[发明专利]一种地表-地下水交互带污染物穿透的智能控制实验系统

说明书

本发明涉及一种地表‑地下水交互带污染物穿透的智能控制实验系统，包括控制中心、多通道蠕动泵、集成传感器、填料柱体、地表水位控制装置、部分收集器、振动手柄和地下水控制装置。电脑为控制中心，多通道蠕动泵可控制多条进水软管，填料柱体上下及筒壁进出水口均设集成传感器，部分收集器进行定时定数量的样本收集。本发明装置可实现对地表、地下水位的控制，动态模拟地表‑地下水交互补给以及污染物的宏观及微观运移过程，最后进行对目标溶液穿透填料柱后滤出液的关键参数定性定量的分析。本发明有效地弥补了地下水不可视性、检测困难的缺陷，可以很直观的刻画地表‑地下水交互作用以及监测重金属运移过程。装置系统集成化、自动化程度高，应用范围广，方便操作适于推广。

技术领域

发明涉及一种地表-地下水交互带污染物穿透的智能控制实验系统，尤其是在复杂的地表、地下水位变化及交互补给工况下，目标污染物在目标介质中迁移过程的模拟、数据采集、分析，属于水利工程及环境工程领域。

背景技术

地下水是人类不可或缺的资源，然而随着全球环境趋于恶化，地下水资源的污染情况日益突出，得到了各个国家的关注和重视。就中国而言，据国家环保总局对118个城市的统计结果显示，约有64%的城市地下水遭受了严重污染，33%的城市地下水受到了轻度污染，基本清洁的城市地下水只有3%。研究表明地下水污染来源之一，也是非常重要的来源就是地表水的下渗，同时地表-地下水交互带是生物地球化学活动强烈的水体混合区域，具有较强的水质净化能力，因此地表-地下水相互转换补给关系、地下水中污染物的来源和循环规律及其影响因素的研究有助于地下水污染情况预测和风险评估以及污染的治理。本发明以此为出发点，通过设计土柱装置进行穿透实验，模拟地下污染物迁移，特别是地表-地下水交互补给下污染物的迁移规律，并通过对其滤出液的分析进行数学模拟。

室内污染物穿透实验的物理模型是研究地表-地下水交互补给下污染物迁移的重要手段，作为物理模拟的主要工具，通过物理模型可以十分直观地观测穿透过程，地表-地下水交互补给模拟装置影响着物理模拟研究领域的发展，但近年来相关装置存在一些问题：

（1）传统设计使土柱柱体只适用于模拟当前一种地表水高度，不能根据不同实验要求调整模拟水头高度。

（2）大量设计不能模拟地表水-地下水交互补给过程，只简化为土柱穿透装置。

（3）地表-地下水交互过程可视性差、检测困难。

（4）自动型、智能化系统装置缺乏，大量人工操作费时费力，环节连接性不强。

（5）灵活性和可控性差，多数相关实验种类单一，不能根据不同实验要求改变溶液类型。

本发明通过土柱实验，以可控的溶液类型，可控的填料种类，可控的填料状态和可控的穿透时的参数设置，完成不同地表水与地下水交换程度、不同地下水的化学组成下不同类型污染物的穿透，使实验内容丰富，可控性强，适应范围广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有实验系统中的不足，提供一种地表-地下水交互带污染物穿透的智能控制实验系统。