CN207662773U - 分形交叉裂隙渗流实验*** - Google Patents

Abstract

分形交叉裂隙渗流实验***及实验方法，属于岩土工程领域。包括储水箱导水管及水头水箱，水头水箱开设有进水孔，水流通过进水孔进入实验主体中，实验主体包括交叉状空心流道槽及其上的盖板，交叉状空心流道槽中设置有3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型，该模型是基于分形函数构造粗糙分形曲线，由软件根据上述曲线建立三维立体模型，并通过3D打印设备打印而成；该模型包括相互交叉的粗糙裂隙与光滑裂隙，粗糙裂隙与光滑裂隙的渗流路径长度相同，出水孔与集水箱相连，集水箱上方设置有水位监测器，集水箱通过连通管与储水箱相连，还包括智能调控装置，压力传感片及水位监测器分别与智能调控装置相连；适用于分形交叉裂缝渗流实验的研究。

Description

分形交叉裂隙渗流实验***

技术领域

本实用新型属于岩土工程领域，涉及一种基于3D打印技术能实现多重试验工况耦合作用的分形交叉裂隙渗流实验***。

背景技术

自然界中的大部分岩体介质深埋在地下，其赋存环境复杂多变，且存在大量产状不一、性质不同、尺度各异的裂隙，而裂隙岩体渗流特性和力学特性相互作用，共同影响着岩土工程、地质工程、矿业及非常规天然气开采工程的稳定性。自然界中，真实的岩体裂隙体结构是相当复杂的，是多组几何结构差异的裂隙单元对完整基质相互叠加、交错、切割的作用结果，在现有技术条件下还难以通过数值手段真实和完整地模拟裂隙岩体的渗流特性。交叉裂隙是组成岩体天然裂隙体结构的基本单元，其基本渗流规律是探索裂隙岩体渗流特征的基本前提，建立正确的交叉裂隙的计算模型是进一步客观描述裂隙网络渗流规律的重要基础。由于自然界中的大部分岩体介质深埋在地下，赋存环境复杂多变，在已有的理论方法和技术条件下，想要准确测量和获知岩体介质内部复杂的裂隙结构是非常困难的，并且如何定量表征岩体介质也是一大难题。

对于天然交叉裂隙而言，单支裂隙构形、裂隙交叉参数、分支裂隙粗糙程度差异等因素均将对交叉裂隙体的渗流特征产生重要影响。其中，裂隙粗糙度是用来表征裂隙结构面侧壁的粗糙程度的指标，目前已有的裂隙粗糙度的表征方法主要有凸起高度表征法、节理粗糙度系数JRC表征法和分维表征法。同时裂隙交叉角度、交叉点压力降损耗也同样引起科研工作者的关注。然而，现有的技术和实验都不能很好地探究不同分维主导、不同复杂程度的分形交叉裂隙体的流体重分配机制以及混流特征。因此，亟需一种能够快速有效研究不同水头、裂隙缝宽、裂隙分形维数条件下分形交叉裂隙渗流特点的实验***。同时，在实验过程中，提高实验***的环保性和智能性也是当前实验***的发展趋势。

近年快速发展起来的3D打印(3D Printing，3DP)技术可以快速便捷地制作出结构复杂的三维实体，已广泛应用于工业设计制造、汽车、航空航天、医疗事业等领域。随着3D打印技术以及打印材料不断地发展和更新，部分学者开始探索性地将3D打印技术引入了部分岩石力学的研究工作中。它的出现实现了快速制作复杂三维固体模型这一技术。基于已生成的数字模型文件，使用金属材料或光敏树脂等材料，在激光快速固化的技术条件下，逐层堆积打印材料，最终形成三维固体模型。现有的3D打印技术在岩土工程中的应用，给我们提供了将该技术运用到岩体分形交叉裂隙物理模型的水渗流实验中的启示。

因此，为了填补目前分形交叉裂隙研究领域的空白，考虑将3D打印技术运用到岩体分形交叉裂隙物理模型的水渗流实验中，通过3D打印技术构建了由分形维数主导的不同复杂程度分形交叉裂隙体的物理模型，探究压力降损耗特性对交叉裂隙渗流的关系，提出一种运用3D打印技术实现的分形交叉裂隙渗流实验***，开展多重耦合工况下裂隙体渗流试验，初步揭示交叉分形裂隙的汇流及重分配机制，为分形交叉裂隙试验研究奠定基础。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了填补现有技术的空白，提供一种且能够改变多个变量来研究粗糙分形交叉裂隙水渗流的分形交叉裂隙渗流实验***，克服现有技术中的实验设备不能简单快速调节粗糙裂隙分形维数、裂隙缝宽和压力水头等缺点，智能环保，易于操作。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：分形交叉裂隙渗流实验***，包括储水箱、导水管及水头水箱，导水管的两端分别设置在储水箱与水头水箱中，导水管还与水泵相连，通过水泵将储水箱的水导入到导水管中，水头水箱下方开设有第一进水孔及第二进水孔，第一进水孔及第二进水孔处分别设置有用于实时监测渗流水流状态的压力传感片，水流通过第一进水孔及第二进水孔进入实验主体中，实验主体包括交叉状空心流道槽及设置在其上的可拆卸盖板，交叉状空心流道槽中设置有3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型，分形交叉裂隙平行板物理模型是基于分形函数构造粗糙分形曲线，由软件根据上述曲线建立三维立体模型，并通过3D打印设备打印而成；分形交叉裂隙平行板物理模型包括以一定夹角相互交叉设置的粗糙裂隙与光滑裂隙，粗糙裂隙与光滑裂隙的渗流路径长度相同，粗糙裂隙所在的空心流道槽的两端分别与第一进水孔及第一出水孔相连，光滑裂隙所在的空心流道槽的两端分别与第二进水孔及第二出水孔相连，第一出水孔及第二出水孔各与一个集水箱相连，集水箱上方设置有水位监测器，两个集水箱下部分别通过连通管与储水箱相连，水头水箱还与智能调控装置相连，压力传感片及水位监测器分别与智能调控装置相连。

进一步的，水头水箱侧壁底部连接有水位控制器，水头水箱侧壁竖直设置有刻度尺，

具体的，交叉状空心流道槽为十字形空心流道槽。

具体的，还包括设置在连通管上的控制阀门，控制阀门与智能调控装置相连，当水位监测器监测到水位达到预设水位时，将信号传输给智能调控装置，智能调控装置触发控制阀门打开，进行相应操作。

进一步的，水头水箱的个数为两个，第一进水孔和第二进水孔分别设置在两个水头水箱上，相应的，导水管及水泵的个数都为两个，且导水管与水头水箱一一相对应设置。

优选的，实验主体还包括空心进口流道槽和空心出口流道槽，空心进口流道槽设置于进水孔与交叉状空心流道槽之间，空心出口流道槽设置于交叉状空心流道槽与出水孔之间。

优选的，连通管为Y形连通管，其包括两个支管和一个总管，Y形连通管的总管与储水箱相连，Y形连通管的两个支管各与一个集水箱连接，两个支管上分别设置有控制阀门。

本实用新型的有益效果是：结构简单轻便，体积小，实验过程中的需水量小，且能够循环利用，节约水资源；实验操作简单便捷，能够快速便捷地控制水箱水位，可通过更换实验模型板，实现不同粗糙度裂隙渗流实验的操作，实验重复度较高，通过智能调控装置、压力传感片及水位监测器能够实时且精确地显示实验结果，精确控制实验操作过程，便于统计分析实验数据，提高***的智能化；基于分形函数和3D打印技术构造高精确度的分形交叉裂隙平行板物理模型，实现天然岩体裂隙的复杂形态的模拟，开展了多重耦合工况下裂隙体渗流试验，初步揭示交叉分形裂隙的汇流及重分配机制；基于裂隙渗流规律的相关理论知识对所得实验数据进行处理和分析，实现初步探索分形交叉裂隙渗流特性与裂隙分维与压力水头之间的关系，揭示分形交叉裂隙在不同压力水头、裂隙缝宽及不同分维值下的渗流状态与阻流机制，为复杂裂隙体渗流规律研究奠定基础。本实用新型适用于分形交叉裂缝渗流实验的研究。

附图说明

图1是***结构的俯视图；

图2是左视图；

图3是分形交叉裂隙平行板物理模型的一种示例及盖板的结构是示意图；

其中，1为储水箱，2为导水管，3为水头水箱，3-1为智能调控装置，3-2为压力传感片，4为长方形空心进口流道槽，5为十字形空心流道槽，5-1为流道槽螺孔，6为分形交叉裂隙平行板物理模型中的粗糙裂隙，7为分形交叉裂隙平行板物理模型中的光滑裂隙，8为长方形空心出口流道槽，9为集水箱，9-1水位监测器，10为***底板，11为出水管，12为刻度尺，13为支脚，14为Y形连通管，15为控制阀门，16为水泵，17为盖板，17-1为盖板螺孔，18为水位控制器。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本实用新型的技术方案。

如图1-3所示，本实用新型的实验***包括储水箱1、导水管2及水头水箱3，导水管2的两端分别设置在储水箱1与水头水箱3中，导水管2还与水泵16相连，通过水泵16将储水箱1的水导入到导水管2中，继而由导水管2进入到水头水箱3中，以便控制水头；为了能够更加有效控制水头条件，还可以在水头水箱3侧壁底部连接有水位控制器18，基于连通器原理，调控水头水箱3内部的水位值，水位控制器18的另一端延伸到储水箱1中，能够将需要排出的水导入到储水箱中，有效节约水资源，增强***的环保性。水头水箱3侧壁竖直设置有刻度尺12，方便读取水头水箱内的水位值。水位控制器18可以采用普通的透明塑胶圆管，其直径可以灵活选择，考虑到便于实验室操作，优选为10mm。

水头水箱3下方开设有第一进水孔及第二进水孔，水头水箱的个数可以为一个或两个，可以通过两个水头水箱提供相同的恒定水头，也可以提供不同的水头比。如果只有一个水头水箱，则第一进水孔和第二进水孔都设置在同一个水头水箱上，如果有两个水头水箱，则第一进水孔和第二进水孔分别设置在两个水头水箱上；相应的，导水管2及水泵16的个数都为两个，且导水管与水头水箱一一相对应。第一进水孔及第二进水孔处分别设置有用于实时监测渗流水流状态的压力传感片3-2。水流通过第一进水孔及第二进水孔进入实验主体中，实验主体包括交叉状空心流道槽以及设置在交叉状空心流道槽上的可拆卸盖板。由于水在渗流过程一直是有压水，如果没有盖板，水会从交叉状空心流道槽顶溢出。交叉状空心流道槽中设置有3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型，分形交叉裂隙平行板物理模型是基于分形函数构造粗糙分形曲线，由软件根据上述曲线建立三维立体模型，并通过3D打印设备打印而成，分形交叉裂隙平行板物理模型包括以一定夹角相互交叉设置的粗糙裂隙6与光滑裂隙7。交叉状空心流道槽可以设计为十字形空心流道槽5，也可以设置成以其他夹角相交的空心流道槽，相应的，粗糙裂隙6与光滑裂隙7可以相互垂直交叉设置，也可以以一定夹角相互交叉设置，例如可以通过调整交叉状空心流道槽内的两个流道槽的角度，来调整两个裂隙之间的夹角。由于渗流路径对渗流会产生明显的影响，而本技术方案主要研究粗糙裂隙分形维数、裂隙缝宽和压力水头对分形交叉裂隙渗流的影响，所以除了这三个变量外，粗糙裂隙和光滑裂隙的其余变量应一致，所以粗糙裂隙6与光滑裂隙7的渗流路径长度相同。渗流路径可以是直线，也可以是曲线，在本例中，考虑到便于试验，同时易于实现并控制粗糙裂隙6与光滑裂隙7的路径的形式和长度一样，优选的是直线优选渗流路径，如此，则渗流路径一模一样。此外，在设计成曲线渗流路径时候，只需要在制作模型时，设计好两条裂隙的曲率等参数即可，设置成长度和形状一模一样。而粗糙裂隙6与光滑裂隙7的平均裂隙宽度可以调整，通过在分形交叉裂隙模型构建时设置不同的裂隙缝宽度，然后通过3D打印，可以构建具有不同宽度的裂隙缝。同时，可以设计且不同分形维数的模型板具有不同的粗糙度。具体是首先基于分形函数并结合CATIA软件构造生成单一分形粗糙裂隙体，然后在其垂直方向构建另一条光滑裂隙体，二者相交形成交叉裂隙体，最后以两条裂隙的交叉点为圆心，以便保证粗糙裂隙和光滑裂隙的直线渗流路径长度一致，利用Object30Pro 3D打印设备得到一定尺寸的圆盘实体模型。粗糙裂隙6所在的空心流道槽的两端分别与第一进水孔及第一出水孔相连，光滑裂隙7所在的空心流道槽的两端分别与第二进水孔及第二出水孔相连，第一出水孔及第二出水孔各与一个集水箱9相连。在两进水孔压力水头相同或者两进水孔存在水头差的工况下，研究分形交叉裂隙在不同粗糙度、不同裂隙缝宽和不同压力水头实验条件下的渗流特征。

具体而言，水流分别流经十字形空心流道槽5中分形交叉裂隙平行板物理模型的粗糙裂隙6与光滑裂隙7，流经两条裂隙的水被集中到集水箱中。集水箱9上方设置有水位监测器9-1，水位监测器9-1可以选用红外线探头构成的监测器，用于监测集水箱9中的水位。两个集水箱9下部分别通过连通管与储水箱1相连，此处的下部可以设置在集水箱9底板，也可以在侧壁下方。连通管优选为Y形连通管14，其包括两个支管和一个总管，Y形连通管14的总管与储水箱1相连，Y形连通管14的两个支管各与一个集水箱9连接，两个支管上分别设置有控制阀门15。集水箱9将通过粗糙裂隙和光滑裂隙的水流收集起来，实验完成后打开控制阀门15将集水箱9内的水通过连通管14进入储水箱1中，同时实验过程从水位控制器中溢出的水流流入储水箱1内，再将储水箱1内的水经过水泵16给予动力，由导水管2导入水箱3中，以此实现***内的水循环，节能环保。还能够通过水泵调节抽水动力大小，实现对导水管内水流大小的控制。

实验主体还包括空心进口流道槽和空心出口流道槽，空心进口流道槽设置于进水孔与十字形空心流道槽5之间，以便于连通裂隙与水头水箱，保证裂隙的进水口压力与水头水箱低压力一致，同时保证了水流与裂隙入口充分接触，空心出口流道槽设置于十字形空心流道槽5与出水孔之间，如此设计，方便收集渗流水量，保证渗流过来的水量全部流入集水箱9，减少实验误差。从制造工艺及所占空间考虑，优选用长方形空心进口流道槽4和长方形空心出口流道槽8。此外，为了便于装置设置，在长方形空心出口流道槽8端头设置有出水管11，水流通过出水管11进入集水箱9中。

水头水箱3还与智能调控装置3-1相连，压力传感片3-2及水位监测器9-1分别与智能调控装置3-1相连，通过智能调控装置如电脑可以简洁、快速、精准控制实验水头。智能调控装置3-1还包括用于显示渗流水量及渗透水流速度的显示屏，此外还可以包括报警装置，当水位监测器监测到水位达到预设水位时，将信号传输给智能调控装置，智能调控装置触发报警装置发出警报，提醒工作人员打开控制阀门，收集水流，防止水倒流回十字形空心流道槽。为了提高该***的智能性，可以在连通管上设置控制阀门15，控制阀门15与智能调控装置3-1相连，当水位监测器9-1监测到水位达到预设水位时，将信号传输给智能调控装置3-1，智能调控装置3-1触发控制阀门15打开，进行相应操作。

整个***的智能调控装置、压力传感片及水位监测器控制水箱的水头，提供恒定水头或者不同的水头比。当压力传感片传送至智能调控装置前后一定时间内的实测差值不超过一定阈值时，如5s的实测差值不超过±0.05Mpa时，说明粗糙裂隙内水渗流状态趋于稳定，此刻智能调控装置控制水位监测器通过红外线探头实测此刻两个集水箱内的水位分别为h₁、h₂(mm)，同时智能调控装置开始计时，并显示于智能调控装置显示屏时间栏内，待测量时间为t(s)后，水位监测器通过红外线探头实测此刻两个集水箱内的水位分别为h₁’、h₂’(mm)，进而计算出时间t(s)内通过粗糙裂隙和光滑裂隙的渗流水量分别为Q₁、Q₂(mm³)，并显示于智能调控主机显示屏流量栏内，还可以通过两个水头水箱的水头的比值得到水头比。

空心流道槽上设置有可拆卸的盖板17，能够有效保持槽体内水流环境，优选为有机玻璃盖板，由于其可拆卸，因此易于实现不同分维值的粗糙裂隙平行板的3D打印物理模型的替换，当需要更换模型时，直接打开并拆卸下盖板，完成模型更换后，再安装上盖板即可。盖板可通过螺钉穿过其表面四周的盖板螺孔17-1将其固定在流道槽螺孔5-1上。

基于成本及质量考虑，且便于操作人员观察水流及水位，储水箱、水头水箱、各个空心流道槽、集水箱、导水管、连通管以及盖板材料均采用透明有机玻璃材料。

在具体实验中，3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型采用的是可固态的液化光敏树脂材料。储水箱1的尺寸为200mm*100mm*150mm，水头水箱3的尺寸为100mm*100mm*300mm，集水箱的尺寸为50mm*50mm*150mm。

在整个实验***底部可以设置有***底板10，以便于整体设置实验***，易于移动和保护实验设备。为了保护实验***及便于移动，在其下方还设置有支脚13，支脚底部还可以加装移动滑轮。

该***能够基于控制变量法，研究不同变量的改变对分形交叉裂缝渗流特性的影响。能够改变裂隙的分维值、宽度和压力水头，可应用于分形交叉裂缝渗流实验的研究。

本实用新型基于上述实验***可以开展不同水头、不同裂隙宽度和粗糙度的分形交叉裂隙的渗流实验，具体实验过程分为三个部分：分形交叉裂隙模型构建、分形交叉裂隙渗流实验的开展、渗流实验的数据处理及分析。

1.分形交叉裂隙模型构建

A.使用分形函数Weierstrass-Mandelbrot函数，结合MATLAB编程软件，生成不同的粗糙度的分形曲线，并基于此曲线利用CATIA软件构建三维立体模型；将该模型以STL文件的格式导入Object 30 Pro3D打印设备中，得到3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型粗糙裂隙。

Weierstrass-Mandelbrot函数可表示为：

式中b是大于1的实数。W既可表示为W＝b^H，H∈(0，1)；也可表示为W＝b^2-D，D∈(1，2)。

Feder和Mandelbrot给出了Weierstrass函数的另一种表达形式：

式中为任意相角；参数b是大于1的实数，反映曲线偏离直线的程度；分形维数D∈(1,2)。取函数W_(t)的实部作为分形控制函数得到C_(t)：

函数C_(t)是一个处处连续、不可微、维数为D的分形曲线。

基于已经构建完成的单一分形裂隙体，在其垂直方向构建另一条光滑裂隙体，二者相交形成交叉裂隙体。由于试验装置限制，在设计交叉裂隙模型时，光滑裂隙和粗糙裂隙的平均隙宽均保持不变且相等。

2.分形交叉裂隙渗流实验的开展：此实施例中选择两个尺寸相同的水头水箱，第一水头水箱与粗糙裂隙所在的第一进水孔相连，第二水头水箱与光滑裂隙所在的第二进水孔相连。

(1)完成实验装置的构建

分别选取分形维数为1.1、1.2和1.3三组3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型，并控制3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型的光滑裂隙和粗糙裂隙的平均缝隙宽度为预设缝隙宽度如1.2mm，将其固定安装于十字形空心流道中，并用螺钉拧紧，完成实验装置的构建。可以根据实验要求，设置不同组数、分形维数的模型板或缝隙宽度。

(2)调节水头

基于连通器原理，通过水泵从储水箱中向水头水箱中注入水，调节抽水泵动力大小以此控制注水流量大小，待水位达到稳定后，再细调水位控制器使水头水箱中的水位达到设定水位值，如此可以改变压力水头。待水头水箱中的水位达到稳定后，再进行试验。水头条件可以使用恒定的水头，也可以使得两个水头水箱有一定水头比。

(3)开展实验操作

完成水头水位调节后，打开智能调控装置，打开菜单栏，分别输入集水箱的平面尺寸，即其长L(mm)和宽B(mm)。当压力传感片传送至智能调控装置前后5s内的实测差值不超过±0.05Mpa时，说明粗糙裂隙及光滑裂隙内水渗流状态趋于稳定，此刻智能调控装置控制水位监测器通过红外线探头实测此刻两个集水箱内的水位为h₁、h₂(mm)，同时智能调控装置开始计时，并显示于智能调控装置屏幕时间栏内，待测量时间为t(s)后，水位监测器通过红外线探头实测此刻集水箱内的水位为h₁’、h₂’(mm)，进而计算出时间t(s)内通过粗糙裂隙和光滑裂隙的渗流水量为Q₁、Q₂(mm³)，并显示于智能调控装置屏幕流量栏内，至此实验数据测量完毕。随后记录所测实验数据，关闭水泵，打开控制阀门使水经连通管回流至储水箱内。重复以上实验操作，得到5组实验分析所需数据。其中，智能调控装置计算渗流水流Q的原理为：

Q₁＝L₁×B₁×(h₁-h₁’)

Q₂＝L₂×B₂×(h₂-h₂’)

式中，L₁为第一个集水箱的长度(mm)，B₁为第一个集水箱的宽度(mm)，L₂为第二个集水箱的长度(mm)，B₂为第二个集水箱的宽度(mm)，h₁为开始收集渗流流量时第一个集水箱初始水位(mm)，h₁’为t(s)后结束渗流流量收集时第一个集水箱实测水位(mm)，h₂为开始收集渗流流量时第二个集水箱初始水位(mm)，h₂’为t(s)后结束渗流流量收集时第二个集水箱实测水位(mm)。

3.渗流实验的数据处理及分析：

基于所得实验数据，并结合相关的渗流实验数据分析方法，分析得到分形交叉裂隙的渗流特性，以及水头、裂隙缝宽和裂隙粗糙程度对裂隙渗流特性的影响。

如此设计，水头、裂隙缝宽和裂隙粗糙程度均是可变的体现了多重工况的耦合作用。

Claims (7)

1.分形交叉裂隙渗流实验***，其特征在于，包括储水箱(1)、导水管(2)及水头水箱(3)，导水管(2)的两端分别设置在储水箱(1)与水头水箱(3)中，导水管(2)还与水泵(16)相连，通过水泵(16)将储水箱(1)的水导入到导水管(2)中，水头水箱(3)下方开设有第一进水孔及第二进水孔，第一进水孔及第二进水孔处分别设置有用于实时监测渗流水流状态的压力传感片(3-2)，水流通过第一进水孔及第二进水孔进入实验主体中，实验主体包括交叉状空心流道槽以及设置在交叉状空心流道槽上的可拆卸盖板，交叉状空心流道槽中设置有3D打印的分形交叉裂隙平行板物理模型，分形交叉裂隙平行板物理模型是基于分形函数构造粗糙分形曲线，由软件根据上述曲线建立三维立体模型，并通过3D打印设备打印而成；分形交叉裂隙平行板物理模型包括以一定夹角相互交叉设置的粗糙裂隙(6)与光滑裂隙(7)，粗糙裂隙(6)与光滑裂隙(7)的渗流路径长度相同，粗糙裂隙(6)所在的空心流道槽的两端分别与第一进水孔及第一出水孔相连，光滑裂隙(7)所在的空心流道槽的两端分别与第二进水孔及第二出水孔相连，第一出水孔及第二出水孔各与一个集水箱(9)相连，集水箱(9)上方设置有水位监测器(9-1)，两个集水箱(9)下部分别通过连通管与储水箱(1)相连，还包括智能调控装置(3-1)，压力传感片(3-2)及水位监测器(9-1)分别与智能调控装置(3-1)相连。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，水头水箱(3)侧壁底部连接有水位控制器(18)，水头水箱(3)侧壁竖直设置有刻度尺(12)。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，交叉状空心流道槽为十字形空心流道槽(5)。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，还包括设置在连通管上的控制阀门(15)，控制阀门(15)与智能调控装置(3-1)相连，当水位监测器(9-1)监测到水位达到预设水位时，将信号传输给智能调控装置(3-1)，智能调控装置(3-1)触发控制阀门(15)打开，进行相应操作。

5.如权利要求1-4任一项所述的***，其特征在于，水头水箱的个数为两个，第一进水孔和第二进水孔分别设置在两个水头水箱上，相应的，导水管(2)及水泵的个数都为两个，且导水管与水头水箱一一相对应设置。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，实验主体还包括空心进口流道槽和空心出口流道槽，空心进口流道槽设置于进水孔与交叉状空心流道槽之间，空心出口流道槽设置于交叉状空心流道槽与出水孔之间。

7.如权利要求1所述的***，其特征在于，连通管为Y形连通管(14)，其包括两个支管和一个总管，Y形连通管(14)的总管与储水箱(1)相连，Y形连通管(14)的两个支管各与一个集水箱(9)连接，两个支管上分别设置有控制阀门(15)。