一種非點源侵入的溶質運移實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非點源侵入的溶質運移實驗裝置，屬于地下水探測技術領域。
【背景技術】
[0002]地下水中溶質的迀移過程也被稱為溶質運移。溶解在地下水中的溶質通過兩種方式迀移。彌散導致溶質沿著濃度梯度方向運動——也就是說，從濃度高的地方向濃度低的地方迀移，這種迀移即使在地下水不流動的情況下也能發生，同時也是低滲透性地質材料中物質迀移的主要因素。溶質也通過對流方程來迀移。當流動的地下水攜帶著溶解的溶質就會發生對流迀移。在幾個孔隙直徑的尺度上，地下水會以不同的速度平行于流線而運動，取決于孔隙尺寸。這導致溶質污染羽沿著流線方向擴展，該過程稱為縱向彌散。當流線沿著礦物顆粒分叉時溶質污染羽也會橫向擴展，該過程稱為橫向彌散。在實驗室圓筒尺度上，污染物通過均勻多孔介質的運動能夠用對流一彌散方程來描述，該方程說明了對流、擴散和孔隙尺度的彌散。在飽和介質溶質運移的過程中，其運移表現形式通常與多孔介質、流體自身特性有關，因此其表現形式是多種多樣的。如何在實驗室內有效控制與運移表現形式相關的特性以及觀測是十分重要的問題，解決該問題可以更客觀地了解飽和介質溶質運移的機理。近年來，隨著人們對地下水污染問題的極大關注，研究人員在物質迀移理論上做了大量的工作，部分實驗研究限定在一維尺度上，而且對于溶質進入飽和介質時的點源侵入問題難以得到解決。因此，開發一種在圓筒尺度上的非點源侵入的溶質運移試驗裝置具有重大的現實意義。
【發明內容】
[0003]目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種非點源侵入的溶質運移實驗裝置，設計新穎、結構簡單，極大提高準確性。
[0004]技術方案:為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
一種非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:包括多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型、數據采集系統和流速控制系統;其中，
所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型，通過導流管與流速控制系統相連，并由數據采集系統采集溶液時間一濃度數據；
數據采集系統:用于采集在多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型中運移后的溶液時間一濃度數據并存儲；
流速控制系統:用于控制供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型中液相的注入速率。
[0005]所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型包括進水空腔、多孔介質容器，進水空腔和多孔介質容器為直徑相同的中空圓柱體結構，進水空腔和多孔介質容器腔體各自密封，進水空腔與多孔介質容器之間通過緊固裝置連接并緊固。
[0006]所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:所述進水空腔包括圓柱形的側壁、用于封閉的頂板和底板;所述進水空腔頂部開設有流體進口和循環出口，進水空腔頂部還設置有用于實現儲水與釋水功能的旋柄;進水空腔內部設置圓形孔板，圓形孔板與旋柄之間通過傳力桿聯接，實現對旋柄施加扭力轉動圓形孔板；圓形孔板和底板上開設透水孔，底板外側設置緊固裝置，將進水空腔與多孔介質容器連接并緊固。
[0007]所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:圓形孔板/底板上透水孔的形狀為扇形，且透水孔面積之和小于圓形孔板/底板面積的一半;所述圓形孔板覆設在底板上，通過轉動圓形孔板調整底板透水孔中流水截面大小。
[0008]所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:所述多孔介質容器頂部開設有與進水空腔相連通的開口，多孔介質容器底部開設流體出口；多孔介質容器的側壁及底部分別開設一號測壓管孔和二號測壓管孔，分別用于安裝一號測壓管和二號測壓管，測定溶液進入與離開多孔介質容器的水頭，一號測壓管和二號測壓管的進水端設置濾網，另一端固定;作為優選方案，二號測壓管孔設置在多孔介質容器底部的中心位置，多孔介質容器底部開設四個流體出口，呈十字形均勻布置在二號測壓管孔周圍。
[0009]所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:還包括置放裝置，置放裝置包括三腳架以及架設于三腳架之上的承臺，用于支撐和固定所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型。
[0010]所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:所述數據采集系統包括分光光度計、液體收集器、監視器、一號測壓管、二號測壓管和計算機，液體收集器中采集的試樣通過分光光度計檢測，分光光度計通過存儲介質與計算機、監視器相連。
[0011]所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:所述流速控制系統包括儲液箱和蠕動栗，蠕動栗與多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型之間設有閥門，蠕動栗用于將液體從儲液箱供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型。
[0012]作為優選方案，所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:所述進水空腔和多孔介質容器的材質為有機玻璃。
[0013]作為優選方案，所述的非點源侵入的溶質運移實驗裝置，其特征在于:所述流體進口、循環出口、流體出口、一號測壓管孔和二號測壓管孔均安裝有相配合的密封接頭。
[0014]有益效果:本發明提供的一種非點源侵入的溶質運移實驗裝置，在流速控制系統啟動后，計算機內部計時系統同時啟動，數據采集系統開啟準備采集狀態，實現了較好的數字化信息采集;多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型進水空腔的設計，以保證調控溶液濃度和溶質非點源侵入的作用;本實驗裝置流速控制系統中使用的是恒流量栗，通過設定蠕動栗轉速可以保證恒定的流量注入多功能人工柱狀介質模型;本發明進一步的技術方案是多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型組合形式多樣，可填充多種多孔介質，例如:多孔介質可以是原狀土、砂，也可以是自然相對規則的人工介質。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為進水空腔和多孔介質容器的裝配示意圖；
圖3為進水空腔剖面圖； 圖4為進水空腔底板的示意圖；
圖5為進水空腔中圓形孔板的示意圖；
圖6為多孔介質容器剖面圖；
圖7為多孔介質容器的俯視圖；
圖8為多孔介質容器的底部示意圖；
圖中:進水空腔1、多孔介質容器2、置放裝置3、液體收集器4、計算機5、分光光度計6、監視器7、儲液箱8、蠕動栗9、閥門10、旋柄11、緊固裝置12、一號測壓管13、二號測壓管14、流體進口 15、循環出口 16、流體出口 17、底板18、圓形孔板19。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例對本發明作更進一步的說明。
[0017]如圖1至圖2所示，一種非點源侵入的溶質運移實驗裝置，包括多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型、數據采集系統和流速控制系統。所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型，通過導流管與流速控制系統相連，并由數據采集系統采集溶液時間一濃度數據;數據采集系統:用于采集在多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型中運移后的溶液時間一濃度數據并存儲;流速控制系統:用于控制供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型中液相的注入速率。
[0018]所述數據采集系統包括分光光度計6、液體收集器4、監視器7、一號測壓管13、二號測壓管14和計算機5，液體收集器中采集的試樣通過分光光度計檢測，分光光度計5通過存儲介質與計算機5、監視器7相連。
[0019]所述流速控制系統包括儲液箱8和蠕動栗9，蠕動栗與多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型之間設有閥門10，蠕動栗用于將液體從儲液箱8供給多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型。
[0020]如圖2所示，所述多功能非點源侵入柱狀多孔介質模型，包括進水空腔1、多孔介質容器2，進水空腔I和多孔介質容器2通過置放裝置3支撐和固定，進水空腔I與多孔介質容器2為直徑相同的空心圓柱，進水空腔和多孔介質容器腔體各自密封，兩者呈直線對接并用緊固裝置12連接;所述置放裝置3包