[实用新型]一种模拟覆盖岩溶区水径流的试验装置

说明书

本实用新型涉及水文地质研究工具技术领域，具体涉及一种模拟覆盖岩溶区水径流的试验装置，该装置包括试验砂槽、降水补给系统和流量监测系统；降水补给系统的出水口位于试验砂槽的上方；试验砂槽为底部微斜的槽体；试验砂槽侧面设有地表水径流出口、孔隙水出流孔、裂隙岩溶水出流孔和溢流口；试验砂槽内设有覆盖层和岩溶区介质；覆盖层的最低端与地表水径流出口相通；岩溶区介质包括孔隙含水层、裂隙网络层和管道层；孔隙含水层起伏不平；孔隙水出流孔位于孔隙含水层的侧面；管道层的最低端和裂隙岩溶水出流孔相通。本实用新型能够模拟覆盖岩溶区地表水径流、孔隙水径流及裂隙岩溶水径流，对覆盖岩溶区的水文地质条件进行整体性研究。

技术领域

本实用新型涉及水文地质研究工具技术领域，具体涉及一种模拟覆盖岩溶区水径流的试验装置。

背景技术

岩溶地貌蕴含着丰富的地下水资源，支撑着岩溶区的生产生活用水。为实现岩溶地区的水资源合理利用和管理，需要对岩溶区水流运动规律进行深入研究。岩溶含水系统发育较为复杂，具有高度的非均质性和各向异性。含水介质通常由管道、大裂隙、微小裂隙、孔隙等多重空隙构成，有利于地下水资源的储存和运动。但这也使得水流运动呈现多相性特征，除层流以外还可能在主干裂隙和管道中存在紊流，加大了水文地质学者对岩溶区地下水进行模拟分析的难度。

目前研究地下水流的方法主要分为三类，包括解析法、数值法和物理试验法。前两种方法基于地下水运动数学模型直接求解，较为抽象，缺少直观性，且通常对研究对象进行了一定程度简化，降低了可靠性，相比之下物理试验更具有直观性和可靠性。目前针对岩溶区水流运动过程的物理试验多以裂隙-管道介质为主，通过改变裂隙或管道的几何特征，研究裂隙-管道水量交换系数、多种水流的渗流过程及泉流量衰减过程等等，但是忽略了第四系和覆盖层的调蓄水作用，对岩溶区水文地质条件缺少整体性认识。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型提供一种模拟覆盖岩溶区水径流的试验装置，能够模拟覆盖岩溶区地表水径流、孔隙水径流及裂隙岩溶水径流，对覆盖岩溶区的水文地质条件进行整体性研究。

为解决现有技术的不足，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型提供一种模拟覆盖岩溶区水径流的试验装置，包括试验砂槽、降水补给系统和流量监测系统；

所述降水补给系统的出水口位于试验砂槽的上方；

所述试验砂槽为底部微斜的槽体；所述试验砂槽侧面设有地表水径流出口、孔隙水出流孔、裂隙岩溶水出流孔和溢流口；所述试验砂槽内由上到下依次设有覆盖层和岩溶区介质；所述覆盖层的最低端与地表水径流出口相通；所述岩溶区介质包括位于最上层的孔隙含水层、位于中间层的裂隙网络层和位于底层的管道层；所述孔隙含水层起伏不平；所述孔隙水出流孔位于孔隙含水层的侧面；所述管道层的最低端和裂隙岩溶水出流孔相通；所述流量监测系统用于监测地表水径流出口、孔隙水出流孔和裂隙岩溶水出流孔的流量。

优选的，所述试验砂槽底部的倾斜角为2°～5°。

优选的，所述覆盖层包括土壤和覆盖于土壤之上的土工布；所述土壤的厚度为0.03～0.05m；所述土工布的厚度为0.005～0.01m。

优选的，所述孔隙含水层由中砂组成；所述孔隙含水层最厚处的厚度为0.45～0.5m，最薄处的厚度为0.2～0.25m；所述中砂的平均粒径为750μm。

优选的，所述裂隙网络层由砖块或亚克力板排列组成，所述裂隙网络层的厚度为0.4～0.6m；所述砖块或亚克力板的体积为0.001～0.005m3，砖块或亚克力板的间隙为0.002m。

优选的，所述管道层由砖块或亚克力板排列组成，所述管道层的厚度为0.1～0.2m；所述砖块或亚克力板的体积为0.001～0.005m3，砖块间或亚克力板间留有通道形成岩溶管道；所述岩溶管道的宽为0.02～0.05m，高为0.1～0.2m；所述岩溶管道最低处与裂隙岩溶水出流孔相通。