[实用新型]一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验仪，属于水文地质研究装置技术领域。

背景技术

由于人类活动的日益加剧，滑坡、泥石流、地下水污染、海水入侵等一系列地质环境问题日益突出，地下水的研究工作显得更加重要。作为地下水研究工作中的重要研究方法，室内模拟具有很多优点。作为物理模拟的主要工具，地下水模拟装置影响着物理模拟研究的发展，近年来，国内外涌现了一大批这类的装置。

例如，前人研制的流线演示仪(申请号201020647076.0)，它可以模拟渗流过程中流线的变化过程，但是该仪器不能反映地下水实际渗流过程中渗流状态变化。

从前人的研究中反映出如下几个缺陷：其一在模拟野外含水层中，现阶段所使用的物理模拟模型只能模拟均质含水层，而野外情况下大多为非均质含水层，以至于试验结果很难与野外情况吻合；其二现阶段的所有的砂槽大部分都是类似于海水入侵的平面模型，很少有能够既可以模拟横向渗流又可以模拟竖向入渗的模拟装置，且没有模拟装置能够模拟地下水在渗流过程中经过非均质岩土突变界面时所产生的渗流折射现象以及地下水渗流在低渗岩土层端部所产生的绕流现象。其三现阶段关于非均质各向同性地下水渗流过程的模拟都还只在电脑进行模拟阶段，暂没有一台能够在试验室进行物理模拟的设备。

近年来，各个领域都尝试运用系统理论分析解决实际问题。运用地下水在不同含水层水流系统分析地下水渗流问题，构建更接近野外真实水文地质条件的复杂物理模型是物理模拟发展的趋势。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有地下水渗流模拟装置不能模拟非均质各向同性含水层渗流的问题，提供一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验仪，可以进行水平方向和竖直方向的地下水渗流试验，模拟地下水水平渗流运动和竖向渗流运动，并且能够模拟非均质各向同性含水层地下水渗流过程中的状态变化。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种非均质各向同性含水层地下水渗流规律模拟试验仪，至少包括渗流槽，填充于渗流槽中的渗透体，以及与渗流槽连通的水 循环单元和示踪单元，示踪单元将示踪剂注入渗透体，所述渗透体由高渗岩土和低渗岩土构成，低渗岩土位于高渗岩土中并且与高渗岩土倾斜相交，低渗岩土的竖直方向截面呈倾斜角度为15°～45°的长条形；以渗流槽长度方向的一端为上游进水端、另一端为下游出水端，所述渗流槽包括底板、一对侧板、上游进水组件、入渗组件、下游出水组件和导水组件，上游进水组件分布于上游进水端，下游出水组件分布于下游出水端，上游进水组件通过渗透体与下游出水组件相连接，入渗组件位于渗透体顶面上，导水组件位于渗流槽底部，渗透体上接入渗组件、下接导水组件，水循环单元与上游进水组件、下游出水组件和导水组件均连通；所述上游进水组件与下游出水组件中均包含开设有密布的渗透孔的直板，直板的高度大于渗透体的高度、小于渗流槽的高度，直板突出于渗透体的部分构成入渗组件，入渗组件的位于下游出水端的部分的中部开设有溢流孔，下游出水组件的直板的渗透孔中塞有孔塞。

所述直板包括渗透板和水头控制板，水头控制板上渗透孔的孔径大于渗透板上渗透孔的孔径，上游进水组件与下游出水组件均由渗透板、水头控制板和水槽构成，底板、一对侧板和两个水槽构成上端开口的密封槽区，两个水槽分别分布于密封槽区的上游进水端和下游出水端，渗透体位于密封槽区的中部，渗透板和水头控制板位于水槽与渗透体之间，两个渗透板分别与渗透体的上游进水端面和下游出水端面接触，下游出水组件的水头控制板的渗透孔中塞有孔塞。

所述入渗组件包括进水隔板、溢水板和两个挡水板，进水隔板位于上游进水组件的渗透板的上部，溢水板位于下游出水组件的渗透板的上部，溢水板中部沿其宽度方向开设有长条形的溢流孔，进水隔板和溢水板均高于水头控制板，两个挡水板沿水平方向分别固定于两个水头控制板的顶端并且封闭进水隔板和溢水板与与之临近的水头控制板之间的空隙；上游进水组件的渗透板的上部为未开孔平面板，该未开孔平面板构成进水隔板，进水隔板的高度为渗透板高度的1/15～1/8倍；下游出水组件的渗透板的上部为开设长条形孔的未开孔平面板，该开设长条形孔的未开孔平面板构成溢水板，长条形孔构成溢流孔。

所述渗透板的高度大于水头控制板，进水隔板和溢水板的高度相同并且均等于渗透板与水头控制板的高度差。

溢流孔与邻近的挡水板的高度差为15～40mm。

还包括控压装置，所述控压装置包括水位传感器、导线和控制器，水位传感器和控制器通过导线连接，水位传感器安装于上游进水组件中。