一種研究受隙寬和高壓力影響的溶質運移裝置的制作方法

本發明涉及地下水探測技術領域，更確切地說是一種研究受隙寬和高壓力影響的溶質運移裝置。

背景技術：

我國大部分城市依靠地下水供水，隨著淺層地下水的開發利用引發的地下水污染問題已經越來越嚴重，人們已經把目光投到深層裂隙水。隨著人們活動的擴大，裂隙水也受到了一定的威脅，因此研究地下水裂隙污染物的溶質運移具有十分重要的意義。以華北為典型代表的區域，基巖上常覆蓋有中、厚松散層。眾多第四系厚表土層底部存在著一層含水層，該含水層主要由滲透性較好的非膠結的沙土、砂礫組成、直接賦存在基巖頂部。如果水頭較高，該含水層具有很高的承壓性，遠大于滲流的啟動壓力，底部基巖分化裂隙溶質運移規律會受到其影響。同時，對于不同隙寬的裂隙在受到滲流壓力影響下溶質運移的規律也會受到影響。而常見的溶質運移模擬裝置大都是給定固定水壓，研究隙寬或者其他因素影響下的溶質運移規律，不能夠很好地解決對于同時受到隙寬和滲流壓力影響下的溶質運移規律模擬實驗。因此，設計一種研究受隙寬和高壓力影響的溶質運移裝置，能夠同時研究隙寬和滲流壓力對于裂隙中的溶質運移的影響。

技術實現要素：

1.本發明內容

提供一種研究受隙寬和高壓力影響的溶質運移裝置，本發明可以同時研究受隙寬和滲流壓力的溶質運移規律，本發明構造簡單，使用方便。

2.本發明的技術方案

為實現上述目的，本發明，一種研究受隙寬和高壓力影響的溶質運移裝置，主要包括取水增壓模塊、裂隙模擬模塊、穩壓排水模塊、取樣裝置模塊以及裝置支撐模塊。

優選的是：所述的取水增壓模塊包括儲水槽、進水管、旋轉增壓泵、壓力表以及轉子流量計。

優選的是：所述的儲水槽、旋轉增壓泵、壓力表以及轉子流量計通過進水管依次連接。

優選的是：所述的進水管的一端穿過儲水槽壁延伸到儲水槽底部，端口呈斜切口狀，以利于水流進入進水管，另一端與模擬的裂隙無縫對接，進水管在儲水槽與旋轉增壓泵、旋轉增壓泵與壓力表、壓力表與轉子流量計之間均為空心圓柱水管，在轉子流量計與上光滑平板之間的進水管的俯視圖是梯形。

優選的是：所述的儲水槽呈立方體狀，無頂，主要用于暫時儲存實驗用水。

優選的是：所述的旋轉增壓泵能夠將水從儲水槽中抽出，并且可以根據需要提供不同的壓力。

優選的是：所述的壓力表能夠測量通過的水流的壓力。

優選的是：所述的轉子流量計能夠測量通過的水流的流量。

優選的是：所述的裂隙模擬模塊主要包括示蹤劑投入點、移動桿、旋轉扣、光滑平板擋板、上光滑平板、下光滑平板、采樣點、采樣點塞、滑槽、旋轉扣帽以及出液口。

優選的是：所述的裂隙模擬模塊通過進水管與取水增壓模塊相連。

優選的是：所述的示蹤劑投入點位于進水管靠近上光滑平板的一側，由進水管上側的柱狀穿孔和柱狀穿孔之上的環狀柱體組成，環狀柱體內徑與柱狀穿孔直徑相同，環狀柱體高5cm，示蹤劑投入點用于投入示蹤劑以觀察溶質在裂隙中的運移變化。

優選的是；所述的移動桿一端與上光滑平板固結在一起，移動桿在滑槽內，更確切地說是在滑槽大口內，并且能夠在滑槽內上下移動，從而可以帶動上光滑平板上下移動。

優選的是：所述的旋轉扣分布在移動桿上，由鉛錘段和水平段垂直固結在一起組成，并且旋轉扣水平段與移動桿固結在一起，水平段表面附有螺紋。

優選的是：所述的旋轉扣帽是環狀圓柱體，內徑大于滑槽小口的寬度，內表面附有螺紋，附著于旋轉扣的水平段，在旋轉扣的鉛錘段與光滑平板擋板之間可自由活動，旋轉扣帽的主要作用是依托旋轉扣使移動桿牢牢固定在光滑平板擋板的任一高度。

優選的是：所述的光滑平板擋板共有兩塊，一塊靠近進水管，一塊靠近穩壓槽，靠近進水管一側的光滑平板擋板與進水管的上側固結在一起，此光滑平板擋板右表面設有滑槽，靠近穩壓槽一側的光滑平板擋板與穩壓槽固結在一起，此光滑平板擋板左表面設有滑槽。

優選的是：所述的上光滑平板與移動桿固結在一起，上下表面均光滑，其厚度與可以進行實驗的最大裂隙寬度相同。

優選的是：所述的下光滑平板一端與進水管的下側固結在一起，一端與穩壓槽固結在一起，上下表面均光滑。

優選的是：所述的采樣點附著于上光滑平板之上，采樣點是由上光滑平板的柱狀穿孔和柱狀穿孔之上的環狀柱體組成，環狀柱體組成內徑與柱狀穿孔直徑相同，均為3mm，環狀柱體外表面有螺紋。

優選的是：所述的采樣點塞是一端封口的環狀柱體，內徑與采樣點的環狀柱體外徑相同，其內表面有螺紋，主要作用是在實驗時將采樣點的出口封住，防止液體流出。

優選的是：所述的滑槽位于光滑平板擋板的側面，其中靠近進水管一側的光滑平板擋板，滑槽位于其右側，靠近進水管一側的光滑平板擋板，滑槽位于其左側，滑槽的俯視圖是“工”字型，長度小的稱之為滑槽小口，長度大的稱之為滑槽大口，滑槽大口寬度與移動桿厚度相同，滑槽大口長度與移動桿寬度相同，滑槽小口穿透光滑平板擋板的一個側面。

優選的是：所述的出液口附著于穩壓槽側面，在靠近穩壓槽一側的光滑平板擋板之下且與其緊緊相連，出液口上端同時也與上光滑平板相接觸，下端與下光滑平板固結在一起，且與下光滑平板的上表面齊平，穿過模擬裂隙的液體從出液口流出，進入穩壓槽。

優選的是：所述的穩壓排水模塊主要包括穩壓槽、穩壓水管、出水槽。

優選的是：所述的穩壓槽是呈立方體狀，無頂，在其右側底端有一與其等寬、高為3cm的排水口，主要用于臨時存放實驗廢液和保證水壓。

優選的是：所述的穩壓水管位于穩壓槽與出水槽之間，與穩壓槽和出水槽緊緊相連，由穩壓槽的右側板與出水槽的左側板組成，其高度比穩壓槽低3cm，根據連通器原理，穩壓水管主要作用是保證出液口的水壓。

優選的是：所述的出水槽是呈立方體狀，無頂，頂部與穩壓槽齊平，主要作用是在實驗過程中存放實驗廢液。

優選的是：所述的取樣裝置模塊主要包括進樣管、出樣管、集樣瓶、移液桶、活塞、集樣瓶塞、導氣管。

優選的是：所述的進樣管是空心柱體，外徑小于采樣點內徑，其一端直接插入采樣點取樣，另一端與導氣管固結在一起，每個進樣管都與并且只與一個采樣點相對應。

優選的是：所述的出樣管固結在進樣管的與導氣管的銜接處，進樣管、導氣管、出樣管三者互通，出樣管上部與導氣管呈60度夾角，從而保證樣品直接進入出樣管而不進入導氣管，出樣管下部的外表面有螺紋，能夠連接集樣瓶，每個出樣管都有集樣瓶與其對應。

優選的是：所述的集樣瓶主要用于存放收集的樣品，其瓶口內徑與出樣管外徑相同，瓶口內表面、外表面均附有螺紋，內表面螺紋保證了集樣品與出樣管的完好連接。

優選的是：所述的集樣瓶塞是一端封口的環狀柱體，其內徑與集樣品瓶口外徑相同，內表面附有螺紋，保證了集樣品塞與集樣品完好連接，防止收集好的樣品潑灑。

優選的是：所述的移液桶是環狀柱體，一端與導氣管固結在一起。

優選的是：所述的活塞一端是側視圖為梯形、直徑與移液桶內徑相同的橡膠塞，另一端為長條把柄，活塞能夠在移液桶內自由活動。

優選的是：所述的導氣管俯視圖由兩部分組成，與移液桶相連的一端是梯形，另一端是矩形。

優選的是：所述的取樣裝置在取樣過程中整體密封性良好。

優選的是：所述的裝置支撐模塊主要包括支架和操作臺。

優選的是：所述的支架與下光滑平板的下表面固結在一起。

優選的是：所述的操作臺承載主要裝置部件，上表面與旋轉增壓泵、壓力表以及支架接觸，下表面與地面接觸。

附圖說明

圖1是裝置整體圖。

圖2是上光滑平板俯視圖。

圖3是取樣點放大圖。

圖4是光滑平板擋板主視圖。

圖5是光滑平板擋板俯視圖。

圖6是旋轉扣放大圖。

圖7是出水槽側視圖。

圖8是取樣裝置主視圖。

圖9是取樣裝置俯視圖。

圖10是集樣瓶主視圖。

具體實施方式

下面結合具體實例對本發明進一步說明。

一種研究受隙寬和高壓力影響的溶質運移裝置，主要包括取水增壓模塊、裂隙模擬模塊、穩壓排水模塊、取樣裝置模塊、裝置支撐模塊。儲水槽(1)、旋轉增壓泵(3)、壓力表(4)以及轉子流量計(5)通過進水管(2)依次連接，進水管(2)的一端穿過儲水槽(1)壁延伸到儲水槽(1)底部，另一端與模擬的裂隙無縫對接；示蹤劑投入點(7)位于靠近上光滑平板(11)的一側的進水管(2)，靠近進水管(2)一側的光滑平板擋板(10)與進水管(2)固結在一起，靠近穩壓槽(15)一側的光滑平板擋板(10)與穩壓槽(15)固結在一起，成為一個整體，滑槽(25)位于光滑平板擋板(10)的側面，靠近進水管(2)一側的滑槽(25)位于光滑平板擋板(10)右側，靠近穩壓槽(15)一側的滑槽(25)位于光滑平板擋板(10)左側，移動桿(8)在滑槽(25)內并且與上光滑平板(11)固結在一起，旋轉扣(9)與移動桿(8)固結在一起，旋轉扣帽(26)位于旋轉扣(9)上，采樣點(13)分布在上光滑平板(11)之上，采樣點塞(23)套在采樣點(13)上，下光滑平板(12)一端與進水管(2)的下側固結在一起，另一端與穩壓槽(15)固結在一起；出液口(27)附著于穩壓槽(15)側面，在靠近穩壓槽(15)一側的光滑平板擋板(10)之下且與其緊緊相連，出液口(27)上端同時也與上光滑平板(11)相接觸，下端與下光滑平板(12)固結在一起；采樣點塞(23)在未取樣時加蓋在采樣點(13)之上；穩壓水管(16)位于穩壓槽(15)與出水槽(17)之間，與穩壓槽(16)和出水槽(17)緊緊相連；進樣管(19)一端直接插入采樣點(13)取樣，另一端與導氣管(28)固結在一起，出樣管(18)固結在進樣管(19)的與導氣管(28)的銜接處，進樣管(19)、導氣管(28)、出樣管(18)三者互通，出樣管(18)上部與導氣管(28)呈60度夾角，集樣瓶(20)連接在出樣管(18)下部，取樣結束集樣瓶塞(24)加蓋在集樣瓶(20)口之上，移液桶(21)的一端與導氣管(28)固結在一起，活塞(22)能夠在移液桶(21)內自由活動；支架(14)與下光滑平板(12)的下表面固結在一起，操作臺(6)上表面與旋轉增壓泵(3)、壓力表(4)以及支架(14)接觸，下表面與地面接觸。

在使用的過程中，如圖1、圖4、圖5、圖7所示，旋轉兩側移動桿(8)上旋轉扣(9)的旋轉扣帽(26)，如圖6所示，使移動桿(8)與光滑平板擋板(10)之間處于松弛狀態，提拉或下移移動桿(8)，改變上光滑平板(11)與下光滑平板(12)之間的距離，使其達到預期設定的裂隙寬度后，轉動旋轉扣帽(26)，使移動桿(8)牢牢固定在光滑平板擋板(10)上。

緊接著，如圖1所示，先往儲水槽(1)注入足夠量的水，再向穩壓槽(15)注水，直至水從穩壓水管(16)溢出。

在啟動旋轉增壓泵(3)之前，需要檢查上光滑平板(11)上各采樣點(13)上的采樣點塞(23)是否旋緊，如圖3所示；之后，如圖1所示，啟動旋轉增壓泵(3)，根據壓力表(4)的讀數使用旋轉增壓泵(3)調節水壓至設定的水壓，待水壓穩定后記下轉子流量計(5)上的流量讀數。在示蹤劑投入點(7)投入示蹤劑，并根據實驗要求進行取樣。

在使用取樣裝置取樣之前，先將集樣瓶(20)按采樣點(13)進行編號并旋扣在出樣管(18)的下端，檢查其是否牢固，并確認取樣裝置的氣密性是否良好，如圖8所示；取樣時，如圖2、圖8、圖9所示，先將采樣點(13)的采樣點塞(23)取下，將取樣裝置的活塞(22)移至移液筒(21)的最前端，將進樣管(19)插入對應的上光滑平板(11)上的采樣點(13)，向后移動活塞(22)，至樣品通過出樣管(18)進入集樣瓶(20)，達到預期體積，停止移動活塞(22)，依次取下集樣瓶(20)并加蓋集樣瓶塞(24)，如圖10所示。

實驗結束時，保持旋轉增壓泵(3)繼續工作，使水流將殘留在上光滑平板(11)、下光滑平板(12)以及采樣點(13)處的示蹤劑沖刷干凈，避免影響下次實驗。將沖刷干凈的實驗裝置收納好，以便于下次實驗使用。