[发明专利]一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统

说明书

本发明公开了一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，包括入渗及染色示踪模块、图片获取模块、图片处理模块、数据处理模块和优先流测定模块，入渗及染色示踪模块用于利用双环入渗仪和染色示踪剂对模拟塌陷区进行入渗试，图片获取模块用于采集经过染色示踪后的模拟塌陷区裂缝剖面图片，图片处理模块用于对模拟塌陷区裂缝剖面图片进行图像处理，绘制出横纵剖面染料分布图，数据处理模块分析出优先流形式；本发明系统通过利用环入渗仪和染色示踪剂的示踪技术进行模拟塌陷区裂缝优先流测定，能够快速便捷的得出优先流在土壤剖面上的分布特征，基于模拟塌陷区裂缝优先流的非平衡特征和复杂分形特征进行优先流测定，结果更具科学性。

技术领域

本发明涉及地下水工程领域，尤其涉及一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统。

背景技术

优先流是一种常见的土壤水分运移形式，是土壤水运动机理研究由均质走向非均质领域的标志，用于描述在多种环境条件下发生的非平衡流过程。优先流的存在使水分主要受重力影响及优先路径快速流过上层土壤而很少与周围的突然基质发生相互作用，使水和溶质通过优先路径快速到达深层土壤，增加地下水污染威胁，对地表径流的产生。水土流失及深层地下水的储量影响较大，在流域水文过程具有重要作用。

目前对于用于塌陷区裂缝优先流的测定系统还不够完善，系统无法准确判断和分析出优先流的类别，以及受到裂缝优先流的非平衡特征和复杂的分形特性难以定量化的影响，导致塌陷区裂缝优先流测定结果不够准确，因此，本发明提出一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，以解决现有技术中的不足之处。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，通过利用环入渗仪和染色示踪剂的示踪技术进行模拟塌陷区裂缝优先流测定，能够快速便捷的得出优先流在土壤剖面上的分布特征，基于模拟塌陷区裂缝优先流的非平衡特征和复杂分形特征进行优先流测定，测定结果更具科学性。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于示踪技术的模拟塌陷区裂缝优先流测定系统，包括入渗及染色示踪模块、图片获取模块、图片处理模块、数据处理模块和优先流测定模块，所述入渗及染色示踪模块用于利用双环入渗仪和染色示踪剂对模拟塌陷区进行入渗试验，获得入渗液面高度和出流液体积，所述图片获取模块用于采集经过染色示踪后的模拟塌陷区裂缝剖面图片，所述图片处理模块用于对模拟塌陷区裂缝剖面图片进行图像处理，绘制出带有刻度的横纵剖面染料分布图，所述数据处理模块用于对图片处理模块绘制出带有刻度的横纵剖面染料分布图进行分析，根据染色结果分析出优先流形式，所述优先流测定模块根据数据处理模块分析出的优先流形式判断出模拟塌陷区裂缝优先流的非平衡特征和复杂分形特征，然后测定出模拟塌陷区裂缝优先流为自然状态塌陷区裂缝优先流还是人类工程下的塌陷区裂缝优先流。

进一步改进在于：所述入渗及染色示踪模块用于利用双环入渗仪和染色示踪剂对模拟塌陷区进行入渗试验时，染色示踪剂采用浓度为4g/l的亮蓝染色剂，入渗试验结束后需要利用塑料布对土壤进行覆盖，并保持塑料布与土壤表面之间存在5cm的间隙用于保证空气自由流动。

进一步改进在于：所述图片获取模块采集模拟塌陷区裂缝剖面图片时，首先将进行入渗试验24小时后的土壤进行开挖剖面，然后利用照相机采集剖面图片，并将剖面图片进行保存。

进一步改进在于：所述图片获取模块进行开挖剖面时，需要开挖纵剖面和横剖面，且开挖纵剖面和横剖面时每隔1cm进行一次拍照记录，直至突然的纵剖面和横剖面染色消失。

进一步改进在于：所述图片处理模块进行图像处理时，首先对采集的剖面图片进行裁剪校正，然后对剖面图片进行颜色调整，过滤掉未染色部分，只保留染色部分，并将纵剖面和横剖面的染色区域根据不同染色颜色进行进一步分类，划分为深蓝和浅蓝两个等级。