專利名稱：河流入滲模擬裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及地下水科學與工程技術領域，尤其是涉及一種河流入滲模擬裝置。
背景技術：
傍河取水，因其水量穩定、水質潔凈等優點，已成為我國北方城市重要的供水模式。由于客觀上存在著一定的困難，束縛了人們對河流補給地下水機理的深入研究，從而導致對傍河水源地可 開采資源量的評價往往與實際有一定的差距。河流入滲模擬裝置是基于對河流補給地下水狀態的高度仿真，利用此裝置可以在實驗室改變試驗的條件，研究河流對地下水補給的可能狀態并取得定量信息，從而為提高評價傍河水源地可開采水資源量的可靠性奠定基礎。但是，現有技術中，還沒有結構簡單、實現方便、使用便捷且功能完備的河流入滲模擬裝置。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種河流入滲模擬裝置，其結構簡單，設計合理，實現方便且實現成本低，使用操作便捷，功能完備，能夠為提高評價傍河水源地可開采水資源量的可靠性奠定基礎，實用性強，推廣應用價值高。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種河流入滲模擬裝置，其特征在于包括巨型滲流槽、上游水位控制水箱、下游水位控制水箱、供水水箱和儲水水箱，所述巨型滲流槽的正面裝有多個用于探測河流在補給地下水時河流水位與地下水位出現脫節現象的負壓傳感器，所述巨型滲流槽的背面裝有多個用于測量巨型滲流槽中飽水時壓力的測壓管，所述巨型滲流槽的底端左右兩側分別設置有巨型滲流槽進水管和巨型滲流槽出水管，所述巨型滲流槽進水管上設置有進水閥門，所述巨型滲流槽出水管上設置有出水閥門，所述儲水水箱底端側壁上的出水口通過第一水管和設置在第一水管上的水泵與供水水箱頂端的進水口相連，所述供水水箱底端的出水口通過第二水管與上游水位控制水箱底端的進水口相連，所述上游水位控制水箱底端的第一出水口通過第三水管與儲水水箱頂端的進水口相連，所述上游水位控制水箱底端的第二出水口通過第四水管與巨型滲流槽進水管相連，所述巨型滲流槽出水管通過第五水管與下游水位控制水箱底端的進水口相連，所述下游水位控制水箱底端的出水口通過第六水管與儲水水箱底端側壁上的進水口相連。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述巨型滲流槽內設置有用于濾除水中雜質的左濾板、右濾板和下濾板。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述巨型滲流槽的長為I. 3m I. 7m，所述巨型滲流槽的高為I. 8m 2. 2m，所述巨型滲流槽的寬為0. 4m 0. 8m。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述巨型滲流槽的長為I. 5m，所述巨型滲流槽的高為2. 0m，所述巨型滲流槽的寬為0. 6m。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述負壓傳感器包括用于形成負壓并傳輸負壓的不銹鋼管，所述不銹鋼管的一端端部密封連接有用于透過水并阻隔空氣的陶瓷頭，所述不銹鋼管的另一端管壁上固定連接有用于去除不銹鋼管中空氣的抽氣閥，所述不銹鋼管的另一端端部密封連接有用于對不銹鋼管中的負壓變化進行測量的負壓值采集裝置，靠近所述負壓值采集裝置一端的不銹鋼管管壁上設置有玻璃觀測窗；所述抽氣閥由閥樁、閥芯和閥蓋三部分構成，所述閥樁為類似“U”字形結構且其內壁和外壁上均設置有螺紋，所述閥樁的底端與不銹鋼管管壁焊接且開有與不銹鋼管內部相連通的第一通孔，所述閥芯螺紋連接在閥樁內部，所述閥芯上開有氣流通道，所述閥蓋以螺紋連接方式緊扣在閥樁頂部且其幾何中心位置處設置有用于供閥芯穿過的第二通孔。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述負壓傳感器的數量為35 50個，多個所述負壓傳感器按非等距網格布設在巨型滲流槽的正面。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述負壓傳感器的數量為42個。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述測壓管的數量為35 50個，多個所述測壓管按非等距網格布設在巨型滲流槽的背面。上述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述測壓管的數量為42個。本發明與現有技術相比具有以下優點I、本發明包括巨型滲流槽、上游水位控制水箱、下游水位控制水箱、供水水箱和儲水水箱，結構簡單，設計合理，實現方便且實現成本低。2、采用本發明進行河流入滲模擬時，使用方法及步驟簡單，操作便捷。3、本發明的功能完備，能夠模擬矩形非完整切割河流、矩形非完整切割河流、矩形非完整切割河流、矩形非完整切割河流、三角形非完整切割河流、三角形非完整切割河流等多種狀態河流的入滲情況。4、利用本發明可以在實驗室改變試驗的條件，研究河流對地下水補給的可能狀態并取得定量信息，從而為提高評價傍河水源地可開采水資源量的可靠性奠定基礎，實用性強，推廣應用價值高。綜上所述，本發明結構簡單，設計合理，實現方便且實現成本低，使用操作便捷，功能完備，能夠為提高評價傍河水源地可開采水資源量的可靠性奠定基礎，實用性強，推廣應用價值高。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖I為本發明的結構示意圖。圖2為本發明測壓管在巨型滲流槽背面的布設位置示意圖。圖3為本發明負壓傳感器的結構示意圖。圖4為本發明抽氣閥的結構示意圖。附圖標記說明I-巨型滲流槽； 2-上游水位控制水箱；3-下游水位控制水箱；4-供水水箱；5-儲水水箱；6-負壓傳感器；6-1-不銹鋼管； 6-2-陶瓷頭；6-3-抽氣閥；
6-31-閥樁；6-311-第一通孔；6-32-閥芯；6-321-氣流通道； 6-33-閥蓋；6-331-第_■通孔；
7-測壓管；8-巨型滲流槽進水管；9-巨型滲流槽出水管；10-進水閥門；11-出水閥門；12-第一水管；13-水泵；14-第二水管；15-第三水管；16-第四水管；17-第五水管；18-第六水管；19-左濾板；20-右濾板；21-下濾板。
具體實施方式
如圖I和圖2所示，本發明包括巨型滲流槽I、上游水位控制水箱2、下游水位控制水箱3、供水水箱4和儲水水箱5，所述巨型滲流槽I的正面裝有多個用于探測河流在補給地下水時河流水位與地下水位出現脫節現象的負壓傳感器6，所述巨型滲流槽I的背面裝有多個用于測量巨型滲流槽I中飽水時壓力的測壓管7，所述巨型滲流槽I的底端左右兩側分別設置有巨型滲流槽進水管8和巨型滲流槽出水管9，所述巨型滲流槽進水管8上設置有進水閥門10，所述巨型滲流槽出水管9上設置有出水閥門11，所述儲水水箱5底端側壁上的出水口通過第一水管12和設置在第一水管12上的水泵13與供水水箱4頂端的進水口相連，所述供水水箱4底端的出水口通過第二水管14與上游水位控制水箱2底端的進水口相連，所述上游水位控制水箱2底端的第一出水口通過第三水管15與儲水水箱5頂端的進水口相連，所述上游水位控制水箱2底端的第二出水口通過第四水管16與巨型滲流槽進水管8相連，所述巨型滲流槽出水管9通過第五水管17與下游水位控制水箱3底端的進水口相連，所述下游水位控制水箱3底端的出水口通過第六水管18與儲水水箱5底端側壁上的進水口相連。本實施例中，所述巨型滲流槽I內設置有用于濾除水中雜質的左濾板19、右濾板20和下濾板21。所述巨型滲流槽I的長為I. 3m I. 7m，所述巨型滲流槽I的高為I. Sm
2.2m,所述巨型滲流槽I的寬為0. 4m 0. 8m。具體地,所述巨型滲流槽I的長為I. 5m,所述巨型滲流槽I的高為2. 0m，所述巨型滲流槽I的寬為0. 6m。結合圖3和圖4，本實施例中，所述負壓傳感器6包括用于形成負壓并傳輸負壓的不銹鋼管6-1，所述不銹鋼管6-1的一端端部密封連接有用于透過水并阻隔空氣的陶瓷頭6-2，所述不銹鋼管6-1的另一端管壁上固定連接有用于去除不銹鋼管6-1中空氣的抽氣閥6-3，所述不銹鋼管6-1的另一端端部密封連接有用于對不銹鋼管6-1中的負壓變化進行測量的負壓值采集裝置6-4，靠近所述負壓值采集裝置6-4 —端的不銹鋼管6-1管壁上設置有玻璃觀測窗6-5 ;所述抽氣閥6-3由閥樁6-31、閥芯6-32和閥蓋6_33三部分構成，所述閥樁6-31為類似“U”字形結構且其內壁和外壁上均設置有螺紋，所述閥樁6-31的底端與不銹鋼管6-31管壁焊接且開有與不銹鋼管6-31內部相連通的第一通孔6-311，所述閥芯6-32螺紋連接在閥樁6-31內部，所述閥芯6-32上開有氣流通道6-321，所述閥蓋6_33以螺紋連接方式緊扣在閥樁6-31頂部且其幾何中心位置處設置有用于供閥芯6-32穿過的第二通孔 6-331。如圖I所不，本實施例中，所述負壓傳感器6的數量為35 50個,多個所述負壓傳感器6按非等距網格布設在巨型滲流槽I的正面。具體地，所述負壓傳感器6的數量為42個。結合圖2，本實施例中，所述測壓管7的數量為35 50個，多個所述測壓管7按非等距網格布設在巨型滲流槽I的背面。具體地，所述測壓管7的數量為42個。本發明的工作原理及工作過程是I、裝填砂樣首先在巨型滲流槽I的四壁粘貼防水砂紙，然后在巨型滲流槽I中裝填砂樣，每裝3cm 5cm后從巨型滲流槽I槽底的巨型滲流槽 進水管8處充水，至砂樣表層出現水膜為止，直至裝滿巨型滲流槽1，裝滿以后再經過完全排水一完全充水一完全排水—完全充水一......的過程，重復直至砂樣充分密實；2、在砂樣的左上角構建模擬河流狀態的裝置，用于模擬的河流包括矩形非完整切割河流、矩形非完整切割河流、矩形非完整切割河流、矩形非完整切割河流、三角形非完整切割河流、三角形非完整切割河流等；3、調試負壓傳感器6 :將負壓傳感器6的陶瓷頭6-2置于無氣水中，松開抽氣閥6-3中閥樁6-31的閥芯6-32，將真空泵的連接管連接到氣流通道6-321上抽氣，使負壓傳感器6的管腔內無氣泡存在；當真空泵的連接管內充滿水而沒有氣泡水時，再慢慢擰緊閥芯6-32，并擰緊閥蓋6-33 ;透過不銹鋼管6-1上的玻璃觀測窗6_5，仔細觀察不銹鋼管6_1管腔內有無氣泡，如果管腔內仍有小的氣泡，再次松開閥芯6-32，再次啟動真空泵抽水(排氣)，反復幾次使管腔內確無氣泡而完全充滿水為止。將負壓傳感器6水平擱置，用專門的測試儀表檢測，若顯示不銹鋼管6-1管腔內的壓力小于±3cm，即認為合格可以使用；4、安裝負壓傳感器6 :通過預設在巨型滲流槽I的正面的孔將負壓傳感器6安裝到巨型滲流槽I上，再經過數次充、排水，直至負壓傳感器6的陶瓷頭6-2與砂樣充分親和，即可開始試驗；5、試驗前，當巨型滲流槽I中充滿水后，用吸耳球從測壓管7中排出氣泡；6、開始試驗，首先控制一個河水位，且降低排泄水位到預定的高度，觀測測壓管7水位和排泄水位，等水位穩定后記錄排泄量、測壓管7讀數、負壓傳感器6讀數(可以通過計算機自動記錄)；7、按設計的試驗方案，重復操作以上步驟I 6。本發明能夠模擬矩形非完整切割河流一河床側壁介質與含水層相同、河床底部隔水、河床側壁進水時的河流入滲情景，能夠模擬矩形非完整切割河流一河床介質與含水層介質相同且河床底部和側壁同時進水時的河流入滲情景，能夠模擬矩形非完整切割河流一河床側壁介質與含水層相同，河床底部隔水，河床側壁進水，且存在一定厚度的弱透水層時河流入滲情景，能夠模擬矩形非完整切割河流一河床側壁介質與含水層相同，河床底部隔水，河床側壁進水時，且存在透鏡體的河流入滲情景，能夠模擬三角形非完整切割河流一河床介質與含水層介質相同時河流入滲情景，能夠模擬三角形非完整切割河流一河床為低滲透介質時河流入滲情景。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種河流入滲模擬裝置，其特征在于包括巨型滲流槽(I)、上游水位控制水箱(2)、下游水位控制水箱(3)、供水水箱(4)和儲水水箱(5)，所述巨型滲流槽(I)的正面裝有多個用于探測河流在補給地下水時河流水位與地下水位出現脫節現象的負壓傳感器出)，所述巨型滲流槽(I)的背面裝有多個用于測量巨型滲流槽(I)中飽水時壓力的測壓管(7)，所述巨型滲流槽(I)的底端左右兩側分別設置有巨型滲流槽進水管(8)和巨型滲流槽出水管(9)，所述巨型滲流槽進水管(8)上設置有進水閥門(10)，所述巨型滲流槽出水管(9)上設置有出水閥門(11)，所述儲水水箱(5)底端側壁上的出水口通過第一水管(12)和設置在第一水管(12)上的水泵(13)與供水水箱(4)頂端的進水口相連，所述供水水箱(4)底端的出水口通過第二水管(14)與上游水位控制水箱(2)底端的進水口相連，所述上游水位控制水箱(2)底端的第一出水口通過第三水管(15)與儲水水箱(5)頂端的進水口相連，所述上游水位控制水箱(2)底端的第二出水口通過第四水管(16)與巨型滲流槽進水管(8)相連，所述巨型滲流槽出水管(9)通過第五水管(17)與下游水位控制水箱(3)底端的進水口相連，所述下游水位控制水箱(3)底端的出水口通過第六水管(18)與儲水水箱(5)底端側壁上的進水口相連。
2.按照權利要求I所述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述巨型滲流槽(I)內設置有用于濾除水中雜質的左濾板(19)、右濾板(20)和下濾板(21)。
3.按照權利要求I或2所述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述巨型滲流槽(I)的長為I. 3m I. 7m，所述巨型滲流槽⑴的高為I. Sm 2. 2m，所述巨型滲流槽⑴的寬為.O.4m O. 8mο
4.按照權利要求3所述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述巨型滲流槽(I)的長為I. 5m，所述巨型滲流槽⑴的高為2. 0m，所述巨型滲流槽⑴的寬為O. 6m。
5.按照權利要求I或2所述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述負壓傳感器(6)包括用于形成負壓并傳輸負壓的不銹鋼管(6-1)，所述不銹鋼管(6-1)的一端端部密封連接有用于透過水并阻隔空氣的陶瓷頭(6-2)，所述不銹鋼管(6-1)的另一端管壁上固定連接有用于去除不銹鋼管(6-1)中空氣的抽氣閥(6-3)，所述不銹鋼管(6-1)的另一端端部密封連接有用于對不銹鋼管出-1)中的負壓變化進行測量的負壓值采集裝置出-4)，靠近所述負壓值采集裝置(6-4) —端的不銹鋼管￠-1)管壁上設置有玻璃觀測窗￠-5);所述抽氣閥(6-3)由閥樁(6-31)、閥芯(6-32)和閥蓋(6_33)三部分構成，所述閥樁(6_31)為類似“U”字形結構且其內壁和外壁上均設置有螺紋，所述閥樁(6-31)的底端與不銹鋼管(6-31)管壁焊接且開有與不銹鋼管(6-31)內部相連通的第一通孔(6-311)，所述閥芯(6-32)螺紋連接在閥樁￠-31)內部，所述閥芯￠-32)上開有氣流通道￠-321)，所述閥蓋￠-33)以螺紋連接方式緊扣在閥樁￠-31)頂部且其幾何中心位置處設置有用于供閥芯￠-32)穿過的第二通孔(6-331)。
6.按照權利要求I或2所述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述負壓傳感器(6)的數量為35 50個，多個所述負壓傳感器(6)按非等距網格布設在巨型滲流槽(I)的正面。
7.按照權利要求6所述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述負壓傳感器￠)的數量為42個。
8.按照權利要求I或2所述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述測壓管(7)的數量為35 50個，多個所述測壓管(7)按非等距網格布設在巨型滲流槽(I)的背面。
9.按照權利要求8所 述的河流入滲模擬裝置，其特征在于所述測壓管(7)的數量為42個。
全文摘要
本發明公開了一種河流入滲模擬裝置，包括巨型滲流槽、上游水位控制水箱、下游水位控制水箱、供水水箱和儲水水箱，巨型滲流槽的正面裝有多個負壓傳感器，巨型滲流槽的背面裝有多個測壓管，巨型滲流槽的底端左右兩側分別設置有巨型滲流槽進水管和巨型滲流槽出水管，巨型滲流槽進水管上設置有進水閥門，巨型滲流槽出水管上設置有出水閥門，儲水水箱與供水水箱和下游水位控制水箱相連，供水水箱與上游水位控制水箱相連，巨型滲流槽與上游水位控制水箱和下游水位控制水箱相連。本發明結構簡單，設計合理，實現方便且實現成本低，使用操作便捷，功能完備，能夠為提高評價傍河水源地可開采水資源量的可靠性奠定基礎，實用性強，推廣應用價值高。
文檔編號E02B1/02GK102635087SQ20121004437
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月26日 優先權日2012年2月26日
發明者馮西洲, 李俊亭, 王文科 申請人:長安大學