CN102359084A - 河湖包气带渗滤性能的模拟调控***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河湖包气带渗滤性能的模拟调控***及其方法，涉及水土资源与环境工程研究技术领域，所述***包括：控渗装置、包气带模拟装置、地下水位调控装置以及数据监测***；所述控渗装置包括控渗柱和调节柱；所述调节柱上层通过法兰盘与控渗柱连接，下层通过供水管路和蠕动泵与包气带模拟装置相连接；所述包气带模拟装置包括多个串联的土柱，所述地下水位调控装置包括：通过地下水补充管路连接的地下水供水马氏瓶和地下水平衡器，所述地下水平衡器通过所述地下水补充管路与所述包气带模拟装置相连接；本发明实现了层状土壤结构的分层准确模拟，准确实现河湖包气带渗滤性能的监测，大大提高了不同类型层状土壤的模拟精度。

Description

河湖包气带渗滤性能的模拟调控***及其方法

技术领域

本发明涉及水土资源与环境工程研究技术领域，尤其涉及一种河湖包气带渗滤性能的模拟调控***及其方法。

背景技术

河湖包气带作为河湖的渗滤***，被认为是天然的净化器，它通过一系列的物理、化学与生物作用，可以使渗流水中的污染物部分或完全去除。而不同的河湖包气带对渗流水的净污效应差异较大，这主要与包气带自身的渗滤性能有关。影响河湖包气带渗滤性能的因素很多，主要包括沉积层组成、包气带结构、渗滤速度与滞留时间、温度等。其中，沉积层组成是河湖包气带渗滤性能的主要影响因素。

沉积层-水界面作用对河湖实现对地下水水量和水质的影响有着相当重要的作用。然而，我国及世界各地的许多河湖却几乎不存在天然沉积层，这导致地表水渗滤速度过快，污染物去除率较低。目前，人工为河湖填铺具有一定阻水与拦污能力的控渗层，可以有效地控制河湖包气带的渗滤性能，提高其净污能力及对地下水安全的保护作用。

我国对利用天然河床沉积层或人工控渗层控制河湖包气带渗滤性能的研究仍处于起步阶段，尚未形成完善的研究理论体系，相关的试验装置及技术方法也不够成熟。目前，对不同河湖渗滤性能条件下包气带土壤水分与溶质运移规律的研究主要通过在室内构建可调控天然河湖包气带渗滤性能的模拟***来开展。例如，实用新型专利申请CN201575963U中公开了一种水盐动态监测试验装置，实现了温度-水分-盐分-地下水联合作用下的动态监测和实现数据的直接读取及处理。但总体而言，设计装置尺寸较小，模拟尺度有限，尺度效应与边壁效应明显，模拟结果局限性大，不便于广泛应用于科学研究。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种河湖包气带渗滤性能的模拟调控***及其方法，实现层状土壤结构的分层准确模拟，并可根据不同的模拟需要，来模拟不同控渗层厚度和不同控渗措施，准确控制河湖包气带的渗滤性能，大大提高不同类型层状土壤的模拟精度。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，包括：地表水位调控装置、控渗装置、包气带模拟装置、地下水位调控装置以及数据监测***；

所述地表水位调控装置连接所述控渗装置；

所述控渗装置包括：

控渗柱，用于通过填装不同的控渗材料来调控包气带的渗透性能；

缓冲调节柱，上层通过法兰盘与控渗柱连接，下层通过供水管路和蠕动泵与包气带模拟装置相连接，用于加设找平层和反滤层；

所述包气带模拟装置包括：多个串联的土柱，由蠕动泵和供水管路串联，用于盛装河床土壤以模拟包气带结构；

所述土柱分为多节，用于方便更换和调控；所述土柱侧壁开设渗滤液取样口、土壤温度-水分-盐分传感器布设口和采土口，用于定时监测包气带的温度、水分以及盐分状况，提取土壤水来监测包气带污染物的迁移转化规律；

所述地下水位调控装置包括：地下水供水马氏瓶和地下水平衡器，通过地下水补充管路相互连接，用于通过调节地下水供水马氏瓶相对土柱的高度来控制地下水位，模拟不同地下水位情景；

所述地下水平衡器，与所述包气带模拟装置相连接，用于观测土壤水与地下水之间的转化量，以量化土壤水与地下水的转化规律；

所述数据监测***，用于从所述包气带模拟装置获取水量与水质监测数据，包括：土壤水自动采集器和土壤温度-水分-盐分传感器。

优选地，所述土壤水自动采集器包括：多孔陶土管、采样瓶、真空抽气泵、过滤器、多孔通气变头和存样器；所述多孔陶土管安装于各土柱侧壁的渗滤液取样口中，各土柱土壤温度-水分-盐分传感器的Hydra探针通过观测口埋设在包气带不同断面。

优选地，所述数据监测***，还包括数据采集与控制装置；

所述数据采集与控制装置包括：数据采集控制器和上位机；

所述数据采集控制器，用于采集土壤温度-水分-盐分传感器的数据，并对蠕动泵、电控阀门进行控制；上位机与数据采集控制器连接，用于实现对土柱内温度、水分、盐分数据的实时监测、记录和显示。

优选地，所述地表水位调控装置包括：通过供水管路顺次连接的蓄水箱、供水管道泵、地表水位供水马氏瓶和地表水位调控柱；

所述蓄水箱，用于通过供水管道泵为地表水位供水马氏瓶提供试验用水；

所述地表水位调控柱，用于通过调节相对土柱的高度来控制地表水位，模拟不同深度地表水入渗的情景；

所述地表水位调控柱通过法兰盘与所述控渗柱连接。

优选地，所述地表水位调控装置还包括设于地表水位调控柱上方的蒸发模拟装置；所述蒸发模拟装置包括相互连接的功率可调红外灯和温控器，所述温控器的感温探头***地表淹水水体中，用于通过改变功率可调红外灯的功率和数量，模拟多样化的蒸发条件，并实现特定温度条件下功率可调红外灯的自动开闭。

优选地，所述***还包括遮光装置，所述遮光装置包括遮光布，用于对模拟包气带中污染物的环境进行遮光处理，形成不透光的黑暗效果。

优选地，所述调节柱中部开设有排气口，用于在控渗柱更换过程中调节柱进入空气时配合真空泵进行抽气。防止空气进入调节柱后破坏原有的土壤结构。

一种利用前述***对河湖包气带渗滤性能进行模拟调控的方法，包括以下步骤：

更换控渗装置中的控渗柱；

调控包气带模拟装置中土柱的数目和土柱中的材料；

调控地表水以及地下水的水位；

利用数据监测***对包气带的水量与水质进行监测。

优选地，所述更换控渗装置中的控渗柱包括：更换不同尺寸的控渗柱或者更换不同控渗材料的控渗柱。

优选地，所述调控地表水以及地下水的水位包括：通过地下水平衡器测量包气带中土壤水与地下水之间的水分转化量。

(三)有益效果

本发明利用控渗柱、调节柱和大型土柱三种不同功能的土柱模拟装置，构造出了控渗层、缓冲层(找平和反滤)、包气带模拟层和地下水层等层状土壤结构；各层均可根据不同的模拟需要，通过快速灵活的更换不同尺寸的柱体及柱体中不同类型、不同粒级的填充材料，模拟不同控渗层厚度、不同控渗措施以及不同层状河床条件，从而能够准确控制河湖包气带的渗滤性能，大大提高了深厚包气带条件下不同类型层状土壤的模拟精度。***分层调控方法简便，可操作性强，能够大大减少实验人员的工作量，缩短试验时间；并且本发明在地下水位调控装置中增设地下水平衡器，实现了地下水位的精确、问题调控；另外，本发明所采用的数据监测***，可以大幅降低监测成本，利用本发明中的数据监测***，可使试验成果反馈给***，从而即时调整监测方法，包括监测点位与监测频率，动态考察监测方法的经济性，可根据需要采用较经济的监测方法使***运行。

附图说明

图1为本发明实施例中所述河湖包气带渗滤性能的模拟调控***的结构示意图；

图2为本发明实施例中所述控渗装置的填装结构图；

图3为本发明实施例中所述土柱的填装结构图；

图4为本发明实施例中所述多孔陶土管的安装示意图；

图5为本发明实施例中所述隔离挡板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明所述的河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，包括：地表水位调控装置、控渗装置、包气带模拟装置、地下水位调控装置以及数据监测***；

所述地表水位调控装置连接所述控渗装置；

所述控渗装置包括：

控渗柱1，用于通过填装不同的控渗材料来调控包气带的渗透性能；控渗材料可以装填同一种，也可以根据研究需要将多种材料进行级配，控渗柱高度可以根据控渗层的需要而设置，一般为20-60cm之间；

缓冲调节柱2，上层通过法兰盘与控渗柱1连接，下层通过供水管路3和蠕动泵4与包气带模拟装置相连接，用于加设找平层和反滤层；所述调节柱2中部开设有排气口28，用于在控渗柱1更换过程中调节柱2进入空气时配合真空泵进行抽气，防止空气进入调节柱2后破坏原有的土壤结构；

例如：调节柱2高30cm，可根据模拟需要填装找平层，若找平层不需装满调节柱2，则其下部应装填与土柱5填装材料相同的河湖天然河床质，且应在其表层和底部填装一定厚度的反滤层。为了减小边壁效应，控渗柱1和调节柱2的内径不应小于50cm，壁厚不应小于10mm，土柱5边壁分别设置宽不小于6cm、厚度不小于10cm的法兰盘，且控渗柱1顶端和底端均开放，调节柱2底端封闭。

所述包气带模拟装置包括：多个串联的土柱5，由蠕动泵4和供水管路3串联，用于盛装河床土壤以模拟包气带结构；

所述土柱5分为多节，用于方便更换和调控；所述土柱5侧壁开设渗滤液取样口6、土壤温度-水分-盐分传感器布设口7和采土口8，用于定时监测包气带的温度、水分以及盐分状况，提取土壤水来监测包气带污染物的迁移转化规律；

每个土柱5的高度可为300cm，每节高度可为100cm，每节上下均设有法兰盘，各土柱5上口可加盖机玻璃盖，起到密闭作用，有机玻璃盖与供水及进排气设备采用螺纹接口连接。调节柱2与第一个土柱之间设置蠕动泵4，将调节柱2经过反滤层反滤后的渗滤液通过蠕动泵4送到第一个土柱上端的供水及进排气设备，所述供水及进排气设备由进气阀门、排气阀门和三通组成。

所述地下水位调控装置包括：地下水供水马氏瓶10和地下水平衡器11，通过地下水补充管路9相互连接，用于通过调节地下水供水马氏瓶10相对土柱5的高度来控制地下水位，模拟不同地下水位情景；

所述地下水平衡器11，与所述包气带模拟装置相连接，用于观测土壤水与地下水之间的转化量，以量化土壤水与地下水的转化规律；

所述数据监测***，用于从所述包气带模拟装置获取水量与水质监测数据，包括：土壤水自动采集器和土壤温度-水分-盐分传感器12。

当土柱5中的土壤水分蒸发时，地下水平衡器11中的水分由连接管路补充给土壤，地下水平衡器11中下降的水面由地下水供水马氏瓶10中的水补充。当土壤水补给地下水是，补给量就会由平衡器下侧的玻璃管流入量筒中。地下水供水马氏瓶10和量筒外表面均带有刻度线，可以由量筒及地下水供水马氏瓶10中的水位变换量测得包气带中土壤水与地下水之间的水分转化量。采用地下水平衡器11及量筒，可将土壤水与地下水间的迁移转化规律量化，加强了地下水位控制***的调控功能。

所述土壤水自动采集器包括：多孔陶土管13、采样瓶14、真空抽气泵15、过滤器16、多孔通气变头17和存样器18；所述多孔陶土管13安装于各土柱5侧壁的渗滤液取样口6中，各土柱土壤温度-水分-盐分传感器12的Hydra探针19通过观测口埋设在包气带不同断面。

所述数据监测***，还包括数据采集与控制装置；

所述数据采集与控制装置包括：数据采集控制器20和上位机21；

所述数据采集控制器20，用于采集土壤温度-水分-盐分传感器12的数据，并对蠕动泵4、电控阀门29进行控制；上位机21与数据采集控制器20连接，用于实现对土柱5内温度、水分、盐分数据的实时监测、记录和显示。

所述地表水位调控装置包括：通过供水管路顺次连接的蓄水箱22、供水管道泵23、地表水位供水马氏瓶24和地表水位调控柱25；

所述蓄水箱22，用于通过供水管道泵23为地表水位供水马氏瓶24提供试验用水；

所述地表水位调控柱25，用于通过调节相对土柱5的高度来控制地表水位，模拟不同深度地表水入渗的情景；

所述地表水位调控柱25通过法兰盘与所述控渗柱1连接。

所述地表水位调控装置还包括设于地表水位调控柱25上方的蒸发模拟装置；所述蒸发模拟装置包括相互连接的功率可调红外灯26和温控器27，所述温控器27的感温探头***地表淹水水体中，用于通过改变功率可调红外灯的功率和数量，模拟多样化的蒸发条件，并实现特定温度条件下功率可调红外灯的自动开闭。

***还包括遮光装置，所述遮光装置包括遮光布，用于对模拟包气带中污染物的环境进行遮光处理，形成不透光的黑暗效果。

如图2所示，本发明所述的河湖包气带渗滤性能模拟调控方法，包括以下步骤：

更换控渗装置中的控渗柱；

本步骤中，所述更换控渗装置中的控渗柱包括：更换不同尺寸的控渗柱或者更换不同控渗材料的控渗柱。

调控包气带模拟装置中土柱的数目和土柱中的材料；

调控地表水以及地下水的水位；

本步骤中，所述调控地表水以及地下水的水位包括：通过地下水平衡器测量包气带中土壤水与地下水之间的水分转化量。

利用数据监测***对包气带的水量与水质进行监测。

本发明的实验例：

本试验面向永定河丰台段，其包气带厚度为27m，***以最优尺度模拟，进行现场取土，将表层碎石清理，纵向取土深度为27m，共取土12t，利用10根大型土柱完成河床包气带土壤的填装。

具体的试验步骤：

1、***的安装：

(1)填装控渗柱：将调节柱固定放置，在柱中先装填石英砂作为反滤层，高度为5cm；分层填装细砂，上端再填装一定厚度的石英砂，再根据模拟需要选用20cm的控渗柱，将控渗柱与调节柱相连接，两柱法兰盘间铺设橡胶垫，通过螺栓将法兰盘连接紧密。选用孔径为200目的锦纶反滤布，将其裁剪为直径略大于50cm的圆形，在控渗柱底部平铺两层，并将周边多余部分向上卷起，紧贴于土柱内边壁，在控渗柱中填装人工控渗材料：钠基膨润土配比阎村土料厂粘土，粘土的质量比重为12％，分层填装，每5cm压实一次，相邻两次装填时接触平面要用刀片刮毛，使上下两层土壤充分接触，避免分层现象的产生。在控渗材料与柱体内表面接触的周边孔隙中均匀填补一圈配比完全相同的湿润的控渗材料；最后，在控渗层上端铺设石英砂和卵砾石组成的保护层，用于防止地表水入渗过程对控渗层的扰动，起到均匀布水和定型保护作用。所有的反滤材料以及保护材料的石英砂和卵砾石要事先经过去离子水的浸泡与冲洗，时长不小于24h。

(2)填装包气带土柱：在各大型土柱底部铺设反滤层，厚度为30cm。反滤层填装顺序由下到上依次为：粒径为2cm的卵砾石，粒径为1～2cm的卵砾石，粒径小于5mm的石英砂，孔径为200目的锦纶反滤布两层。所有的反滤材料以及保护材料的石英砂和卵砾石要事先经过去离子水的浸泡与冲洗，时长不小于24h。然后将试验用河床原状土分层装入大型土柱，按照测定初始含水率、土壤干容重和填装土体积计算装填土样的重量，用电子秤称量土样，分层填装压实，每次填装高度为10cm。填装时，用与土柱内径相仿的夯实器将土壤反复压实，相邻两次装填时接触平面要用刀片刮毛，使上下两层土壤充分接触，避免分层现象的产生。填装完毕之后，用土柱有机玻璃盖将土柱顶端密封。

(3)供水***的安装：用PVC管将蓄水箱通过水泵与地表水及地下水供水马氏瓶相连接，利用乳胶软管将地表水供水马氏瓶的出水口阀门与地表水位调控柱的进水口阀门相连接；利用乳胶软管将地下水供水马氏瓶的进水口阀门通过平衡器与最后一根大型土柱末端相连接。

(4)多个土柱装置之间的串联连接：各土柱之间由有机玻璃管相连，将缠有生料带的有机玻璃管旋口端与土柱的底盖和顶盖上的进排气设备之间的旋口紧密结合，拧紧各土柱的顶盖与底盖，调节柱与第一个大型土柱之间以及各大型土柱之间均设置供水蠕动泵，将调节柱经过反滤层反滤后的渗滤液通过加压泵送到相应大型土柱顶端的供水及进排气设备，第一个大型土柱与后面的各土柱间的连接方式均通过串联装置连接。

(5)取样器及传感器的安装：在各大型土柱侧壁渗滤液取水口处埋设陶土管，埋设陶土管前，用去离子水将其浸泡2h，然后在埋设口处的土壤中打孔，孔径应略大于陶土管的直径；打孔后，将取出的土搅成泥浆，作为埋设陶土管时的灌浆。埋设时，将陶土管的排气管出口处向上方。陶土管的埋设方式采用斜插式，陶土管与水平线的夹角为30°，陶土管深入预定深度后，再把泥浆灌入孔中，待泥浆沉实后再填土。将土壤温度-水分-盐分传感器的Hydra探针通过观测口埋设在土柱的各不同断面上，自然***土体，用生料带缠绕埋设口，用数据线将土壤温度-水分-盐分传感器的Hydra探针与计算机及控制器相连。

(6)遮光布的安装：在大型土柱柱体周围牵引铁丝，悬挂遮光布的高度位于地表水面线，用窗帘挂钩将遮光布悬挂于铁丝上，拉引遮光布将整个***遮挡，用粘扣将遮光布侧缝粘合。制作尺寸符合马氏瓶及蓄水箱的遮光布保护套套于相应马氏瓶及蓄水箱上。

2、***的启动

试验运行前，需将地表水及地下水供水马氏瓶加满水待用。加水方法：将供水马氏瓶底端的通气口和出水口控水阀门关闭，打开瓶顶排气口胶塞，依次开启管路泵和马氏瓶进水口阀门，迅速为供水马氏瓶加水，待试验用水加满马氏瓶后，迅速关闭马氏瓶进水阀门，将外部裹有生料带的瓶顶胶塞以旋转按压式塞紧马氏瓶排气口，确保马氏瓶密封。加水必须加满，以将马氏瓶中的气体完全排除。

调整升降台至适合高度，将地下水供水马氏瓶固定，调整马氏瓶通气管底端位置至设计的地下水水位线处，打开出水口控水阀门，地下水供水马氏瓶开始向土柱底端供水以形成地下水定水位，待地下水水位至水位线并稳定后，关闭土柱底端进水口控水阀门，利用地下水供给管路将地下水供水马氏瓶、地下水平衡器与大型土柱底端进水口相连接。为地下水平衡器加水至水位线处，并将供水马氏瓶重新加满水后，打开土柱底端进水阀门，启动地下水调控***。

将地表水供水马氏瓶加满水，地表水调控柱进水阀门开启，在地表水调控柱内壁和底部铺盖一层塑料薄膜，薄膜底端要封闭，在薄膜内加入试验用水至地表水位控制线处，形成恒定水头后，迅速抽出塑料薄膜，同时将供水马氏瓶底端的通气口和出水口控水阀门同时打开，地表水***启动。

此时，立即观察水流入渗的湿润锋以及马氏瓶水量的变化量，在入渗试验进行的过程中，连续观察这两个数值。模拟土柱底端有渗滤液出流时，用烧杯盛接渗滤液，保存水样检测水质。

3、试验的运行

***启动后，试验的日常运行维护包括三方面的内容：

(1)水量连续监测：模拟***自2010年5月12日起正式运行，至2011年5月17日，连续370d观测土柱的入渗过程，穿透期间连续观测入渗水体湿润锋的变化，整个试验过程连续记录供水马氏瓶中水量随时间的变化，确定包气带的入渗率和累计入渗量。

湿润锋的观测方法为定点法，读取入渗水流经过预先设定的土柱深度观测点的时间，将时间与深度做成关系曲线，即得到土柱入渗的湿润锋变化，本试验穿透历时916min，水流入渗到达各预定点位置的时间点为：7:41、7:42、7:49、7:55、8:00、8:06、8:31、10:01、11:51、13:51、15:31、16:31、17:56、19:28、20:35、22:01、22:57。

累积入渗量的观测频率每天一次，历时75天后，入渗量趋于平稳，故将观测频率改为每一个加水周期观测一次，平均的加水周期为4d。

(2)水质连续监测：模拟***自2010年5月12日起正式运行，至2011年5月17日，当再生水穿透土柱后，开始采集各柱底端出水口处的渗滤液，并同时利用土壤水采集器定期采集土柱侧面不同深度断面的水样。陶土管的间距设置为20cm，第一个陶土管底端距土柱顶端23cm，每节大型土柱埋设13个陶土管。当渗滤液从土柱底端出流后，开始水样的定期采集与检测工作。每24h采集一次，历时3d后，增加取样间隔天数，每3d采集一次，历时30d后，再减小取样频率，每7d采集一次，历时60d后，各指标的变化趋于平稳，改为每15d采集一次，历时90d后，各指标的变化很小，改为每30d采集一次直到试验结束。经过180d的运行之后，各污染物的浓度在深度方向上的变化趋于稳定，故对取样口的间隔也作出了调整：前三个取样口的间距仍为20cm，第四到第六个取样口的间隔调整为60cm，同时第四个取样口距第三个的距离也为60cm，前六个取样口均位于第一根大土柱，第七个取样口距第六个取样口的距离为140cm，位于第二根大土柱，第八个取样口距第七个取样口的距离为260cm，位于第三根大土柱，之后的每一根大土柱中均包含一个取样口，所有取样口的间距均为260cm。

(3)变换控渗柱：在换柱前，首先应将新的控渗柱放置隔离挡板上在，按照控渗层填装顺序依次填装材料，新装好的控渗层。隔离挡板为钢制，直径大于法兰盘外径，设有两个斜向固定把手(1号和2号)和两个对设的活动把手(3号和4号)。将地表水位调控柱中的水通过底部出流口排净，取掉将地表水位调控柱和控渗柱间的螺栓，将地表水位调控柱取下，卸下控渗柱和调节柱间的螺栓，在胶皮垫与控渗柱法兰盘间快速对插两个隔离挡板，提拎上层挡板侧边的3、4号把手，快速移开原控渗柱，提拎新控渗柱下部挡板的活动把手，将其平稳放置在调节柱表面的挡板上。缓慢旋转上层挡板，使得控渗柱下端和调节柱上端法兰盘的螺栓口对齐，最后，人工固定控渗柱，轻拉下层挡板1、2号把手，将挡板平稳抽离，再用同样的方法抽出上层挡板，用螺栓固定法兰盘，最后，安装上地表水位调控柱。若操作方法不当，气体不慎进入调节柱中，可以在整个装置连接好后，将真空抽气泵、过滤器与调节柱两侧排气口上的排气软胶管连接，然后，打开软胶管上的止水夹，启动抽气真空泵，通过排气口向外持续缓慢的抽气。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，其特征在于，包括：地表水位调控装置、控渗装置、包气带模拟装置、地下水位调控装置以及数据监测***；

所述地表水位调控装置连接所述控渗装置；

所述控渗装置包括：

控渗柱(1)，用于通过填装不同的控渗材料来调控包气带的渗透性能；

缓冲调节柱(2)，上层通过法兰盘与控渗柱(1)连接，下层通过供水管路(3)和蠕动泵(4)与包气带模拟装置相连接，用于加设找平层和反滤层；

所述包气带模拟装置包括：多个串联的土柱(5)，由蠕动泵(4)和供水管路(3)串联，用于盛装河床土壤以模拟包气带结构；

所述土柱(5)分为多节，用于方便更换和调控；所述土柱(5)侧壁开设渗滤液取样口(6)、土壤温度-水分-盐分传感器布设口(7)和采土口(8)，用于定时监测包气带的温度、水分以及盐分状况；提取土壤水来监测包气带污染物的迁移转化规律；

所述地下水位调控装置包括：地下水供水马氏瓶(10)和地下水平衡器(11)，通过地下水补充管路(9)相互连接，用于通过调节地下水供水马氏瓶(10)相对土柱(5)的高度来控制地下水位，模拟不同地下水位情景；

所述地下水平衡器(11)，与所述包气带模拟装置相连接，用于观测土壤水与地下水之间的转化量，以量化土壤水与地下水的转化规律；

所述数据监测***，用于从所述包气带模拟装置获取水量与水质监测数据，包括：土壤水自动采集器和土壤温度-水分-盐分传感器(12)。

2.如权利要求1所述的河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，其特征在于，所述土壤水自动采集器包括：多孔陶土管(13)、采样瓶(14)、真空抽气泵(15)、过滤器(16)、多孔通气变头(17)和存样器(18)；所述多孔陶土管(13)安装于各土柱(5)侧壁的渗滤液取样口(6)中，各土柱土壤温度-水分-盐分传感器(12)的Hydra探针(19)通过观测口埋设在包气带不同断面。

3.如权利要求1所述的河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，其特征在于，所述数据监测***，还包括数据采集与控制装置；

所述数据采集与控制装置包括：数据采集控制器(20)和上位机(21)；

所述数据采集控制器(20)，用于采集土壤温度-水分-盐分传感器(12)的数据，并对蠕动泵(4)、电控阀门(29)进行控制；上位机(21)与数据采集控制器(20)连接，用于实现对土柱(5)内温度、水分、盐分数据的实时监测、记录和显示。

4.如权利要求1所述的河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，其特征在于，所述地表水位调控装置包括：通过供水管路顺次连接的蓄水箱(22)、供水管道泵(23)、地表水位供水马氏瓶(24)和地表水位调控柱(25)；

所述蓄水箱(22)，用于通过供水管道泵(23)为地表水位供水马氏瓶(24)提供试验用水；

所述地表水位调控柱(25)，用于通过调节相对土柱(5)的高度来控制地表水位，模拟不同深度地表水入渗的情景；

所述地表水位调控柱(25)通过法兰盘与所述控渗柱(1)连接。

5.如权利要求4所述的河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，其特征在于，所述地表水位调控装置还包括设于地表水位调控柱(25)上方的蒸发模拟装置；所述蒸发模拟装置包括相互连接的功率可调红外灯(26)和温控器(27)，所述温控器(27)的感温探头***地表淹水水体中，用于通过改变功率可调红外灯的功率和数量，模拟多样化的蒸发条件，并实现特定温度条件下功率可调红外灯的自动开闭。

6.如权利要求1所述的河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，其特征在于，还包括遮光装置，所述遮光装置包括遮光布，用于对模拟包气带中污染物的环境进行遮光处理，形成不透光的黑暗效果。

7.如权利要求1所述的河湖包气带渗滤性能的模拟调控***，其特征在于，所述调节柱(2)中部开设有排气口(28)，用于在控渗柱(1)更换过程中调节柱(2)进入空气时配合真空泵进行抽气。

8.一种利用权利要求1-7所述***对河湖包气带渗滤性能进行模拟调控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

更换控渗装置中的控渗柱；

调控包气带模拟装置中土柱的数目和土柱中的材料；

调控地表水以及地下水的水位；

利用数据监测***对包气带的水量与水质进行监测。

9.如权利要求8所述对河湖包气带渗滤性能进行模拟调控的方法，其特征在于，所述更换控渗装置中的控渗柱包括：更换不同尺寸的控渗柱或者更换不同控渗材料的控渗柱。

10.如权利要求8所述对河湖包气带渗滤性能进行模拟调控的方法，其特征在于，所述调控地表水以及地下水的水位包括：通过地下水平衡器测量包气带中土壤水与地下水之间的水分转化量。

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