[发明专利]潜水地质模型实验装置

说明书

技术领域：

本发明与地下水有关，特别与潜水含水层有关的潜水地质模型实验装置有关。

背景技术：

自然界的地下水按其埋藏条件和水动力特征，可分为潜水、承压水和上层滞水。

潜水是指地表以下饱水带中第一个具有自由表面，且具有一定规模的含水层中的重力水。潜水面（地下水面）到隔水底板的垂直距离为含水层厚度，潜水面到地表的垂直距离为潜水的埋藏深度，潜水含水层厚度和潜水埋藏深度随潜水面的升降面而变化。

潜水面以上不存在隔水层，因此潜水与大气降水及地表水联系紧密，与水文循环密切，对水文气象因素敏感。

潜水面以上不存在隔水层，因此在潜水分布的范围都可以接受大气降水和地表水的补给。

潜水依所处的地貌位置不同有多种排泄方式，在地形切割强烈的地区，潜水往往以泉的形式溢流于地表或直接排泄于地表水体，也可通过毛细水的形式蒸发排泄，植物蒸腾等。

潜水面的形状受地形控制，通常为缓于地形的曲面。

潜水在自然界分布广泛，埋藏浅，便于开采和利用，是水文地质学重要的研究对象。

要研究和学习有关潜水的知识，主要通过野外现场地质调查，工程勘探等方式进行，往往耗资巨大，野外地质条件复杂，水文地质现象不直观，测试数据不便于观察，可重复性差等缺点，给潜水的研究带来不便，也使初学者难于认识和理解。

本发明根据相似模拟的原理，以自然界山区典型的潜水为模拟对象，模拟潜水的构成、补给、径流、排泄、水动力特征等，通过实验以熟悉潜水的基本概念及对潜水进行深入研究的潜水地质模型装置。

本发明为学习潜水的有关知识及研究潜水的形成、动态变化特征等提供了一种有效的手段。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种以水文地质模型的方式，模拟潜水的构成要素、潜水的形成、补给、径流、排泄、水动力特征的潜水地质模型实验装置。通过该装置的实验学习，可熟悉有关潜水的基本组成要素，展现与潜水有关的水文地质现象，便于清晰、直观地学习有关潜水的基本知识和开展对潜水的研究。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明潜水地质模型实验装置，包括有水泵的储水箱、模拟箱、位于模拟箱顶部的模拟降雨组件，模拟箱内有平缓山丘状潜水含水层、分别位于潜水含水层上、下游端的第一模拟地表水体、第二模拟地表水体，等距离竖直固定在模拟箱壁上的至少六支测压管伸入潜水含水层中的底端在同一水平面上，沿潜水含水层起伏面竖直安装在模拟箱壁上的至少六支示踪剂注入管的下部分别伸入潜水含水层中且各示踪剂注入管伸入潜水含水层中的深度相等或近似相等，位于模拟箱外上游端的稳定流供水箱中有分别通过管道与储水箱中水泵和模拟箱中的第一模拟地表水体相通的供水腔、通过回水管道与储水箱相通的回流腔，位于模拟箱外下游端的稳定流排水中有通过管道与第二模拟地表水体连通的溢流腔、通过管道与储水箱相通的排水腔，潜水含水层由多孔介质的石英砂模拟，模拟降雨组件用于模拟降雨垂向入渗补给潜水含水层，也可以模拟地表片流的形成（不断增大降雨量，当降雨量大于入渗量时，则形成地表片流），至少六支测压管，可观测不同状态下的潜水面形状及潜水面峰面形成、迁移特征，沿地形起伏面设置的示踪剂注入管，实验过程中，通过向含水层注入示踪剂，可以观测不同状态时潜水径流时的运动轨迹、分析潜水的水流特征。

上述的潜水含水层顶面有地形罩，保持外形稳定。

上述的地形罩由S形有机玻璃透水板和与S形有机玻璃透水板成一体的反S形有机玻璃透水板制成。

上述的的地形罩底部有尼龙网，过水不透砂。

上述的模拟降雨组件中有装于模拟箱顶部的有若干降雨孔的降雨板，装于模拟箱上的降雨供水管一端位于降雨板顶上而另一端通过软管与储水箱中水泵连通，降雨供水管上装有控制阀。

上述的模拟箱底部有与模拟箱连通的有控制阀的排水管。

上述的模拟箱壁外上、下游端分别有能调节稳定流供水箱、稳定流排水箱高度的水位调节器。

上述的水位调节有装在模拟箱上、下的上支座、下支座，与稳定流供水箱或稳定流排水箱连接的带内螺纹的支耳，调节螺杆一端依次穿过上支座、与支耳螺纹配合后伸入下支座中且能转动，水位调节器通过螺杆，可上、下调节高度，根据实验需要调节和稳定地表水的水位。通过调节两端地表水的水位差，可以模拟潜水面峰面的形成，峰面的位置，峰面的转移、消失以及潜水含水层侧向补给。

上述的测压管为九支、示踪剂注入管为八支。

上述的模拟箱采用透明有机玻璃制成，便于观察。