[发明专利]可调节长度的河岸带侧向潜流交换模拟装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种可调节长度的河岸带侧向潜流交换模拟装置及试验方法，该装置包括：组合有机玻璃槽：由设置在右端用以模拟河道的有机玻璃槽部件R、设置在左端用以模拟地下水的有机玻璃槽部件G以及数量可调节的有机玻璃槽部件M组成，在左右透水挡砂板之间的空间内铺设石英砂层；水位控制系统：包括供水组件和弃水组件；电导率监测系统：包括电导率数据采集仪以及分别设置在石英砂层内不同高度和水平位置处的电导率传感器。与现有技术相比，本发明可根据不同水位变化要求调节模拟装置的长度，能够基于电导率的动态分布准确模拟河岸带横向‑垂向潜流交换过程，并获取侧向潜流交换范围、通量及滞留时间等参数，操作简单，拆卸安装方便。

技术领域

本发明涉及水利工程试验领域，尤其是涉及一种可调节长度的河岸带侧向潜流交换模拟装置及试验方法。

背景技术

河流潜流带是河床及两侧河岸带水分饱和的沉积物层，是地表水和地下水动态交互的重要过渡区。河水进入潜流带并滞留一段时间后返回河道的过程即为潜流交换过程，它实现了地表水-地下水过渡带中的物质运移和能量传输，对流域内物质循环、污染削减、生态健康维持等方面具有重要意义。

早期对潜流交换过程的研究主要集中在河床内的垂向和纵向潜流交换过程。近年来，部分研究者通过现场监测手段开展了河岸带侧向潜流交换过程的研究。然而，在自然条件下，潜流交换的影响因素错综复杂，很难识别和描述单一因子对潜流交换过程的影响程度，室内模型试验能控制单一变量，可定量研究河道水位变化或地下水条件等因素对河岸带侧向潜流交换过程的影响。

不同水位变化条件下的侧向潜流交换深度往往差异较大，然而，目前研究潜流交换的室内模型尺寸通常是固定，所以试验装置通常适用于特定水位变化条件，为了研究不同水位变化条件对河岸带侧向潜流交换的影响，亟需开发可用于室内试验的一种可调节长度的河岸带侧向潜流交换模拟装置，用以实现多个水位变化条件的对比分析，同时还要求试验装置可重复利用，节省试验成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可调节长度的河岸带侧向潜流交换模拟装置及试验方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可调节长度的河岸带侧向潜流交换模拟装置，该装置包括：

组合有机玻璃槽：由设置在右端用以模拟河道的有机玻璃槽部件R、设置在左端用以模拟地下水的有机玻璃槽部件G以及设置在有机玻璃槽部件R和有机玻璃槽部件G之间且数量可调节的有机玻璃槽部件M组成，所述的有机玻璃槽部件R和有机玻璃槽部件G内设有透水挡砂板，并且在左右透水挡砂板之间的空间内铺设用以模拟河岸带沉积物的石英砂层；

水位控制系统：包括分别与有机玻璃槽部件G和有机玻璃槽部件R上的水槽进出水口连接的供水组件和弃水组件；

电导率监测系统：包括电导率数据采集仪以及通过导线分别与电导率数据采集仪连接的多个分别设置在石英砂层内不同高度和水平位置处的电导率传感器，用以实时获取电导率数据。

所述的有机玻璃槽部件R内通过卡槽垂直设置的透水挡砂板将有机玻璃槽部件R内部空间分为河道水槽和右河岸带砂槽，所述的有机玻璃槽部件G内通过卡槽垂直设置的透水挡砂板将有机玻璃槽部件G内部空间分为地下水水槽和左河岸带砂槽，所述的右河岸带砂槽、有机玻璃槽部件M内部空间和左河岸带砂槽共同连通构成河岸带砂槽。

所述的有机玻璃槽部件R的河道水槽后面板上开设河道水槽进水口，前面板上开设多组设置在不同高度处的河道水槽出水口，所述的有机玻璃槽部件G的地下水水槽后面板上开设地下水水槽进水口，前面板上开设多个设置在不同高度处的地下水水槽出水口，所述的河道水槽进水口高于河道水槽出水口，所述的地下水水槽进水口高于地下水水槽出水口。

所述的透水挡砂板为多孔有机玻璃板，其外部包裹尼龙纱布以防止试验砂土被水带出。