CN108593502A - 一种地下水渗流模拟装置及监测方法 - Google Patents

一种地下水渗流模拟装置及监测方法 Download PDF

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张树彬
岳俊华
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Abstract

本发明公开了一种地下水渗流模拟装置及监测方法，包括渗流模拟***、渗流控制***，以及数据采集处理***；其中，渗流模拟***包括：储水箱，所述储水箱上设置有底盒，所述底盒上设有模块化透明筒体；渗流控制***包括注水箱，且注水箱的下方设有可升降的工作台，注水箱上设置注水口和出水口，出水口通过管道与储水箱连通；数据采集处理***包括：***检测孔中的监测装置、与监测装置相连接的电脑以及与模块化透明筒体相连通的液位管，液位管内设置有安装有液位传感器，通过设置渗流模拟***、渗流控制***以及数据采集处理***，能够直观的不易观察的地下水渗透吸水的过程显示，并且可实时监控水位的变化。

Description

一种地下水渗流模拟装置及监测方法
技术领域
本发明涉及地下水模拟技术领域，尤其涉及一种地下水渗流模拟装置及监测方法。
背景技术
地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，在狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。但在一定条件下，地下水的变化也会引起沼泽化、盐渍化、滑坡、地面沉降等环境灾害现象。
地下水在重力作用下的运动称为渗流，地下水渗流是地下水科学与工程研究的重要内容，地下水渗流污染主要通过开挖观测井的方式进行动态的检测，采集不同深度的地下水水样，分析不同深度地下水污染数据，虽然这种方式能获得水质数据，但该方法实施成本过高，采样步骤过于繁琐，且对采样过程带来诸多不便。
发明内容
针对上述缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种地下水渗流模拟装置及监测方法。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种地下水渗流模拟装置，包括渗流模拟***、渗流控制***、以及数据采集处理***；
所述渗流模拟***包括：储水箱，所述储水箱上设置有底盒，所述底盒上设有模块化透明筒体，所述模块化透明筒体上开设有若干检测孔，底盒内安装有反滤部件，模块化透明筒体上设置有刻度；
所述渗流控制***包括：注水箱，所述注水箱的下方设有可升降的工作台，注水箱上设置注水口和出水口，出水口通过管道与储水箱连通，储水箱入口处安装有阀门；
所述数据采集处理***包括：***检测孔中的监测装置、与监测装置相连接的电脑以及与模块化透明筒体相连通的液位管，所述液位管设置于模块化透明筒体的一侧，所述液位管内设置有安装有液位传感器。
所述反滤部件包括玻璃砂反滤料，玻璃砂反滤料的上端与下端均设置有钢丝网。
所述模块化透明筒体包括多层相连接的透明有机玻璃筒，所述透明有机玻璃筒内放置的样品。
所述监测装置包括张力计、水分计或温度计。
所述数据采集处理***还包括设置于模块化透明筒体外用于监控土体湿润峰发展变化的摄影机。
所述储水箱的出口处设置有出水口，出水口上控制阀。
所述工作台包括气缸，气缸上设置有支撑板，所述注水箱安装于支撑板上。
一种地下水渗流模拟装置的监控方法，包括：
1)、获取带监控的地区土质样品，按照地区土质样品的实际厚度和层数分布，安装模块化透明筒体，并将地区土质样品放置在模块化透明筒体；
2)、调整工作台的高度，向注水箱内注水，并开阀门；
3)、地区土质样品开始渗透吸水，通过液位管中的液位传感器，获取水位上升的速度，并且通过安装在检测孔中的监测装置，获取地区土质样品的参数。
所述监测装置包括张力计、水分计或温度计。
电脑将获取的参数进行处理记录。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种地下水渗流模拟装置及监测方法，通过设置渗流模拟***、渗流控制***以及数据采集处理***，能够直观的不易观察的地下水渗透吸水的过程显示，并且实时监控水位的变化，由于通过液位传感器，能够精确的获取水位的变化值，另外，本发明模块化透明筒体能够根据测量的土壤样品的层数和厚度，进行筒体的连接，使得实用范围更加广泛，适用性更强，本发明型结构简单，操作方便，能有效的模拟实验土壤的地下水污染渗流状态和土壤渗水沉降状态。
附图说明
图1是本发明地下水渗流模拟装置结构示意图；
图2是本发明的反滤部件结构示意图；
图3是本发明的工作台结构示意图。
图中，1为渗流模拟***；2为渗流控制***；3为数据采集处理***；4 为储水箱；5为底盒；51为反滤部件；52为玻璃砂反滤料；53为钢丝网；6为模块化透明筒体；61为检测孔；62为刻度；7为注水箱；71为注水口；72为出水口；8为工作台；81为气缸；82为支撑板；83为脚架；9为阀门；10为液位管；11为液位传感器；12为电脑；13为摄影机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供了一种地下水渗流模拟装置，其特征在于，包括渗流模拟***1、渗流控制***2、以及数据采集处理***3；
所述渗流模拟***1包括：储水箱4，所述储水箱4上设置有底盒5，所述底盒5上设有模块化透明筒体6，所述模块化透明筒体6上开设有若干检测孔 61，底盒5内安装有反滤部件51，模块化透明筒体6上设置有刻度62；
所述渗流控制***2包括：注水箱7，所述注水箱7的下方设有可升降的工作台8，注水箱7上设置注水口71和出水口72，出水口72通过管道与储水箱4 连通，储水箱4入口处安装有阀门9；
所述数据采集处理***3包括：***检测孔61中的监测装置、与监测装置相连接的电脑12以及与模块化透明筒体6相连通的液位管10，所述液位管10 设置于模块化透明筒体6的一侧，所述液位管10内设置有安装有液位传感器11。
如图2所示，所述反滤部件51包括玻璃砂反滤料52，玻璃砂反滤料52的上端与下端均设置有钢丝网53，反滤部件可为试样提供均匀入渗的水流，并阻止过多的试样土颗粒被带出。
本发明中，所述模块化透明筒体6包括多层相连接的透明有机玻璃筒，所述透明有机玻璃筒内放置样品。透明有机玻璃筒之间通过螺母紧固连接，连接处放置橡胶垫圈以确保其密封性。检测孔61根据实际需要进行设置，所述监测装置包括张力计、水分计或温度计。
所述数据采集处理***3还包括设置于模块化透明筒体6外用于监控土体湿润峰发展变化的摄影机13。将张力计等监测设备和摄像机13通过电缆与电脑 12相连，所测得的数据由电脑,1直接保存和分析。
为方便实验后将蓄水池4中的水及时排出，在所述储水箱4的出口处设置有出水口12，出水口12上控制阀，实验完成后通过控制阀将水排出。
具体情况，如图3所示，所述工作台8包括气缸81，气缸81上设置有支撑板82，气缸81之间还设置有铰接的脚架83进行伸缩支持。所述注水箱7安装于支撑板82上。根据需要调节注水箱7的高度，适应不同土壤样品的高度。
本发明还提供了一种地下水渗流模拟装置的监控方法，其特征在于，包括：
1、获取带监控的地区土质样品，按照地区土质样品的实际厚度和层数分布，安装模块化透明筒体6，并将地区土质样品放置在模块化透明筒体6；
2、调整工作台8的高度，向注水箱7内注水，并开阀门9；
3、地区土质样品开始渗透吸水，通过液位管10中的液位传感器11，获取水位上升的速度，并且通过安装在检测孔61中的监测装置，获取地区土质样品的参数。
其中，所述监测装置包括张力计33、水分计34或温度计。电脑12将获取的参数进行处理记录。另外，还能够通过检测孔61获取土壤中成分进行进一步测验。
本发明的地下水渗流模拟装置及监测方法，通过设置渗流模拟***、渗流控制***以及数据采集处理***，能够直观的不易观察的地下水渗透吸水的过程显示，并且实时监控水位的变化，由于通过液位传感器，能够精确的获取水位的变化值，另外，本发明模块化透明筒体能够根据测量的土壤样品的层数和厚度，进行筒体的连接，使得实用范围更加广泛，适用性更强，本发明型结构简单，操作方便，能有效的模拟实验土壤的地下水污染渗流状态和土壤渗水沉降状态。
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种地下水渗流模拟装置，其特征在于，包括渗流模拟***(1)、渗流控制***(2)，以及数据采集处理***(3)；
所述渗流模拟***(1)包括：储水箱(4)，所述储水箱(4)上设置有底盒(5)，所述底盒(5)上设有模块化透明筒体(6)，所述模块化透明筒体(6)上开设有若干检测孔(61)，底盒(5)内安装有反滤部件(51)，模块化透明筒体(6)上设置有刻度(62)；
所述渗流控制***(2)包括：注水箱(7)，所述注水箱(7)的下方设有可升降的工作台(8)，注水箱(7)上设置注水口(71)和出水口(72)，出水口(72)通过管道与储水箱(4)连通，储水箱(4)入口处安装有阀门(9)；
所述数据采集处理***(3)包括：***检测孔(61)中的监测装置、与监测装置相连接的电脑(12)以及与模块化透明筒体(6)相连通的液位管(10)，所述液位管(10)设置于模块化透明筒体(6)一侧，所述液位管(10)内设置有安装有液位传感器(11)。
2.根据权利要求1所述的地下水渗流模拟装置，其特征在于，所述反滤部件(51)包括玻璃砂反滤料(52)，玻璃砂反滤料(52)的上端与下端均设置有钢丝网(53)。
3.根据权利要求1所述的地下水渗流模拟装置，其特征在于，所述模块化透明筒体(6)包括多层相连接的透明有机玻璃筒，所述透明有机玻璃筒内的放置样品。
4.根据权利要求1所述的地下水渗流模拟装置，其特征在于，所述监测装置包括张力计、水分计或温度计。
5.根据权利要求1或4所述的地下水渗流模拟装置，其特征在于，所述数据采集处理***(3)还包括设置于模块化透明筒体(6)外用于监控土体湿润峰发展变化的摄影机(13)。
6.根据权利要求1所述的地下水渗流模拟装置，其特征在于，所述储水箱(4)的出口处设置有出水口(12)，出水口(12)上控制阀。
7.根据权利要求1所述的地下水渗流模拟装置，其特征在于，所述工作台(8)包括气缸(81)，气缸(81)上设置有支撑板(82)，所述注水箱(7)安装于支撑板(82)上。
8.一种基于权利要求1所述的地下水渗流模拟装置的监控方法，其特征在于，包括：
1)、获取带监控的地区土质样品，按照地区土质样品的实际厚度和层数分布，安装模块化透明筒体(6)，并将地区土质样品放置在模块化透明筒体(6)；
2)、调整工作台(8)的高度，向注水箱(7)内注水，并开阀门(9)；
3)、地区土质样品开始渗透吸水，通过液位管(10)中的液位传感器(11)，获取水位上升的速度，并且通过安装在检测孔(61)中的监测装置，获取地区土质样品的参数。
9.根据权利要求8所述的地下水渗流模拟装置的监控方法，其特征在于，所述监测装置包括张力计、水分计或温度计。
10.根据权利要求8所述的地下水渗流模拟装置的监控方法，其特征在于，电脑(12)将获取的参数进行处理记录。
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