[发明专利]一种水库浸没试验模拟系统及方法

权利要求书

1.一种水库浸没试验模拟系统，其特征在于，包括：

恒压供水子系统(1)、储水室(2)、试验土箱(3)以及毛细管土柱(4)；

所述恒压供水子系统(1)，用于根据水库浸没试验的需求，在预设水头下向所述储水室(2)供水；

所述储水室(2)，包括进水端和出水端，所述进水端与所述恒压供水子系统(1)的出水口连通，所述出水端与所述试验土箱(3)相通；

所述试验土箱(3)，内部设置有S型水流路径，所述S型水流路径中自下而上分层填充有试验土壤，所述试验土壤自下而上依次为饱和砂砾层以及非饱和土壤层，其中，所述S型水流路径的入水口与所述储水室(2)的出水端相通，用于模拟水库在水平方向上的湿润锋距离；

多个所述毛细管土柱(4)沿所述S型水流路径设置，其中，所述毛细管土柱(4)垂直设置于所述试验土箱(3)的内底部，所述毛细管土柱(4)内填装有所述试验土壤，用于模拟水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述试验土箱(3)包括：

挡板(301)，设置于所述试验土箱(3)内，多个所述挡板(301)沿所述试验土箱(3)的长边按预设间距并行排列，将所述试验土箱(3)分割成若干个相互连通的土槽子单元(302)；

其中，所述挡板(301)的一端与所述试验土箱(3)的一长边内侧壁密封，另一端设置有透水区域，所述透水区域与相邻两个所述土槽子单元(302)相通，以形成所述S型水流路径。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述透水区域包括卡槽(303)和透水孔(304)，其中：

所述卡槽(303)由所述挡板(301)的端面与所述试验土箱(3)的另一长边内侧壁形成，用于安装所述毛细管土柱(4)；

多个所述透水孔(304)位于挡板(301)的板面上且靠近所述卡槽(303)设置，所述透水孔(304)与相邻两个所述土槽子单元(302)相通。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，每个所述土槽子单元(302)的中心位置处还设置有所述毛细管土柱(4)。

5.根据权利要求2～4任一项所述的系统，其特征在于，所述土槽子单元(302)的宽度与所述试验土箱(3)的长边具有预设比例值。

6.根据权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，所述毛细管土柱(4)包括透水段(401)和非透水段(402)，其中：

所述透水段(401)垂直设置于所述试验土箱(3)的内底部，所述非透水段(402)高于所述非饱和土壤层的上表面且与大气相通。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述挡板(301)的顶端面以及所述试验土箱(3)与所述挡板(301)平行的两侧板顶端面均设置有刻度尺(5)。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在模拟非承压水头条件下的水库浸没试验中，所述储水室(2)的出水端和所述透水区域的最高点略低于所述非饱和土壤层的上表面；

在模拟承压水头条件下的水库浸没试验中，当所述恒压供水子系统(1)中马氏瓶(101)的出气口高于所述饱和砂砾层的上表面且低于所述非饱和土壤层的上表面时，所述储水室(2)的出水端和所述透水区域高于所述饱和砂砾层上表面的区域处于非透水状态，所述储水室(2)的出水端和所述透水区域低于所述饱和砂砾层上表面的区域处于透水状态；

在模拟承压水头条件下的水库浸没试验中，当所述恒压供水子系统(1)中马氏瓶(101)的出气口高于所述非饱和土壤上表面时，所述储水室(2)的出水端和所述透水区域高于所述饱和砂砾层上表面的区域处于非透水状态，且所述储水室(2)的顶端加盖密封。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储水室(2)的外壁上设置有水位观察线。

10.一种水库浸没试验模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

在预设水头下，利用如权利要求1～9任一项所述的水库浸没试验模拟系统开展水库浸没试验；

在所述水库浸没试验中，根据试验土箱(3)S型水流路径中的渗透情况，测量水库在水平方向上的湿润锋距离，以及根据毛细管土柱(4)中的水位情况，测量水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度；

根据所述试验土箱(3)中饱和沙砾层的厚度、饱和沙砾层的渗透系数、非饱和土壤层的渗透系数、蓄水前后恒压供水子系统(1)中马氏瓶(101)的出气口高度、断面壅水前后所测量的水库在水平方向上的湿润锋距离、断面壅水前后所测量的水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度，计算地下水的壅高水头线。