CN217332065U - 可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置涉及岩溶地下水研究领域。其目的是为了提供一种能够实现岩溶水动态流动过程模拟、可操作性强、影响因素可控的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置。本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置包括箱体，箱体内部设置有带有岩石裂隙网络的石灰岩岩体，箱体两侧分别设置有进水端和出水端，出水端内设置有边界水位调节装置。本实用新型实现了岩溶含水层试验装置的制作，并利用边界水位调节装置实现了水位边界的动态调节，可以用于模拟变水位边界条件下岩溶含水层中裂隙‑溶隙管道水流的运动规律，进而定量分析可变水位边界和岩溶裂隙‑溶隙管道特征对地下水流场动态变化过程的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及仿真实验装置技术领域，特别是涉及一种可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置。
背景技术
由于岩溶基质、裂隙和管道分布的复杂性，导致了岩溶含水层的高度非均质性。作为良好的导水通道和储水空间，这些裂隙、溶隙管道的空间分布和连通性影响着含水层中水流运动和溶质运移过程。受地表水体、天然降水、人为抽水补水等过程的影响，岩溶地下水流场往往处于动态变化过程中。
现有的实验手段通常只关注岩溶裂隙-溶隙管道的空间分布差异对岩溶水流动的影响，而忽略了边界水位变化条件下岩溶地下水的动态响应过程。此外由于岩溶裂隙-溶隙管道水流特性的差异，普通的针对地下水流过程的监测措施难以实时记录管道中的水位变化。因此，需要发展岩溶含水层制作和岩溶水流模拟试验装置，为岩溶地下水研究提供支持。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够实现岩溶水动态流动过程模拟、可操作性强、影响因素可控的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，包括箱体，箱体内部设置有带有岩石裂隙网络的石灰岩岩体，箱体两侧分别设置有进水端和出水端，出水端内设置有边界水位调节装置。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述石灰岩岩体周围设置有固定装置。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述固定装置为衬透明硅胶板。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述进水端包括进水口，进水口连接有蠕动泵和供水阀门，蠕动泵连接水源，水源为普通的清水或有色颜料。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述出水端的下部设置有出水口。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述边界水位调节装置包括挡水板和伸缩封水胶条，挡水板与箱体内部相通，挡水板上加工有缝隙，伸缩封水胶条设置在缝隙内部。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述箱体的前侧设置有多个水位监测孔。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述箱体的前后侧设置有排水孔。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其中所述箱体采用亚克力材质。
本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置与现有技术不同之处在于，本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置实现了岩溶含水层试验装置的制作，并利用边界水位调节装置实现了水位边界的动态调节，可以用于模拟变水位边界条件下岩溶含水层中裂隙-溶隙管道水流的运动规律，进而定量分析可变水位边界和岩溶裂隙-溶隙管道特征对地下水流场动态变化过程的影响。
下面结合附图对本实用新型的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置的结构示意图；
图2为本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置中箱体侧面的结构示意图；
图3为本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置中边界水位调节装置的结构示意图；
图中标记示意为：1-有色颜料；2-清水；3-蠕动泵；4-阀门；5-进水端；6-水位监测孔；7-石灰岩岩体；8-出水端；9-边界水位调节装置；10-出水口；11-固定装置；12-挡水板；13-伸缩封水胶条。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置包括箱体，箱体采用亚克力材质，箱体四周进行密封。箱体的尺寸为100×50×10cm。
箱体内部设置有带有岩石裂隙网络的石灰岩岩体7，石灰岩岩体7用于模拟岩溶含水层。石灰岩岩体7上的岩石裂隙网络可以在实验室内人工进行制造，通过盐酸溶解作用扩大岩石裂隙以模拟天然的岩溶管道。
如图2所示，石灰岩岩体7周围设置有固定装置11，用于将石灰岩岩体7固定在箱体内部。在本实施例中，石灰岩岩体7的尺寸为100×50×10cm；固定装置11为衬透明硅胶板，透明硅胶板设置在石灰岩岩体7周围，其中寸尺为100cm×50cm×5mm的透明硅胶板设置在石灰岩岩体7的前后两侧；尺寸为100cm×10cm×5mm的透明硅胶板设置在石灰岩岩体7的上下两侧，用于形成不透水边界。
箱体的一侧设置有进水端5。进水端5包括进水口，进水口连接有蠕动泵3和供水阀门4，蠕动泵3连接水源，水源可以为普通的清水2或有色颜料1。
箱体的另一侧设置有出水端8。出水端8的下部设置有出水口10。出水端8内设置有边界水位调节装置9，如图3所示，边界水位调节装置9包括挡水板12和伸缩封水胶条13。挡水板12与箱体内部相通，用于将箱体内部的水与出水端8的出水口10隔开。挡水板12上加工有一条缝隙，缝隙沿竖向开设。伸缩封水胶条13安装在缝隙内部，通过伸缩封水胶条13伸出的长度，可以调整箱体内部的水位。
箱体的前侧设置有多个水位监测孔6，水位监测孔6位于箱体前侧上下的不同位置，用于布设水位观测设备，以捕获岩溶裂隙、管道和基质等不同位置的水位变化。
箱体的前后侧设置有排水孔，排水孔用于抽水、注水和水位观测。
本实用新型的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置的制作过程为：
(1)选取100×50×10cm的石灰岩岩体7，在实验室内人工制造岩石裂隙网络；
(2)通过盐酸溶解作用扩大岩石裂隙以模拟天然的岩溶管道；
(3)在岩体块体的不同位置布设观测孔用于布设水位观测设备，以捕获岩溶裂隙、管道和基质等不同位置的水位变化；
(4)将制备的石灰岩岩体7块摆放到100×50×10cm的透明亚克力箱体内，岩体的前后表面与亚克力面之间衬100cm×50cm×5mm厚的透明硅胶板用于固定石灰岩体位置，其中后表面用的透明硅胶板预监测孔位；
(5)在箱体上表面和下表面衬100cm×10cm×5mm透明硅胶板以形成不透水边界。
最后对箱体进行固定以及四周密封。安装完成以后，将岩溶含水层模拟箱进行灌水直至石灰岩体完全淹没，然后静置一周，以将干燥的石灰岩体充分浸透。这样就形成了一个适用于开展岩溶含水层水流研究的试验装置，适用于模拟变水头边界条件下地下水在岩溶含水层中运动过程。
本实用新型的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置的实验过程为：
(1)试验装置制作完成后，在开始试验前，先将边界水位控制装置的可伸缩封水胶条13调整至预设高度；
(2)打开蠕动泵3和供水阀门4对岩溶含水层模拟箱体进行供水，待箱体内水流达到稳定；
(3)将有色颜料1混入颜料水槽中并搅拌均匀，通过阀门4控制蠕动泵3的进水；
(4)试验装置的前后均为透明材料，通过视频录制设备观察岩溶水位位置、裂隙-溶隙管道水流的变化过程。
(5)待出水口10水流稳定以后，调整伸缩封水胶条13以改变水头边界条件，观测并记录水位变化后孔隙和裂隙中水流的运动轨迹变化。
本实用新型的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置实现了岩溶含水层试验装置的制作，并利用边界水位调节装置实现了水位边界的动态调节，可以用于模拟变水位边界条件下岩溶含水层中裂隙-溶隙管道水流的运动规律，进而定量分析可变水位边界和岩溶裂隙-溶隙管道特征对地下水流场动态变化过程的影响。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：包括箱体，箱体内部设置有带有岩石裂隙网络的石灰岩岩体，箱体两侧分别设置有进水端和出水端，出水端内设置有边界水位调节装置。
2.根据权利要求1所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述石灰岩岩体周围设置有固定装置。
3.根据权利要求2所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述固定装置为衬透明硅胶板。
4.根据权利要求1所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述进水端包括进水口，进水口连接有蠕动泵和供水阀门，蠕动泵连接水源，水源为普通的清水或有色颜料。
5.根据权利要求1所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述出水端的下部设置有出水口。
6.根据权利要求1所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述边界水位调节装置包括挡水板和伸缩封水胶条，挡水板与箱体内部相通，挡水板上加工有缝隙，伸缩封水胶条设置在缝隙内部。
7.根据权利要求1所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述箱体的前侧设置有多个水位监测孔。
8.根据权利要求1所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述箱体的前后侧设置有排水孔。
9.根据权利要求1所述的可变水位边界的岩溶裂隙水流模拟试验装置，其特征在于：所述箱体采用亚克力材质。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115825386A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-03-21 | 中国地质科学院岩溶地质研究所 | 一种岩溶地下水系统物理模拟试验装置及方法 |
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- 2022-01-12 CN CN202220076504.1U patent/CN217332065U/zh not_active Expired - Fee Related
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