[实用新型]一种测量渗流流速的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种测量渗流流速的实验装置，包括壳体，壳体为一个柱状体，壳体的顶板能够打开或盖合壳体，壳体中设置有多个测温组件，壳体的内壁和测温组件之间的空隙中填充有土壤；壳体中设有加热组件，加热组件位于壳体的上部，加热组件用于加热土壤；壳体外侧设有供水组件和排水组件，供水组件能够将水流从壳体的上端注入壳体中，水流能够在土壤中向下渗流直至壳体的底板上，排水组件能够将渗流至底板上的水导出，通过测量进入排水组件的水流流量，并通过下述公式计算得出渗流流速：其中ν表示渗流流速，Q表示排水组件排出水的流量，A表示壳体内部腔体的横截面积。

技术领域

本实用新型属于渗流流速测量技术领域，具体涉及一种测量渗流流速的实验装置。

背景技术

渗流流向和流速是岩土工程和水文地质领域非常重要的参数，对于污染物运移、油气开发、水土流失等相关问题的研究具有重大意义。传统示踪法，由于示踪剂多为染料或电解质溶液，需要设置专门的投药装置，且投药点与测量位置必须间隔较长距离才能进行测量，所以难以实现一体化连续监测；热示踪法通过测量温度场的变化确定渗流流速和流向，可以克服传统示踪法难以实现一体化连续监测的弊端，其中光纤式测温渗流监测系统属于该种类型的典型代表，但是光纤式测温渗流监测系统需要在监测范围内铺设光纤，然而铺设光纤具有成本较高的缺点，所以需要一种既能实现一体化连续监测，又能降低成本的实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种测量渗流流速的实验装置，解决现有技术中传统示踪法难以实现一体化连续监测和光纤式测温渗流监测系统成本较高的技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：

一种测量渗流流速的实验装置，包括壳体，壳体为一个柱状体，壳体的顶板能够打开或盖合壳体，壳体中设置有多个测温组件，每个测温组件包括多个测温探头和一个固定管；壳体底板上开设有和测温组件数量相同的第一通孔，多个第一通孔绕壳体底板的中心线沿周向均匀布置；多个固定管均沿竖直方向设置，每个固定管分别通过对应的一个第一通孔伸入壳体中，且每个固定管与对应的第一通孔密封连接；每个固定管的侧壁上沿竖直方向间隔开设有多个测温孔，每个测温探头通过相应的一个测温孔安装在固定管的内测壁上，每个测温探头均位于壳体中；将处于同一高度的多个测温探头作为同一个界面，得到多个界面；壳体的内壁和测温组件之间的空隙中填充有土壤；壳体中设有加热组件；加热组件用于加热土壤；壳体外侧设有供水组件和排水组件，供水组件能够将水流从壳体的上端注入壳体中，水流能够在土壤中向下渗流直至壳体的底板上，排水组件能够将渗流至底板上的水导出，通过测量进入排水组件的水流流量，并通过下述公式计算得出渗流流速：其中ν表示渗流流速，Q表示排水组件排出水的流量，A表示壳体内部腔体的横截面积。

通过设置壳体，可以在壳体中设置土壤、测温组件和加热组件，通过设置多个测温探头，用于测量处于不同高度的土壤温度，多根固定管分别通过底板上对应的第一通孔伸入壳体中，通过设置固定管，为测温探头提供了一个安装位置，测温探头可以通过测温孔安装在固定管的内侧壁上，同时测温探头的导线可以放置在固定管的内部腔体中，并通过固定管的下端伸出壳体与壳体外侧的控制器电性连接；通过设置测温组件和排水组件，测温组件可以测量壳体中土壤的温度，排水组件可以将渗至底板上的水排出，排水组件排出水的流量即为土壤的渗水流量，并利用渗水流量和流速计算公式求渗流流速，得出土壤在相应温度下，水流在土壤中的渗流流速，通过设置加热组件，用于加热壳体中的土壤，并结合测温组件和排水组件，测出土壤处于不同温度时土壤中水流的渗流流速。

进一步的是，壳体中间隔设置有两个固定板，将壳体的内部腔体分割为上中下三部分，土壤填充在固定板的上下两侧；每个固定板的外周均与壳体的内壁接触，固定板上开设有和固定管数量相同的第二通孔，每个固定管分别插设在对应的一个第二通孔中，每个固定板均能够沿壳体内壁和固定管滑动；每个固定板上均匀开设有多个第三通孔。

通过设置固定板，使固定管在固定板第二通孔的约束下，避免在填充土壤过程中，固定管被土壤挤压，使固定管偏离竖直方向。