[发明专利]一种充填裂隙溶质运移监测试验装置及方法

说明书

一种充填裂隙溶质运移监测试验装置及方法，适用于充填裂隙介质溶质运移监测与识别。包括充填裂隙模型及监测装置。所述的充填裂隙模型由模型主体、供/出水及稳流装置、监测装置，通过对平行光滑裂隙模型主体充填河砂模拟充填裂隙，在裂隙上布设Ag‑AgCl电极，通过监测装置检测裂隙内因为溶质运移引起充填裂隙自然电位参数的动态变化来分析不可视裂隙内的溶质运移状态，为地下介质溶质污染监测、评价及预测提供依据，其方法具有高效、便捷，可操作性强的特点。

技术领域

本发明主要涉及一种充填裂隙溶质运移监测试验装置及方法，尤其适用于裂隙介质内的溶质运移过程状态的监测及污染程度、状况评价，属于地下水环境污染的监测治理领域。

背景技术

随着人类活动不断向地下深入，各种污染对地下深部裂隙水的威胁也逐渐加重。裂隙介质中的溶质运移问题受到极大的重视，并成为地质工程、油气工程、环境工程等领域水环境科学研究的热点问题。天然岩体裂隙往往充填有砂、泥等孔隙物质，充填物的存在将显著的改变裂隙中水流和溶质运移特性。目前，关于裂隙地下水溶质运移过程监测与识别方面，主要还是取样测试与示踪技术，但这很难反映裂隙内部的渗流状态、不同部位的渗流差异性以及溶质运移的实时动态特征。自然电位在地下水渗流和溶质运移反演分析与识别方面具有显著的优势。因此，急需研发适用于充填裂隙溶质运移动态监测试验装置，获取充填裂隙溶质运移便捷、无损监测识别方法，为充填裂隙岩体溶质运移问题的研究提供新思路和手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单便捷、可操作性强、成本低廉、对监测介质无损坏、监测效果良好的充填裂隙溶质运移监测试验装置及方法。

为实现上述目的，本发明的充填裂隙溶质运移监测系统监测系统，包括模型主体、供/出水及稳流装置、监测装置；其中模型主体两端分别设有可拆卸供/出水及稳流装置，模型主体通过数据传输导线连接有监测装置；

所述模型主体包括裂隙模型,裂隙模型包括两块平行设置的有机玻璃板，两块有机玻璃板之间留有裂隙贯通左右，裂隙中设有充填物，上下利用有机玻璃板盖住塑封并固定，在其中一块有机玻璃板上设置一排间距相等的七个大小相同的电极孔，每个电极孔内均设置Ag-AgCl电极并固定塑封，Ag-AgCl电极尾端通过数据传输导线与监测装置相连接，用于监测裂隙内溶质运移，在距进水端缓冲箱20mm处设置溶液注射口，用于注入氯化钠溶液；

所述的供/出水及稳流装置包括进水系统和出水系统，进水系统包括进水槽、出水槽、进水端缓冲箱和出水端缓冲箱装置；进水槽内垂直设有第一溢流挡板，第一溢流挡板将进水槽内空间分割为第一排水槽和第一溢水槽，第一排水槽底部垂直还设有第一排水管，第一溢水槽底部分别设有两根相同型号的进水管，一根进水管与水源相接，另一根进水管与进水端缓冲箱相连接，所述进水端缓冲箱底部通过进水管与第一溢水槽相连接，进水管上分别设有阀门和流量计，进水端缓冲箱腔室有机玻璃板上设有与裂隙模型中裂隙大小相同的条形进水口，进水端缓冲箱通过所述进水口与裂隙模型相通，进水端缓冲箱中设有第一分流板，第一分流板将进水端缓冲箱分成两个腔室，两个腔室顶部分别设有第一排气管，第一分流板上设有多个通孔；

出水系统包括与裂隙模型连接的出水端缓冲箱，出水端缓冲箱的腔室有机玻璃板上设有与裂隙模型相同大小的条形出水口，裂隙模型通过出水口与出水端缓冲箱腔室连通，出水端缓冲箱中部设有第二分流板将出水端缓冲箱分成两个腔室，第二分流板上设有多个通孔，出水端缓冲箱的两个腔室分别设有第二排气孔，水端缓冲箱底部通过出水管与出水槽相连接，出水槽中设有与进水槽中相同高度的第二溢流挡板，所述第二溢流挡板将出水槽分为第二溢水槽和第二排水槽，出水管与第二溢水槽底部相连接，第二排水槽底部设有第二排水管；

监测装置包括与Ag-AgCl电极连接的多通道数据采集仪，多通道数据采集仪与数据处理器相连接。

所述有机玻璃板裂隙模型设计尺寸为长×高×宽为1200×200×隙宽5mm，长高比例度高于6:1，缝隙宽度根据需求修改。