渠21的四周，遮光布32可以阻挡外部环境中的光照，避免影响荧光示踪仪31的监测效果。

本实用新型中的实施例在模拟地下示踪试验时：(1)首先启动离心泵12，让供水箱11中的水进入明渠21，然后通过第一出水口211流回供水箱11，形成稳定的水流自循环过程；(2)然后检查仪器是否漏水以及荧光示踪仪31程序运行是否正常，并记录荧光示踪仪31中示踪剂监测浓度的背景值；(3)接着向供水箱11中加入一定质量的某一种示踪剂，通过荧光示踪仪31记录数据并观测荧光示踪仪31上示踪剂的监测浓度，当监测浓度保持稳定后，记录读数；(4)然后不断重复步骤(3)，直至示踪剂监测浓度达到所述荧光示踪仪31的监测浓度上限，此时累计加入的示踪剂的量计作地下水示踪干扰实验中加入单一示踪剂的最大剂量。此外，可更换示踪剂的类型，对其它示踪剂采用同样的方法进行实验，在加入剂量和其它实验条件相同的情况下，记录分析荧光示踪仪31的示踪剂监测浓度数据，探究某一种加入的示踪剂的监测浓度对其它示踪剂的监测浓度所产生的干扰规律。

本实用新型实施例的模拟装置首次提出通过联合供水、出水和监测装置这一简单实用的模型来模拟地下水流动情况，开展不同类型示踪剂的示踪效果与加入剂量的关系以及不同类型的示踪剂之间干扰规律的实验。

本实用新型实施例提供了一种用于研究地下水示踪实验干扰因素的模拟装置，该模拟装置结构设计简单，通过在实验条件下模拟地下水流动情况，开展不同示踪剂的示踪效果与加入剂量的关系和不同类型示踪剂之间的干扰实验，为实际地下水示踪研究时选择合适的示踪剂类型和示踪剂剂量、准确获取地下水信息和参数提供了实验室数据支持，具有广泛的市场价值和应用价值。

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。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，其特征在于，包括供水装置(1)、出水装置(2)和监测装置(3)；

所述供水装置(1)包括供水箱(11)和离心泵(12)，所述离心泵(12)与供水箱(11)连接，所述供水箱(11)中盛放水，所述供水箱(11)中设置若干块均匀排列的竖板(13)，所述竖板(13)上开设有通孔(131)，所述离心泵(12)工作而用来使所述供水箱(11)中的水流过所述竖板(13)的通孔(131)后被抽到所述出水装置(2)中，所述出水装置(2)设置于所述供水箱(11)上部，所述出水装置(2)包括明渠(21)和消能板(22)，所述消能板(22)设置在明渠(21)内，所述消能板(22)上开设若干小孔(221)，被所述离心泵(12)抽到所述出水装置(2)的明渠(21)中的水流过所述小孔(221)后从所述明渠(21)的第一出水口(211)流回到所述供水箱(11)中；

所述监测装置(3)包括荧光示踪仪(31)和遮光布(32)，所述荧光示踪仪(31)放置在明渠(21)内，所述荧光示踪仪(31)监测明渠(21)内水中示踪剂的浓度，所述遮光布(32)架设在供水箱(11)和明渠(21)的四周。

2.根据权利要求1所述的一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，其特征在于，所述竖板(13)通过螺纹联接件与所述供水箱(11)连接，所述消能板(22)通过螺纹联接件与所述明渠(21)连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，其特征在于，所述第一出水口(211)为三角形堰口。

4.根据权利要求1所述的一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，其特征在于，所述供水箱(11)的一端开设第二出水口(111)，所述第二出水口(111)通过出水管道连接离心泵(12)。

5.根据权利要求1所述的一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，其特征在于，所述明渠(21)的另一端开设进水口(212)，所述进水口(212)通过进水管道连接离心泵(12)。

6.根据权利要求1所述的一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，其特征在于，所述竖板(13)的数量为4、5或6。

7.根据权利要求1所述的一种用于研究地下水示踪试验干扰因素的模拟装置，其特征在于，所述通孔(131)的形状为拱形。