[实用新型]一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水利工程试验设备技术领域，具体涉及一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置。

背景技术

水槽试验在水力机械、水力学模拟、海洋工程等多种流体力学和渗流问题的研究中广泛应用。潜流带是河流河床内水分饱和的沉积物层，连接着河流水体、沉积物和地下水，潜流带中存在上覆水体与地下水之间物质和能量的交换与过渡，是河流生态系统的重要组成部分。潜流交换是影响河流生态健康的重要物理过程，直接关联着河床区地表水与地下水系统内的营养物质输移、氧补充或碳释放等生物化学反应，对河流的生态健康和理化过程起着关键的调控作用。现有水槽装置多用于地表水入渗与地下水出渗方面的研究，具体分为以下两种情况：地表水自循环水槽，缺点是无法进行地下水模拟试验；地下水出渗试验，缺点是无法形成自循环系统，其溶质、总水量均发生变化，不能真正模拟地表水与地下水潜流交换的瞬态过程。由于潜流交换过程中沉积物孔隙水的各向异性和溶质分布非均一性，导致采用粒子示踪法无法准确溶质浓度，如何进行地表水与地下水自循环耦合研究是目前水槽试验的一个尚未解决的难点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置，能够同时模拟地表水与地下水潜流交换自循环。

本实用新型所采用的技术方案是：一种地表水与地下水潜流交换自循环试验装置，包括长方体的水槽，水槽的底壁均匀开设有若干渗水孔，水槽的下方设置有地下水单元，水槽的内部由底壁向上依次设置有滤砂层和沉积层，滤砂层为400目不锈钢筛网，沉积层为沙砾，沉积层与水槽的顶部形成有过水层，水槽沿长度方向的两端分别固定有上游水箱和下游水箱，上游水箱和下游水箱分别与过水层的两端连通，上游水箱与过水层的连通处设置有消能孔板，下游水箱与过水层的连通处设置有尾门装置，过水层、上游水箱和下游水箱的内部均设置有溶质测量装置，上游水箱的底部连通有自循环管道，自循环管道的另一端连通至下游水箱的底部，自循环管道上依次设置有自循环阀门、水泵和电磁流量计，自循环阀门靠近下游水箱，自循环阀门和水泵之间的自循环管道上连通有供水单元。

本实用新型的特点还在于，

地下水单元包括固定在水槽的下方的若干地下水箱，地下水箱的内部均设置有溶质测量装置，地下水箱的底部共同连通有地下水管道，地下水管道的另一端连通至上游水箱，地下水管道上设置有蠕动泵。

供水单元包括供水箱，供水箱上连通有供水管道，供水管道的另一端连通至自循环管道，供水管道上设置有供水阀门。

下游水箱与水槽连接的侧壁还设置有沉砂槽，沉砂槽位于过水层的下方。

水槽的底壁还设置有卸砂漏斗。

尾门装置为帆板门叶片，帆板门叶片的上方设置有帆板门导杆。

溶质测量装置为电导率电极，电导率电极通过导线连接有电导率主机。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置，通过地表水单元和地下水单元，可同时模拟地表水与地下水潜流交换自循环，在不损失总流量和溶质的情况下完成了地表水与地下水耦合试验；通过电导率仪测定地表水和地下水溶质浓度，从而可以利用钠离子示踪法研究地下水对潜流交换的影响。

附图说明

图1是本实用新型的一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置的结构示意图；

图2是图1中的本实用新型的一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置的俯视图；

图3是图1中的本实用新型的一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置的仰视图；

图4是图1中的本实用新型的一种地表水地下水耦合的潜流交换自循环试验装置中的A-A剖视图。

图中，1.水槽，2.过水层，3.沉积层，4.滤砂层，5.上游水箱，6.下游水箱，7.消能孔板，8.尾门装置，9.自循环管道，10.自循环阀门，11.水泵，12.电磁流量计，13.供水管道，14.供水箱，15.供水阀门，16.地下水箱，17.溶质测量装置，18.地下水管道，19.蠕动泵，20.沉砂槽，21.卸砂漏斗，22.承重墩。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。