[发明专利]河流污染质迁移及下渗规律的多功能模拟实验装置及方法

说明书

本发明属于多孔介质中水分和污染质迁移转化规律实验研究领域，尤其是一种研究河流污染质迁移及下渗规律的多功能模拟实验装置及方法。本装置主要包括包括主箱槽体、模拟河流水箱、循环供水系统、接液部件以及模拟板。通过改变主箱槽体左右侧透水或隔水板类型及顶部模拟河床过水，模拟污染质随河水径流与渗流过程中浓度在不同河段和河床底部不同层位的变化、河间地块中地下水运移过程的流网绘制及农田水利中土壤水分各参数的测定等。采用本发明可实现河流与地下水间水分与污染质不同迁移转化规律的研究及各种参数的测定，且能通过方便地改变少量部件实现多种实验目的的切换，很好地服务于科学研究和教学过程。

技术领域

本发明属于多孔介质中水分和污染质迁移转化规律实验研究领域，尤其是一种研究河流污染质迁移及下渗规律的多功能模拟实验装置及方法。用于土壤学与农业科学领域的水分和养分等运移参数测定、环境科学中河流底泥重金属污染转化规律模拟、地下水动力学中河间地块内水流状态及蒸发与降雨过程地下水变动规律的研究、包气带和潜水层中水流与污染质迁移教学演示等。

背景技术

农田土壤水分和养分是影响农作物产量的关键因素，土壤理化性状的测定在野外具有一定的难度。通过室内模拟实验装置测定相关参数，可为土壤特性研究提供一定的科学依据；结合田间降水和蒸发过程模拟包气带中地下水的运移规律，可指导农业生产活动。

底泥是河流污水中重金属沉积和赋存的主要场所，它们可通过河道疏浚等人类活动、生物及微生物扰动，向上重新回归河水或发生迁移转化；底泥中重金属等污染质在从底泥-包气带-饱水带随水分向下入渗过程会发生迁移转化。模拟研究河流到地下水之间污染质迁移转化规律，可为河道污染治理和地下水污染防治提供一定的科学依据。

河渠水位和流量的变化是影响河渠附近地区地下水动态（补给和排泄、水位和流速等）的重要因素，通过研究河渠间地下水运动规律，对地下水资源评价、人工排水和灌溉等都具有重要的指导作用。

以上问题的野外实验研究工作受各种因素影响存在一定的困难，而目前的实验装置要么结构复杂，要么仅适用于某一单一目的，不能多用途灵活运用。

发明内容

本发明所解决现有技术中存在的技术问题是野外实验研究工作受各种因素影响存在一定的困难，而目前的实验装置要么结构复杂，要么仅适用于某一单一目的，不能多用途灵活运用；本发明设计了一款可根据研究目的和内容进行自由调整的室内模拟系统。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种河流污染质迁移及下渗规律的多功能模拟实验装置，包括主箱槽体、模拟河流水箱、循环供水系统、接液部件以及模拟板，所述主箱槽体为扁方形的玻璃体，其内部可填充介质，所述主箱槽体下部为有小孔的镂空淋滤板，所述主箱槽体腰间和底部可用焊接的三脚架进行支撑；所述模拟河流水箱共有两个分别位于主箱槽体的左右两侧镂空透水板的外侧，并且它们与主箱槽体的接触面上可抽离的设置隔离板；所述循环供水系统包括供水瓶及配套的水管、蠕动泵、阀门，供水系统连通了所述的两个模拟河流水箱；所述接液部件有两部分，一部分设置在主箱槽体上，另一部分设置在主箱槽体下方，均用于接取液体；所述模拟板隔空架设在主箱槽体上，用于模拟降雨、蒸发、扰动的环境特征。

进一步，所述供水瓶位于左模拟河水箱的上部，底部设置带有控制阀门的水管并通向左模拟河水箱，上部敞开以便供水和配液，所述右模拟河水箱中有一根带有蠕动泵的水管，所述带有蠕动泵的水管的一端也与供水瓶的上部连接，另一端伸入到右模拟河水箱中，可将右模拟河水箱的液体抽回供水瓶。

进一步，所述接液部件设置在所述主箱槽体上的部分为设置在主箱槽体正面面板上的出水孔水管，所述出水孔水管呈15°斜插入箱体中部位置，以便接收不同河段不同层位渗出的溶液。

进一步，所述接液部件设置在所述主箱槽体下方的部分为带有两个方形漏斗的接液支架，所述接液支架匹配着镂空淋滤板的大小设置在主箱槽体下方，以便收集模拟河流上下游河段渗漏出的溶液。