[发明专利]一种水库浸没试验模拟系统及方法

说明书

本申请实施例提供了一种水库浸没试验模拟系统及方法，涉及地质工程水库浸没研究领域，该系统包括恒压供水子系统、储水室、试验土箱以及毛细管土柱等结构，其中，储水室用于基于恒压供水子系统所提供的水源模拟蓄水前后的水库水位；试验土箱，内部设置有S型水流路径，用于模拟水库在水平方向上的湿润锋距离；多个毛细管土柱沿S型水路径设置，用于模拟水库两岸地下水在毛细力作用下的上升高度。通过上述结构，本申请实施例实现了平原地区水库浸没试验的模拟，该系统具有空间利用率高、填方量少、可模拟多种地质条件下水库浸没问题的特点。

技术领域

本申请涉及地质工程水库浸没研究领域，具体涉及一种水库浸没试验模拟系统及方法。

背景技术

水库蓄水后，库岸岩土体被水浸泡而逐渐饱和，地下水水位随之上升而形成壅水(壅水是指因水流受阻而产生的水位升高现象)。浸没问题是平原地区水库勘察设计和建设中最重要的水文地质问题，对于常见的因冲积成二元沉积结构的平原地区，水库浸没是指水库蓄水后，库区周围地下水受库水顶托作用，排泄受阻导致地下水水位壅高。其主要危害有：(1)浸没对建筑物的影响：浸没将使库岸边缘建筑物地基受浸润，强度降低，(2)浸没对农田的影响：地下水位上升引起土地沼泽化、盐碱化，稻田冷浸引起作物减产。(3)浸没对生态的影响：浸没对生态环境的影响主要是形成盐碱地和沼泽地。(4)浸没对地质条件的影响：浸没引起土质软化，承载力下降，在土质边坡上水位上下变动引起土坡失稳等。

水库蓄水浸没问题是水库工程勘察的重要内容，严重的水库浸没问题影响到水库正常蓄水位的选择，甚至影响到坝址的选择。针对水库浸没问题，科研工作者开展了大量的室内模拟试验。然而，由于水库浸没对周边区域的影响范围较大，少则几公里，大则数十公里，按照比例尺微缩后的试验模型也需要较大的试验场地，且试验用土填方工作量也较大。

发明内容

本申请实施例提供一种水库浸没试验模拟系统及方法，该系统具有空间利用率高、填方量少、可模拟多种地质条件下水库浸没问题的特点，能克服上述技术问题。

为了解决上述问题，本申请实施例公开了一种水库浸没试验模拟系统，包括：

恒压供水子系统、储水室、试验土箱以及毛细管土柱；

所述恒压供水子系统，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供水；

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

所述试验土箱，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沿所述S型水流路径设置，其中，所述毛细管土柱垂直设置于所述试验土箱的内底部，所述毛细管土柱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。

在本申请一实施例中，所述试验土箱包括：

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

其中，所述挡板的一端与所述试验土箱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相通，以形成所述S型水流路径。

在本申请一实施例中，所述透水区域包括卡槽和透水孔，其中：

所述卡槽由所述挡板的端面与所述试验土箱的另一长边内侧壁形成，用于安装所述毛细管土柱；

多个所述透水孔位于挡板的板面上且靠近所述卡槽设置，所述透水孔与相邻两个所述土槽子单元相通。