[发明专利]一种模拟暗管排水排盐渗流场和盐分变化的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及实验室用模拟装置，特别是一种模拟暗管排水排盐渗流场和盐分变化的装置与方法。

背景技术

暗管排水排盐技术遵循“盐随水来，盐随水去”的水盐运移规律，利用专业埋管机埋设排水管于地下一定深度，在暗管自流或强排作用下，浅层地下咸水流至排水暗管，然后集中排出土体。通过设置暗管出水口高度控制地下水位，改变毛管水上升路径与包气带深度，使土壤水盐水平符合当前作物生长需要。

暗管排水排盐条件下渗流场的研究是主要集中于理论公式推导、物理渗流槽实验模型模拟和数值软件模拟。理论公式中采用的数学方法比较抽象，初学者难以理解；数值软件的模拟需要参数较多，同时人为影响较大；目前常采用的实验方法有渗流槽物理模型法，该方法可以较直观地表现暗管排水排盐过程中暗管附近渗流场的变化特征，同时通过模拟降雨装置研究降雨与排水相结合条件下渗流场的变化特征。前人设计的渗流槽物理模型涉及范围单一，仅仅针对单一埋管方案而设定，而且极少设计盐分的变化研究，因此，为了更直观更全面地对暗管排水排盐条件下暗管附近渗流场特征和各层土壤盐分的变化进行模拟，有必要建立一种基于暗管排水排盐的渗流槽物理模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种不仅可以模拟渗流特征，同时能研究降雨过程对土层盐分的影响，结构简单、实施方便且成本低的模拟暗管排水排盐渗流场和盐分变化的装置与方法。

为了完成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种模拟暗管排水排盐渗流场和盐分变化的装置，包括模拟槽、测压装置及降雨装置，模拟槽为透明材料制成的矩形槽体，槽体的一端设置有水箱，水箱和槽体之间固定有隔板，在槽体相对的正反侧壁上设置有多个一一对应的呈矩阵排列的多功能孔，所述的测压装置与最下一排多功能孔相连，所述降雨装置设置在模拟槽的上方，所述的水箱和降雨装置分别通过连接管联接有蠕动泵，在槽体的正面侧壁上还设有多个横向均匀排列的观察孔，观察孔设置在多功能孔的上方，在槽体外侧还设置有染色装置固定在观察孔内。

所述的染色装置包括设置在槽体内的宝塔接头和与其联接的连通管，在连通管的末端设置有空心球形的橡胶套，在所述的宝塔接头的外端固定有纱网过滤网，在橡胶套内设置有染色剂。

所述的降雨装置为一个或多个栅栏状的降雨管道，在降雨管道的管道壁上均匀分布有多个降雨孔，降雨管道的一端被橡胶塞封闭，另一端通过连接管与蠕动泵连接或与其他的降雨管道联接。

所述槽体为有机玻璃粘封而成的长方体，槽体的长度和高度大于槽体的宽度，槽体的上端为开口端，在槽体的开口端内固定有至少为一个的支护架，支护架为两块有机玻璃且呈纵向留有间隙相对固定在槽体开口端内，在支护架的间隙内设置有矩形的插板，插板为与槽体等宽等高的PVC薄板。

所述的多功能孔可按实际功能分成暗管孔、监测孔、测压孔，在多功能孔内设置有暗管的为暗管孔，在多功能孔内设置有盐分传感器的为监测孔，在多功能孔内设有连接管与测压装置相联接的为测压孔，所述的测压装置为测压板。

所述的暗管为横向穿过槽体且伸出正反两侧壁上的对应暗管孔的PVC管，所述暗管的管壁上设有多个通孔，在暗管的管壁外包覆有纱网过滤网。

所述槽体的底部设有泄水阀，所述槽体的正面侧壁的底部设有多个清理孔，在清理孔内设有连接管，连接管的一头固定有纱网过滤网，另一头设有进出水开关并与NaCl溶液或水源连接。

所述的隔板为与槽体等宽等高的矩形PVC板，在隔板表面设有多个渗水孔，在渗水孔内设置有封堵用的橡胶塞。

方法为：

一种模拟暗管排水排盐渗流场和盐分变化的方法，包括以下步骤：

A、装样：将粉砂均匀装入槽体中至厚度为59cm，在粉砂上层铺6cm厚度的细砂，使之密实；

B、排气：先对降雨装置进行排气，打开与降雨装置连接的蠕动泵，蠕动泵将水充满降雨装置的降雨管道，完成对降雨装置的排气；然后对槽体进行排气，将隔板上的渗水孔、槽体上的观察孔和多功能孔用橡胶塞堵住，将连接管的一端与清理孔连接另一端与NaCl溶液的相连接，打开进出水开关使NaCl溶液从槽体底部向上部缓慢进入，直至NaCl溶液从槽体上部流出，即完成了槽体的排气，最后用染色装置的橡胶套对各个观察孔外的橡胶塞进行替换；