[发明专利]一种基岩裂隙-岩溶管道双重介质水流交换试验装置

说明书

本发明公开了一种基岩裂隙‑岩溶管道双重介质水流交换试验装置，包括主体模型，主体模型内设置有数据采集组件；主体模型包括模型箱体，模型箱体内设置有第一岩溶管道、第二岩溶管道，第一岩溶管道、第二岩溶管道侧面均设置有第一水流交换孔，第一岩溶管道的两端穿出模型箱体侧壁后分别与第一定水头水箱、第一出口承压水箱相连通，第二岩溶管道的两端穿出模型箱体侧壁后分别与第二定水头水箱、第二出口承压水箱相连通；模型箱体内设置有若干个基岩裂隙模拟介质，相邻基岩裂隙模拟介质之间设置有裂缝间隙；数据采集组件包括水位采集器、流量采集器，水位采集器设置在模型箱体内，流量采集器设置在第一岩溶管道、第二岩溶管道上。

技术领域

本发明涉及岩溶系统研究领域，尤其涉及一种基岩裂隙-岩溶管道双重介质水流交换试验装置。

背景技术

西南地区受岩溶发育的影响，地下形成分布不均匀的岩溶多重介质(孔、隙、缝、管、洞)为主的地下水贮存和运动空间，管道、中宽裂隙和基岩孔隙介质并存，明流暗流交替循环，层流紊流相互转化，岩溶含水系统的强非均质性和复杂的流动状态给岩溶水资源的勘探和评价带了很大的困难。地下水在岩溶含水介质运移过程中，在不同空间、不同时间具有不同的水流特征。经过实际应用，“岩溶基岩裂隙水可概化而符合达西流”已得到国内外众多学者的认可，但岩溶管道水流系统，则与达西流条件相差甚远，在岩溶含水介质组合多样性条件下它具有多种复杂特性。

传统的等效多孔介质模型一般基于达西流假设，而在紊流区和过渡区(岩溶管道介质)不符合达西流的假设条件，造成水资源评价的困难。目前，大部分室内物理模型均是对基岩裂隙渗流或岩溶管道介质分开独立进行的，然而在实际岩溶含水介质体中，基岩裂隙和岩溶管道流是普遍存在且相互转换的，并且没有考虑基岩的储水性能，因此，通过现有物理模型进行模拟观测得到的岩溶系统规律准确性较低，现在市面上结合基岩裂隙和管道水流交换的试验研究较少，有必要研究一种将两者进行有效结合的试验装置来解决该问题。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种结合基岩裂隙和管道水流交换的基岩裂隙-岩溶管道双重介质水流交换试验装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基岩裂隙-岩溶管道双重介质水流交换试验装置，包括主体模型，主体模型内设置有数据采集组件；所述主体模型包括模型箱体、第一定水头水箱、第二定水头水箱、第一出口承压水箱、第二出口承压水箱；所述模型箱体内设置有横向贯穿模型箱体的第一岩溶管道、第二岩溶管道，第二岩溶管道设置在第一岩溶管道上方，第一岩溶管道、第二岩溶管道侧面均设置有第一水流交换孔，第一岩溶管道的两端穿出模型箱体侧壁后分别与第一定水头水箱、第一出口承压水箱相连通，第二岩溶管道的两端穿出模型箱体侧壁后分别与第二定水头水箱、第二出口承压水箱相连通；模型箱体内设置有若干个基岩裂隙模拟介质，相邻基岩裂隙模拟介质之间设置有裂缝间隙；所述数据采集组件包括水位采集器、流量采集器，水位采集器设置在模型箱体内，流量采集器设置在第一岩溶管道、第二岩溶管道上。

进一步的，所述基岩裂隙模拟介质包括介质箱体、玻璃珠，介质箱体为亚克力玻璃板制成的空心正方体，介质箱体侧面均匀设置有若干个第二水流交换孔，介质箱体内填充有若干个玻璃珠，玻璃珠的直径大于第二水流交换孔的孔径。

进一步的，所述介质箱体的边长为100mm，第二水流交换孔的孔径为2mm，玻璃珠的直径为4.5mm。

进一步的，所述流量采集器有四个，其中两个流量采集器设置在模型箱体左端与第一定水头水箱之间以及模型箱体右端与第一出口承压水箱之间的第一岩溶管道上，另外两个流量采集器设置在模型箱体左端与第二定水头水箱之间以及模型箱体右端与第二出口承压水箱之间的第二岩溶管道上。

进一步的，所述水位采集器为SLDE型电磁流量计。