一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置。該裝置由控制整個含水層系統水位的溢流槽、裝有均勻介質的松散砂槽、槽體內三根不同長度且帶微孔與松散砂層保持水力聯系的滲流管道、觀測孔及出水取樣孔等五部分組成。每根管道進水最前端設有示蹤劑注入管孔及控制閥。利用進、出水端溢流槽水位控制模擬槽含水層系統地下流場變化，形成均勻孔隙滲流與管道流的雙重介質環境。試驗通過潛水泵供水，利用自動化采集系統記錄含水層水位，從取樣孔定時采集樣品，通過示蹤劑濃度曲線特征，獲得潛水(承壓水)巖溶含水層系統中巖溶管道流中示蹤劑濃度變化峰值特征，為查明野外碳酸鹽地區地下水系統中巖溶通道發育規律提供科學依據。
【專利說明】一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種模擬巖溶地區承壓巖溶含水層系統中存在巖溶管道試驗裝置。采用示蹤試驗方法，探查從示蹤劑投入端到出水端之間的均勻的含水層系統介質中存在不同尺度及彎曲度的管道發育情況，為探查礦山巖溶地區含水層中巖溶通道發育程度提供重要研宄方法。
【背景技術】
[0002]在復雜巖溶地區的礦區，為安全開采礦產資源，需要查明碳酸鹽含水層中巖溶通道發育情況。除常規水文地質勘探方法外，采用野外示蹤試驗是一種較有效的間接勘探方法。利用采樣點示蹤劑濃度動態變化特征，可探查從示蹤劑投放點到接收點之間灰巖含水層中裂隙或溶隙通道發育情況，野外主要從宏觀進行測試分析，為從微觀上研宄其變化規律，發明一種基于該條件下的試驗模擬裝置，研宄在不同水文地質條件下，含水層介質中巖溶通道發育情況，為科學解釋現場試驗現象提供很重要的依據。
[0003]現有裂隙介質示蹤試驗裝置采用平行板模型，該模型僅限于裂隙水流運動，不涉及到雙重介質巖溶地下水流系統，尤其是均勻介質中管道流地下水運動問題。發明該綜合試驗裝置，對于水文地質補充勘探方法研宄及巖溶地區水文地質條件分析具有實際的指導意義。
實用新型內容
[0004]針對現有地下水系統模型不足之處，本實用新型為一種受邊界控制的雙重介質巖溶含水層系統管道流的綜合試驗裝置模型，利用示蹤試驗方法，解決巖溶含水層系統中巖溶通達發育規律，提供一種有效便捷的試驗方法。
[0005]實現本實用新型的上述目的所采用的技術方案為:
[0006]1、一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，其特征在于:該裝置由控制水位的溢流槽、松散砂層模擬槽，槽體內帶微孔的滲流管道、觀測孔及出水取樣孔五種構件組成，各部分連接主要為:左端的四個溢流槽分別與模擬槽及三根滲流管道連接，右邊的溢流槽與模擬槽連接；示蹤劑注入管分別與滲流管道連接；它們之間的水位、水量大小通過控制閥控制。
[0007]進一步地，在每根管道進水最前端設有示蹤劑注入管孔及控制閥。
[0008]2、進一步地，模擬槽體上部邊緣為支撐板，上覆橡膠墊，以及有機玻璃蓋板。
[0009]進一步地，三根帶微孔并有纏絲的滲流管道，其類型為折曲、彎曲的以及直線等三種，通過四通與出水管相鏈接，連接處均設控制閥門。
[0010]進一步地，利用進、出水端溢流槽水位控制整個模擬槽地下水流場，三種類型的管道分別采用不同高度溢流槽控制其水位變化。
[0011 ] 進一步地，所有觀測孔和出水采樣孔均有纏絲包裹。
[0012]本實用新型一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置的有益效果如下:
[0013]1、本實用新型模擬槽底部設有觀測孔和出水取樣孔，可以同時實現自動化在線監測和取樣監測。
[0014]2、該裝置除模擬承壓巖溶含水層系統中的管道流示蹤試驗外，還可模擬潛水巖溶含水層系統中的管道流示蹤試驗。該模型裝置既可模擬單一管道流示蹤試驗，也可模擬多分支管道流示蹤試驗，具有廣泛推廣與應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置結構圖。
[0016]圖2為本實用新型溢流槽結構示意圖。
[0017]圖3為本實用新型的模擬槽內部結構示意圖。
[0018]附圖標記說明:1_控制溢流槽高度的手柄；2-螺母；3_水位調節器；4_溢流箱；5-溢流槽；6_供水箱；7_帶螺紋的支耳；8_回水管；9_螺桿支架；10-進水管；11-供水管；12-帶螺紋的支座；13-進水閥門；14_供水閥門⑴；15_集水槽；16-潛水泵；17-投放示蹤劑孔；18-螺絲孔；19-有機玻璃蓋板；20_橡膠墊；21_支撐板；22_模擬槽；23_示蹤劑控制閥；24_示蹤劑注入管孔；25_滲流管道(I) ;26_帶閥門的四通；27_ 二通接頭；28_溢流板；29-帶小孔的緩沖板；30_出水取樣孔；31_管道水位觀測孔；32_砂層水位觀測孔；33_裝置支架；34_橡膠管；35_傳感器；36_采集箱；37_電腦；38_出水管；39_出水閥門；40_溢流管；41-供水閥門⑵；42_供水閥門(3) ;43_供水閥門(4) ;44_滲流管道⑵；45_滲流管道(3) ;46_排水孔；47_滑輪
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型的發明目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖與具體實施步驟對本實用新型進行詳細說明:
[0020]如圖1所示，該裝置由控制水位的溢流槽5、松散砂層模擬槽22，槽體內三根帶微孔滲流管道25、44、45，若干個砂層水位觀測孔32、管道水位觀測孔31及出水取樣孔30等五個部分組成。此外，在每根管道進水最前端設有示蹤劑注入管孔24及控制閥23。三根帶微孔滲流管道通過四通與出水管相接，連接處均設閥門，滲流管道外圍均有纏絲包裹。
[0021]模擬槽體上口邊緣為有機玻璃支撐板21，并有橡膠墊20，然后用蓋板19密封形成一個承壓環境，模擬承壓巖溶含水層系統中管道流示蹤試驗。
[0022]溢流槽5包括供水箱6和溢流箱4。溢流槽5上端處設置水位調節器3。水位調節器中帶有螺母2、帶螺紋的支耳7、帶螺紋的支座12，調節螺桿9 一端依次穿過螺母、支耳上的螺紋而伸入支座中與之螺紋轉動，并通過手柄I上下調節高度從而控制試驗模型水位。利用進、出水端溢流槽水位控制整個模擬槽的水位，形成一個地下水滲流環境，處于滲流環境中三個管道采用不同高度溢流槽控制其水位變化。試驗中通過潛水泵16進入供水端溢流槽，實現試驗過程中供水的循環利用，并通過排水孔46排出裝置中多余的水。
[0023]模擬槽及滲流管道底部設有若干纏細絲網的水位觀測孔，它通過橡膠管34與水位傳感器相連接，通過采集箱36接入電腦37，與滲流管道底部纏絲的出水取樣孔30形成一個完整的觀測系統。利用自動化采集系統記錄試驗過程中含水層水位的變化，并定時從取樣孔中采集示樣品。
[0024]一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，試驗實施包括以下兩種情況:
[0025](I)單一管道流示蹤試驗
[0026]試驗前，配制一定濃度示蹤劑，向模擬槽22和三根帶微孔滲流管道25、44、45中裝入砂土，并將滲流管道安裝好，打開帶閥門的四通26控制裂隙管道25的閥門，關閉進水閥門13、供水閥門14、供水閥門41、供水閥門42、供水閥門43、出水閥門39、帶閥門的四通26和示蹤劑控制閥23。
[0027]試驗中，首先打開進水閥門13，通過進水管10上水，待供水箱6充滿水后，打開供水閥門14、供水閥門42分別向實驗槽22和滲流管道25進行充水，讓砂土處于飽和狀態。打開出水閥門39，當水位達到一定高度時，利用水位調節器3調節溢流槽5的高度，控制水位。調節左、右兩側溢流槽高度，使得模擬槽及滲流管道內的地下水位保持一個流動狀態。待槽內水位穩定后，打開示蹤劑控制閥23，向示蹤劑注入管24中瞬時注入示蹤劑。通過自動化采集系統實時記錄試驗系統各觀測孔水位數據，同時從各出水口取樣，并測定溶液濃度。
[0028](2)多分支管道流示蹤試驗
[0029]試驗前，向模擬槽22和三根帶微小孔滲流管道25、44、45中裝入砂土，并將滲流管道安裝好，打開帶閥門的四通26上控制滲流管道25、44、45的閥門，關閉進水閥門13、供水閥門14、供水閥門41、供水閥門42、供水閥門43、出水閥門39、帶閥門的四通26和示蹤劑控制閥23。
[0030]試驗中，首先打開進水閥門13，通過進水管10上水，待供水箱6充滿水后，打開供水閥門14、供水閥門41、供水閥門42、供水閥門43分別向實驗槽22和滲流管道25、滲流管道44、滲流管道45進行充水，打開帶閥門的四通26上控制滲流管道25、44、45的閥門，讓砂土處于飽和狀態。打開出水閥門39，當水位達到一定高度時，利用水位調節器3調節溢流槽5的高度，使得模擬槽及滲流管道內的地下水位保持一個流動狀態。待槽內水位穩定后，打開示蹤劑控制閥23，瞬時注入示蹤劑，實時記錄各觀測孔水位，同時從各出水口定時取樣，并測定溶液濃度。
[0031]上述實例只說明本實用新型的技術結構及方法，凡根據上述說明所作的改進或變換，都應涵蓋在本實用新型所附權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，其特征在于:該裝置由控制水位的溢流槽、松散砂層模擬槽，槽體內帶微孔的滲流管道、觀測孔及出水取樣孔五種構件組成，各部分連接主要為:左端的四個溢流槽分別與模擬槽及三根滲流管道連接，右邊的溢流槽與模擬槽連接；示蹤劑注入管分別與滲流管道連接；它們之間的水位、水量大小通過控制閥控制。
2.如權利要求1所述的承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，其特征在于:在每根管道進水最前端設有示蹤劑注入管孔及控制閥。
3.如權利要求1所述的承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，其特征在于:模擬槽體上部邊緣為支撐板，上覆橡膠墊，以及有機玻璃蓋板。
4.如權利要求1所述的承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，其特征在于:三根帶微孔并有纏絲的滲流管道，其類型為折曲、彎曲的以及直線等三種，通過四通與出水管相鏈接，連接處均設控制閥門。
5.如權利要求1所述的承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，其特征在于:利用進、出水端溢流槽水位控制整個模擬槽地下水流場，三種類型的管道分別采用不同高度溢流槽控制其水位變化。
6.如權利要求1所述的承壓巖溶含水層系統的管道流示蹤試驗綜合裝置，其特征在于:所有觀測孔和出水采樣孔均有纏絲包裹。
【文檔編號】G09B23/40GK204204302SQ201420638379
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】許光泉, 陳麗, 孫豐英 申請人:安徽理工大學